安全防护装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种安全防护装置，包括：安全带、多个MEMS运动感测组件、压力传感器、处理器和报警装置。安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一固定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件。压力传感器检测第一固定件和第二固定件承受的压力从而判定是否为锁紧状态。多个MEMS运动感测组件检测安全带的形态参数而判断安全带的形态。当第一固定件和第二固定件为锁紧状态时，处理器根据安全带的形态参数判断安全带是否正确佩戴。当处理器判断安全带未锁紧和/或未正确佩戴时，报警装置进行报警。本发明的装置，结构简单、易于实现、能够准确地判断安全带是否正确佩戴。
【专利说明】安全防护装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可穿戴计算机【技术领域】，尤其涉及一种安全防护装置。
【背景技术】
[0002] 高空作业是指人在一定位置为基准的高处进行的作业。国家标准GB/T3608-2008 《高处作业分级》规定："凡在坠落高度基准面2m以上（含2m)有可能坠落的高处进行作业， 都称为高处作业。"根据这一规定，在建筑业中涉及到高处作业的范围是相当广泛的。在建 筑物内作业时，若在2m以上的架子上进行操作，即为高处作业。根据规定，高空作业必须采 用一定的安全防护措施。个人安全防护装置有安全帽和安全带等。安全带是通过围绕在固 定构造物上的绳或带将人体绑定在固定的构造物附近，使作业人员的双手可以进行其他操 作的安全带。
[0003] 在水利施工现场，由于普遍存在高差的关系，各种形式的洞口与临边性质的作业、 悬空与攀登作业、操作平台与立体交叉作业，以及在结构主体以外的场地上和通道旁的各 类洞、坑、沟、槽等工程的施工作业中，具体操作人员往往处于高空或悬空作业，所以安全防 护至关重要。因此，在有关安全考核和安全巡查的规章管理制度中强制使用安全绳
[0004] 另外，现阶段大型水利施工建筑中操作工多为当地民工，流动性大，安全培训不到 位，且安全意识薄弱，对高空作业危险认识不够，自觉性差。当遇到安全绳索给操作造成一 定不便时，有些操作工会采取作弊行为，或者不悬挂安全绳到安全位置，而将安全绳悬挂在 自身；或者不使用安全绳，使安全绳失去作用。一旦发生坠落事故，将造成严重的后果。
[0005] 目前，大多施工单位按照相关规定采用简单的安全绳索进行保护，通常需要人工 监督和个人自觉，但电子化、智能化的设备并未采用，不能从技术手段上有效杜绝灾难事故 的发生。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007] 为此，本发明的目的在于提出一种结构简单、易于实现的安全防护装置。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提出一种安全防护装置，包括：安全带，所述安全带包 含本体及设置在所述本体上的多个标识点，所述安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一 固定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件；多个MEMS运动感测组件，所述 多个MEMS运动感测组件设置在所述安全带的所述多个标识点上，用于检测所述安全带的 形态参数；压力传感器，用于检测所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力；处理器， 所述处理器分别与所述多个MEMS运动感测组件及所述压力传感器连接，用于根据所述第 一固定件和所述第二固定件承受的压力判断所述第一固定件和所述第二固定件是否为锁 紧状态，并在判断所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时，根据所述安全带的形 态参数判断所述安全带是否正确佩戴；以及报警装置，所述报警装置与所述处理器连接，用 于当所述处理器判断所述安全带未锁紧和/或未正确佩戴时，进行报警。
[0009] 根据本发明实施例的安全防护装置，安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一固 定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件；利用压力传感器检测第一固定件 和第二固定件承受的压力；利用多个MEMS运动感测组件检测所述安全带的形态参数；当第 一固定件和第二固定件为锁紧状态时，处理器根据安全带的形态参数判断安全带是否正确 佩戴；以及当处理器判断所述安全带未锁紧和/或未正确佩戴时，报警装置进行报警。本发 明的装置，结构简单、易于实现、能够准确地判断安全带是否正确佩戴。
[0010] 在一些示例中，所述安全带由线性部分和环形部分组成，通过所述多个MEMS运动 感测组件分别检测所述线性部分的形态参数和所述环形部分的形态参数，所述控制器用于 当所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时根据所述线性部分的形态参数和所述 环形部分的形态参数判断：所述线性部分是否形成预定的悬挂状态；所述环形部分是否形 成符合人体形态的环状；以及所述线性部分与所述环形部分是否有交叉；若是，则判断所 述安全带正确佩戴。
[0011] 在一些示例中，所述形态参数包括：加速度、磁力方向和角速度。
[0012] 在一些示例中，还包括：存储单元，用于存储所述多个MEMS运动感测组件检测的 所述安全带的形态参数、所述压力传感器检测到的压力数据和所述处理器所得到的结果数 据。
[0013] 在一些示例中，还包括：接口单元，用于向所述装置外发送所述存储单元存储的数 据。
[0014] 在一些示例中，还包括：电源装置，用于为所述安全防护装置提供电能。
[0015] 在一些示例中，所述MEMS运动感测组件为九轴MEMS运动感测组件。
[0016] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是根据本发明一个实施例的安全防护装置的结构框图；
[0018] 图2是本发明一个实施例的安全带的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于 描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特 定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于 描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在 本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相 连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可 以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以 根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0022] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[0023] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母， 这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关 系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意 识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0024] 请参阅图1，本发明一个实施例的安全防护装置10包括安全带12、多个MEMS运动 感测组件14、压力传感器16、处理器18和报警装置10a。
[0025] 其中，安全带12包含本体122及设置在本体122上的多个标识点124。本体122 的一端具有固定在悬挂物上的第一固定件1222且另一端具有固定在施工人员身体上的第 二固定件1224。多个MEMS运动感测组件14对应地设置在安全带12的多个标识点124上， 用于检测安全带12的形态参数。压力传感器16用于检测第一固定件1222和第二固定件 1224承受的压力。处理器18分别与多个MEMS运动感测组件14及压力传感器16连接，用 于根据第一固定件1222和第二固定件1224承受的压力判断第一固定件1222和第二固定 件1224是否为锁紧状态，并在判断第一固定件1222和第二固定件1224为锁紧状态时，根 据安全带12的形态参数判断安全带12是否正确佩戴。报警装置IOa与处理器18连接，用 于在处理器18判断安全带12未正确佩戴时，进行报警。
[0026] 具体地，在本发明一个实施例中，安全带12由线性部分12a和环形部分12b组成。 其中，典型的形态为：安全带12的一端具有固定在固定物上第一固件1222。该固定物通常 为相对坚固的横梁20。安全带12的另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件1224， 如图2所示。压力传感器16分别设置在第一固件1222和第二固件1224上，用于检测第一 固件1222和第二固件1224承受的压力，以便判断第一固件1222和第二固件1224是否处 于锁紧状态，使得处理器18判断安全带12是否正确佩戴。
[0027] 进一步地，在本发明的一个实施例中，第一固件1222用于连接固定物，判断线性 部分12a的安全带12的悬挂状态。第二固件1224置于腰间，判断施工人员的腰间安全带 12 (环形部分12b)的紧固状态。当第一固件1222处于锁紧状态，且第二固件1224处于锁 紧状态时，安全带12正确佩戴，反之，则安全带12未正确佩戴。
[0028] 同时，在线性部分12a和环形部分12b分别设置有多个标识点124,如线性部分 12a的SI、S2、S3和环形部分12b的IS1、IS2、IS3。多个MEMS运动感测组件14对应地设 置在多个标识点124上，多个MEMS运动感测组件14分别检测线性部分12a的形态参数和 环形部分12b的形态参数。
[0029] 在本发明的一个实施例中，MEMS运动感测组件14为九轴MEMS运动感测组件。该 九轴MEMS运动感测组件包括：陀螺仪、加速器和电子罗盘。多个MEMS运动感测组件14检 测到的安全带12的形态参数包括：加速度、磁力方向和角速度等。
[0030] 进一步地，处理器18还用于当第一固定件1222和第二固定件1224为锁紧状态时 根据线性部分12a的形态参数和环形部分12b的形态参数进行如下判断：
[0031] (1)线性部分12a是否形成预定的悬挂状态；
[0032] (2)环形部分12b是否形成符合人体形态的环状；以及
[0033] (3)线性部分12a与环形部分12b是否有交叉；
[0034] 若（1)-(3)全是，则判断安全带12正确佩戴。
[0035] 作为一个具体地示例，本发明实施例的处理器18为数据融合滤波器，结合压力传 感器16检测到的压力数据和多个MEMS运动感测组件14检测到的安全带12的形态参数， 进而获取安全带12的空间形态，以便判断安全带12是否正确佩戴。
[0036] 作为一个具体地示例，本发明实施例的报警装置IOa为但不限于压电式蜂鸣器。 部分压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管，可以同时给予视、听两方面的反馈。
[0037] 例如，安全防护装置10判断安全带12是否处于正确佩戴状态的过程如下：
[0038] (1)判断第一固件1222是否锁紧，若是，转下一步，否则报警。
[0039] (2)判断第二固件1224是否锁紧，若否，且距离上次非锁紧状态在预设阈值内，t匕 如1分钟，记录状态，否则报警，其中，预设时间为施工人员锁紧第二固件1224的平均时间。
[0040] (3)获取线性部分12a的形态，是否形成有效的线状，若否，则进行报警；同时获取 环形部分12b的形态，是否形成有效的环状，若否，则进行报警。
[0041] (4)判断的线性部分12a和环形部分12b是否有交叉，若是，进行告警。
[0042] 进一步地，本发明的一个实施例的安全防护装置，还包括：存储单元IOb用于存储 多个MEMS运动感测组件14检测的安全带12的形态参数、压力传感器16检测到的压力数 据和处理器18所得到的结果数据。
[0043] 作为一个具体的示例，存储单元IOb为不可挥发介质，优选的，如U盘或者TF卡， 存储的内容例如表1所示。
[0044] 表1存储内容示例表
[0045]
【权利要求】
1. 一种安全防护装置，其特征在于，包括： 安全带，所述安全带包含本体及设置在所述本体上的多个标识点，所述安全带的一端 具有固定在悬挂物上的第一固定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件； 多个MEMS运动感测组件，所述多个MEMS运动感测组件对应地设置在所述安全带的所 述多个标识点上，用于检测所述安全带的形态参数； 压力传感器，用于检测所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力； 处理器，所述处理器分别与所述多个MEMS运动感测组件及所述压力传感器连接，用于 根据所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力判断所述第一固定件和所述第二固定 件是否为锁紧状态，并在判断所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时，根据所述 安全带的形态参数判断所述安全带是否正确佩戴；以及 报警装置，所述报警装置与所述处理器连接，用于当所述处理器判断所述安全带未锁 紧和/或未正确佩戴时，进行报警。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安全带由线性部分和环形部分组成，通 过所述多个MEMS运动感测组件分别检测所述线性部分的形态参数和所述环形部分的形态 参数， 所述处理器用于当所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时根据所述线性部 分的形态参数和所述环形部分的形态参数判断： 所述线性部分是否形成预定的悬挂状态； 所述环形部分是否形成符合人体形态的环状，以及 所述线性部分与所述环形部分是否有交叉， 若是，则判断所述安全带正确佩戴。
3. 如权利要求1或2任意一项所述的装置，其特征在于，所述形态参数包括：加速度、 磁力方向和角速度。
4. 如权利要求1?3任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：存储单元，用于存储 所述多个MEMS运动感测组件检测的所述安全带的形态参数、所述压力传感器检测到的压 力数据和所述处理器所得到的结果数据。
5. 如权利要求1?4任意一项所述的装置，其特征在于，还包括： 接口单元，用于向所述装置外发送所述存储单元存储的数据。
6. 如权利要求1?5任意一项所述的装置，其特征在于，还包括： 电源装置，用于为所述安全防护装置提供电能。
7. 如权利要求1?6任意一项所述的装置，其特征在于，所述MEMS运动感测组件为九 轴MEMS运动感测组件。
【文档编号】A62B35/00GK104353199SQ201410465675
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】周绍武, 林鹏, 李庆斌, 陈文夫, 高向友, 邬昆, 杨宁, 贺春光 申请人:清华大学, 中国长江三峡集团公司