一种基于多维传感器组的安全带装置

本实用新型涉及高空作业安全领域，尤其涉及一种基于多维传感器组的安全带装置。

背景技术：

对高空作业人员的个体特征与作业环境综合分析对安全智能防护具有重要意义。在近年来多维传感器的模块化与集成有了一定的发展，与传统的单维传感器监测具有精确度高、性能更加优越、服务对象更加广泛等特点，现有的在高空防护预警领域的相关防护装置，以传统的挂扣式安全带为主。其中最具有代表性的是以高空绳为支撑物，挂扣悬挂式的安全带，没有相关的预警及其附属功能，能停留在原始阶段。在现代多状况突发的情境下，传统单一式挂扣安全带已经不符合高空作业的要求，行业需要技术改革，对于安全带的集成预警化服务提出新要求。如何把现代化的信息技术集成到某一种载体上是目前国内外对智慧工程建设实践的重点方向。

通过研究建筑施工环境找到可行性设备载体设计研发，变革式融合现代管理思想和互联网思维，重新组合智能化监控系统与新型组织架构的理念已经在市面上安全智能防护产品中有所体现，但实际应用效果难以预期，在采集、通信、分析、管理、实用性等方面都各自存在不同程度的缺陷。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提出一种基于多维传感器组的安全带装置。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提出一种基于多维传感器组的安全带装置，其特征在于，包括：安全带、多维传感器组、电源模块、通信模块、控制模块、云平台和智能终端；所述多维传感器组包括：姿态传感器、风速传感器、高度传感器、雾霾传感器、生物传感器、温度传感器和气压传感器；所述多维传感器组、电源模块、通信模块和控制模块设置在所述安全带上；所述电源模块跟所述多维传感器组、通信模块和控制模块分别电性连接；所述控制模块分别跟所述多维传感器组和通信模块电性连接；所述通信模块跟所述智能终端和所述云平台分别通过无线连接。

进一步地，所述通信模块包括：蓝牙模块和gps模块。

进一步地，所述安全带包括：背带本体、系带、安全绳、调节器、挂点连接器和锁扣；所述调节器、挂点连接器和锁扣设置在所述背带本体上；所述系带通过所述安全绳与所述挂点连接器连接。

进一步地，所述安全带包括：单钩型安全带和双钩型安全带。

跟现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可以实现对高空作业环境包括风速、雾霾、气温、气压以及作业人员的心率、血液和工作疲劳度等个体体征进行全方面实时的监测并传输数据到云台进行分析，从而实现对相关作业人员进行智能监控和预警，提升相应的安全保障，利于进行推广、使用，并且形成了高空作业的安全壁垒。

附图说明

图1是一个实施例的基于多维传感器组的安全带装置；

图2是一个实施例的电源模块的电路原理图；

图3是一个实施例的通信模块的电路原理图；

图4是一个实施例的姿态传感器的电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参考图1所示，本实施例的目的是提供一种基于多维传感器组的安全带装置，包括：安全带、多维传感器组、电源模块、通信模块、控制模块、云平台和智能终端；所述多维传感器组包括：姿态传感器、风速传感器、高度传感器、雾霾传感器、生物传感器、温度传感器和气压传感器；所述多维传感器组、电源模块、通信模块和控制模块设置在所述安全带上；所述电源模块跟所述多维传感器组、通信模块和控制模块分别电性连接；所述控制模块分别跟所述多维传感器组和通信模块电性连接；所述通信模块跟所述智能终端和所述云平台分别通过无线连接。如图2所示，为一个实施例的电源模块的电路原理图，其中，u1为电源模块的核心芯片。

在一个实施例中，所述通信模块包括：蓝牙模块和gps模块。

在一个实施例中，所述安全带包括：背带本体、系带、安全绳、调节器、挂点连接器和锁扣；所述调节器、挂点连接器和锁扣设置在所述背带本体上；所述系带通过所述安全绳与所述挂点连接器连接。

在一个实施例中，所述安全带包括：单钩型安全带和双钩型安全带。

本实施例采取的技术方案为：将多维传感器组，应用于高空作业安全带及配套的智能设备，实现对高空作业人员体征状态的实时监测和及时预警，所述多维传感器包括姿态传感器、风速传感器、高度传感器、雾霾传感器、生物传感器、温度传感器和气压传感器。

本实施例采用安全带和多维传感器两个部分实现上述功能，安全带采用五点式结构，分为单钩和双钩两种模式满足不同高空作业的工作需求。安全带由系带、连接器、安全绳、调节器、挂点连接器，锁扣组成，采用高强度涤纶织带或高强度纤维材质加工安全绳及系带，严格执行国家标准。多维传感器集成于与安全带及安全带配套的智能手环，实现应急报警、安全预警的功能。工人进行高空作业前，穿戴好安全带及智能手环，实名认证登陆系统，后台检测设备是否佩戴完全、成功上锁，如果工人没有按要求佩戴安全带及相关设备，后台将会发出危险预警，有效降低高空坠落的风险。

在一个实施例中，采用先进pm2.5检测机理，实现对pm2.5的检测。粉尘pm2.5传感器中pm2.5检测单元采用粒子计数原理，可灵敏检测直径1μm以上灰尘颗粒物。出厂前经过老化、调试、标定、校准，具有良好的一致性和极高的灵敏度。具有pwm信号输出，可配置成uart数字串行接口及定制iic接口。

在一个实施例中，采用有心率监测功能的生物传感器模块，它主要由心率传感器和集成运放构成，具有尺寸小、反应灵敏、稳定性高等优点。心率传感器依靠内部集成的环境光检测传感器将干扰光信号过滤掉，从而减少由外部光源干扰造成的误判动作。心率测量模块采集心率信号并在其内部对信号进行一级放大,再经过基于集成运放的信号处理电路对输出信号的噪音进行处理，先后经过电容隔直流、多级放大,然后利用运放构成的比较电路最终转变为心率方波脉冲信号。该心率脉冲信号输入到主控芯片，经过主控芯片内部的定时器/计数器计算处理得到60s内的心率脉冲次数,即为相应的心率。

在一个实施例中，测量体温采用的红外体温传感器具有体积小、功耗低、非接触等优点，适合人体测温。其内置单片红外测温芯片，是低成本、非接触式红外温度测量数字传感器，输出的数据和物体的温度呈线性比例关系,有较高的精度和分辨率。凭借内部集成的低噪声放大器、高分辨率adc和功能强大的dsp单元，可以极大地简化模拟前端电路的设计,无需再增加额外运算放大器及adc模数转换器。

在一个实施例中，采用声波风速风向仪实现风速的测量。其工作原理是利用超声波时差法，声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速仪检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

在一个实施例中，测气压信息采用用于高度和高低差检测的气压传感器。利用goertek多年积累的mems开发技术，通过搭载高精度检测用mems(microelectromechanicalsystems/微机电系统)和低功耗的集成电路，实现了业界最高级别别的精度±5cm。

在一个实施例中，通信电路采用蓝牙模块，蓝牙模块还与外部的智能终端连接，所述蓝牙模块的串口与所述控制器连接，该模块基于蓝牙4.2协议标准，工作频段为2.4ghz范围，调制方式为gfsk，可实现模块与后端设备或模块与模块的数据传输，支持用户通过at命令修改设备名、波特率等指令。如图3所示，为一个实施例的通信模块的电路原理图，其中u2为通信模块的核心芯片。

在一个实施例中，如图4所示，为一个实施例的姿态传感器的电路原理图，其中，u3为姿态传感器的核心芯片，姿态传感器模块包括倾角传感器和比较器，比较器采用集成运放。倾角传感器实际上是一个加速度计,内部由一个硅微传感器和信号处理芯片组成；通过测量地球引力在测量方向上的分量,再将其转换为倾斜角度，左右倾斜角预警范围0-90度、90度-180度全范围可调,调整精度可达±1度。

本实施例中所述控制模块包括传感器接口和预警接口，所述控制模块通过所述传感器接口与所述传感器电路连接，所述控制器通过所述预警接口与所述提醒电路连接。

本实施例的方案，通过传感器电路对高空环境进行实时监测，在外界环境出现变化时，能及时感知，超过阈值时，触发控制器驱动提醒电路工作，实现对作业人员的预警提醒，进而提高作业者的人身安全。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。