专利名称：一种电子安全帽系统及场地安全的监测方法
技术领域：
本发明涉及一种电子安全帽技术，具体涉及ー种进行实时预防监测，井能够及时提醒的电子安全帽系统和相对应的场地安全的监测方法。
背景技术：
航运物流在中国，尤其以上海为代表的港口城市里，得到大力发展。港口在经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用，经过几十年的建设和发展，中国港口的安全生产能力和安全管理水平有较大的提高。但是，与发达国家相比，安全生产、安全管理的形势依然严峻。在集装箱港口的生产运作中，继续加深对生产过程中安全因素的考虑，加大对安全エ具的研发カ度，不断优化安全管理方式，是提高我国集装箱物流服务水平的重要举措。在港ロ生产运作中，发明ー种能够识别险情的电子安全帽，既能提高港口工作人员的安全，又能提高整个港口的生产效率。对集装箱港口的安全问题研究的成果并不多。文献{[I]李幼萌，国外港口的几种集装箱安全系统.港口科技动态，2005(5):27-28.}介绍了国外的集中集装箱安全技术与设备。其中介绍了 X光射线系统、光学特征识别系统、无线电频率识别系统和红外线识别系统。文献{[2]朱建华，港口安全生产存在的突出问题及应对措施.水运科学研究，2009 (4) : 1-5. }从理论的角度指出了目前我国港口安全生产中存在的突出问题，井分别提出了相应的对策措施。针对目前用エ安全问题已发明的安全帽有许多。如专利200620010512. 7公开了ー种高压报警安全帽。在现有安全帽的头盔上加装高压信号报警装置，在使用过程中，工人离高压线较近而又还安全的情况下，即可发出声光报警，提示工人注意安全。如专利01262371. 7公开了ー种发光警示安全帽。它由帽体、帽带、防震带、电子线路及其附件组成。它反光警示效果好，生产成本低，可自主发光也可被动反光，美观漂亮，安全可靠。可广泛用于建筑エ地、施工现场、生产车间、港口码头、隧道井下以及交通指挥、摩托车驾驶等场合中。以上所列举的安全帽有关专利，解决了一部分用エ安全问题。通过对现有安全帽的技术分析可知，现有安全帽都是采用被动监测的方式进行危险性的判断，只有当佩戴者已经处于正在发生危险中，并且达到某个判断条件(如时间、温度、距离等)时，才能够发出警报。这种警报措施在ー些危害性小以及形式变化大不的情况下还能够起到避免事故发生的作用，对于那些危害性大以及形式变化快的情况，无法及时给出警报，将无法起到避免事故发生的作用。因此现有安全帽根本无法有效的降低安全事故发生的几率。
发明内容
本发明针对现有安全帽无法对场地上潜在的危险(安全隐患)进行监测和警报的问题，而提供一种电子安全帽系统。该系统结合图像处理与信息技术，能够实时监测场地的安全性，对那些不符合安全要求的情况及时给出警报，有效避免事故的发生，大大提高场地的安全性和工作人员的人身安全。同时基于上述系统，本发明还提供了一种场地安全的监测方法。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案一种电子安全帽系统，所述安全帽系统包括一安全帽，所述安全帽包括帽壳、帽胎以及帽带，所述安全帽系统还包括数据采集及报警系统和安全监测系统，所述数据采集及报警系统设置在安全帽上，包括若干智能摄像设备、接收处理模块、警报提示设备，所述智能摄像设备实时获取场地的图像信息，并传至接收处理模块，所述接收处理模块将接收的图像传至安全监测系统，井根据安全监测系统的计算结果控制警报提示设备发出警报；所述安全监测系统包括图像信息采集器、场地操作实时信息数据库、场地安全管 理信息提取模块、场地安全信息数据库、实时图像数据分析模块、异常处理数据库、操作判 断模块以及异常控制信息发送器；所述图像信息采集器与接收处理模块无线通信，采集相应的图像信息；所述场地操作实时信息数据库用于存储图像信息采集器采集的图像信息；所述场地安全管理信息提取模块用于从相应场地管理系统中提取场地安全管理的信息；所述场地安全信息数据库用于存储提取到的场地安全信息；所述实时图像数据分析模块根据场地操作实时信息数据库和场地安全信息数据库中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析；所述异常处理数据库存储经实时图像数据分析模块分析后得到险情信息；所述操作判断模块根据异常处理数据库中险情信息产生异常控制信息；所述异常控制信息发送器与接收处理模块无线通信，将异常控制信息传至接收处理模块。在电子安全帽系统方案的优选实例中，所述智能摄像设备为五个，分布在帽壳沿边的前、后、左、右以及帽壳的顶部。作为本发明的第二目的，场地安全的监测方法，该方法基于电子安全帽系统实施，包括如下步骤( I)智能摄像设备获取场地的实时图像信息；(2)图像信息传到接收处理模块中，接收处理模块再把信息传输到安全监测系统中的图像信息采集器，并建立场地操作实时信息数据库；(3)利用场地管理系统提取场地安全管理信息，并建立码头安全信息数据库；(4)根据场地操作实时信息数据库和场地安全信息数据库中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析，并建立异常处理数据库；(5)根据异常处理数据库中存储的险情分析结果判断是否需要进行异常处理，并形成相应的异常控制信息；(6)异常控制信息发送器将异常控制信息发送至接收处理模块，接收处理模块根据异常控制信息控制警报提示设备发出警报。进ー步的，所述步骤(3)通过如下步骤提取场地安全管理信息I)根据场地管理系统，提取场地作业区及其作业类型；
2)对场地作业区，提取场地作业区四周和空中标识特征；3)根据场地作业区和标识特征，定义报警类型和级别。进ー步的，所述步骤(4)通过如下步骤进行险情实时分析I)根据安全帽摄像头采集的图像，采用神经网络训练的图像匹配算法，从场地作业区中辨识当前场地，并采用安全帽途径路径修正场地判断；2)根据场地安全管理信息数据库，获得当前作业场地的作业类型，确定报警类型和级别，生成异常处理记录，发送到异常处理数据库。进ー步的，所述步骤(5)通过如下步骤进行操作判断I)对异常处理中的记录，对于未处理的记录，提取该记录涉及的作业场地；2)根据场地实时信息数据库，获得该异常处理记录的当前作业场地的作业状态，如果处于作业中，则生成报警信息提供给通信模块发送到佩戴该安全帽的人员；3 )同时生成控制信息，发送给该作业场地及相关安全管理人员，进行提醒。根据上述方案形成的本发明能够全方位地监测场地运作时出现的险情以及提供预警，有效提高场地工作人员的人身安全。
以下结合附图
和具体实施方式
来进ー步说明本发明。图I为本发明中电子安全帽的结构示意图。图2为本发明的原理框图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本发明。參见图I和图2，本发明提供的电子安全帽系统由数据采集、数据处理和数据输出三部分组成。其中，数据采集部分由电子安全帽100和设置在其上的数据采集及报警系统200组成。由图I可知，电子安全帽100主要由帽壳101、帽胎102、帽带103三部分形成安全帽的主体，具体结构与现有技术相同，只要能够达到相应的安全标准即可，此处不加以赘述。数据采集及报警系统200主要由若干智能摄像设备201、接收处理模块202、警报提示设备203三部分组成。智能摄像设备201为智能摄像头，实时获取场地的图像信息。每个摄像头内装有电源，旁边置有开关。摄像头的具体数量可根据实际需求而定，在本发明中可采用5个，其中在电子安全帽帽壳101沿边的前、后、左、右各ー个，然后帽顶上的安装一个，这样能够利用最少的摄像头数目达到全方位的监测，大大提高数据的全面性，继而可提高系统运行的准确性。警报提示设备203具体为ー发声装置，如ー个小喇叭。警报提示设备203设置在帽壳101上，具体的数目和安装位置可根据实际要求而定，只要能够达到及时和稳定的提醒即可。接收处理模块202为整个数据采集及报警系统200的控制核心，为ー接收处理器。其安置在帽壳101内，通过连接导线204控制连接警报提示设备203和数据采集及报警系统200，接收处理模块202通过智能摄像设备实时获取场地的图像信息，并将接收的图像传至安全监测系统，井根据安全监测系统的计算结果控制警报提示设备发出警报。数据处理部分，由安全监测系统300实现，其为系统的核心部分。安全监测系统300包括图像信息采集器301、场地操作实时信息数据库302、场地安全管理信息提取模块303、场地安全信息数据库304、实时图像数据分析模块305、异常处理数据库306、操作判断模块307以及异常控制信息发送器308。图像信息采集器301与接收处理模块202之间无线通信，实时采集接收处理模块202传输的图像信息。场地操作实时信息数据库302用于存储图像信息采集器301采集的图像信息。场地安全管理信息提取模块303用于从相应场地管理系统中提取场地安全管理的信息。 场地安全信息数据库304用于存储提取到的场地安全信息。实时图像数据分析模块305根据场地操作实时信息数据库302和场地安全信息数据库304中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析。异常处理数据库306存储经实时图像数据分析模块分析后得到险情信息。操作判断模块307根据异常处理数据库306中险情信息产生异常控制信息。异常控制信息发送器308与接收处理模块202之间无线通信，将异常控制信息传至接收处理模块202。安全监测系统300在进行数据计算时，当图像数据传输到接收处理器时，接收处理器会通过无线通信把数据传输到后台的安全监测系统300中的图像信息采集器301。然后，图像信息采集器301把数据存储到场地操作实时信息数据库302。同时系统会从场地管理系统400里提取码头安全管理信息，形成一个场地安全信息数据库304。实时图像数据分析模块305对两个数据库的信息进行对比、分析、判断、存储等处理，形成ー个新的异常管理数据库306。对于系统中的数据输出部分，由安全监测系统300和数据采集及报警系统200配合完成。当出现险情时，安全监测系统300会通过无线通信的方式将信号发送到接收处理器，接收处理器再通过导线的方式把信号传递给警报器，警报器发声提供预警，提醒操作人员此时要注意安全。基于上述的电子安全帽系统，本发明还提供一种场地安全的监测方法，该方法基于电子安全帽系统实施，包括如下步骤( I)智能摄像设备全方位的获取场地的实时图像信息。(2)图像信息传到接收处理模块中，接收处理模块再把信息传输到安全监测系统中的图像信息采集器，并建立场地操作实时信息数据库。(3)利用场地管理系统提取场地安全管理信息，并建立码头安全信息数据库。其中安全管理信息的提取具体步骤如下I)根据场地管理系统，提取场地作业区及其作业类型；2)对场地作业区，提取场地作业区四周和空中标识特征；3)根据场地作业区和标识特征，定义报警类型和级别。(4)根据场地操作实时信息数据库和场地安全信息数据库中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析，并建立异常处理数据库。该步骤中进行险情实时分析处理的过程如下I)根据安全帽摄像头采集的图像，采用神经网络训练的图像匹配算法，从场地作业区中辨识当前场地，并采用安全帽途径路径修正场地判断；2)根据场地安全管理信息数据库，获得当前作业场地的作业类型，确定报警类型和级别，生成异常处理记录，发送到异常处理数据库。(5)根据异常处理数据库中存储的险情分析结果判断是否需要进行异常处理，并形成相应的异常控制信息。该步骤的具体操作判断过程如下
I)对异常处理中的记录，对于未处理的记录，提取该记录涉及的作业场地；2)根据场地实时信息数据库，获得该异常处理记录的当前作业场地的作业状态，如果处于作业中，则生成报警信息提供给通信模块发送到佩戴该安全帽的人员；3 )同时生成控制信息，发送给该作业场地及相关安全管理人员，进行提醒。(6)异常控制信息发送器将异常控制信息发送至接收处理模块，接收处理模块根据异常控制信息控制警报提示设备发出警报。本发明提供的技术方案可应用于各种场地中，作为举例，本发明可应用于集装箱港口码头，其具体的使用过程如下首先根据集装箱港口码头相应的要求，形成对应的电子安全帽系统。该系统使用吋，电子安全帽上的智能摄像头平时处于睡眠状态。当佩戴集装箱港口电子安全帽的工作人员进入港口装卸作业区后，可以打开位于智能摄像头旁边的开关，摄像头开启，摄像头开始摄像。相应的接收处理器也开始激发运转，摄像头会实时地把信息传递到接收处理器，接收处理器通过无线电信号把图像数据传输到港口的计算机系统(该系统中安装有安全监测系统)。这些数据和信息经过计算机软件的对比、分析、判断、存储处理后，通过无线电通信返回到安全帽上的警报提示设备。如果出现了与系统数据库匹配的危险情况，警报提示设备会立即发声报警，提醒员エ注意危险情况。该操作过程简单，只需要打开开关，然后注意报警声即可，其他过程都由监测警报系统全权处理，能够有效提高港口工作人员的人身安全。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种电子安全帽系统，所述安全帽系统包括一安全帽，所述安全帽包括帽壳、帽胎以及帽带，其特征在于，所述安全帽系统还包括数据采集及报警系统和安全监测系统， 所述数据采集及报警系统设置在安全帽上，包括若干智能摄像设备、接收处理模块、警报提示设备，所述智能摄像设备实时获取场地的图像信息，并传至接收处理模块，所述接收处理模块将接收的图像传至安全监测系统，井根据安全监测系统的计算结果控制警报提示设备发出警报； 所述安全监测系统包括图像信息采集器、场地操作实时信息数据库、场地安全管理信息提取模块、场地安全信息数据库、实时图像数据分析模块、异常处理数据库、操作判断模块以及异常控制信息发送器； 所述图像信息采集器与接收处理模块无线通信，采集相应的图像信息； 所述场地操作实时信息数据库用于存储图像信息采集器采集的图像信息； 所述场地安全管理信息提取模块用于从相应场地管理系统中提取场地安全管理的信息； 所述场地安全信息数据库用于存储提取到的场地安全信息； 所述实时图像数据分析模块根据场地操作实时信息数据库和场地安全信息数据库中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析； 所述异常处理数据库存储经实时图像数据分析模块分析后得到险情信息； 所述操作判断模块根据异常处理数据库中险情信息产生异常控制信息； 所述异常控制信息发送器与接收处理模块无线通信，将异常控制信息传至接收处理模块。
2.根据权利要求I所述的ー种电子安全帽系统，其特征在于，所述智能摄像设备为五个，分布在帽壳沿边的前、后、左、右以及帽壳的顶部。
3.—种场地安全的监测方法,其特征在于，所述方法基于电子安全帽系统实施，包括如下步骤 (1)智能摄像设备获取场地的实时图像信息； (2)图像信息传到接收处理模块中，接收处理模块再把信息传输到安全监测系统中的图像信息采集器，并建立场地操作实时信息数据库； (3)利用场地管理系统提取场地安全管理信息，并建立码头安全信息数据库； (4)根据场地操作实时信息数据库和场地安全信息数据库中的实时信息数据与安全信息数据进行险情的实时分析，并建立异常处理数据库； (5)根据异常处理数据库中存储的险情分析结果判断是否需要进行异常处理，并形成相应的异常控制信息； (6)异常控制信息发送器将异常控制信息发送至接收处理模块，接收处理模块根据异常控制信息控制警报提示设备发出警报。
4.根据权利要求3所述的ー种场地安全的监测方法，其特征在于，所述步骤(3)通过如下步骤提取场地安全管理信息 [1)根据场地管理系统，提取场地作业区及其作业类型； [2)对场地作业区，提取场地作业区四周和空中标识特征； [3 )根据场地作业区和标识特征，定义报警类型和级别。
5.根据权利要求3所述的ー种场地安全的监测方法，其特征在于，所述步骤(4)通过如下步骤进行险情实时分析 .1)根据安全帽摄像头采集的图像，采用神经网络训练的图像匹配算法，从场地作业区中辨识当前场地，并采用安全帽途径路径修正场地判断； . 2)根据场地安全管理信息数据库，获得当前作业场地的作业类型，确定报警类型和级别，生成异常处理记录，发送到异常处理数据库。
6.根据权利要求3所述的ー种场地安全的监测方法，其特征在于，所述步骤(5)通过如下步骤进行操作判断 .1)对异常处理中的记录，对于未处理的记录，提取该记录涉及的作业场地； .2)根据场地实时信息数据库，获得该异常处理记录的当前作业场地的作业状态，如果处于作业中，则生成报警信息提供给通信模块发送到佩戴该安全帽的人员； .3 )同时生成控制信息，发送给该作业场地及相关安全管理人员，进行提醒。
全文摘要
本发明公开了一种电子安全帽系统及场地安全的监测方法，本发明中电子安全帽由帽壳、帽胎、帽带、智能摄像头、警报器、接收处理器、导线等部件组成，形成一种集装箱码头装卸作业险情监测预警装置，首先通过智能摄像头的实时图像数据的输入，然后通过接受处理器的与远程计算机的联合处理，最后通过警报器发声报警提醒注意安全。本发明能够全方位地监测装卸时出现的险情以及提供预警，有效提高码头工作人员的人身安全。
文档编号A42B1/04GK102657403SQ201210170238
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者易宣齐, 胡志华 申请人:上海海事大学