智能防坠落安全带及安全系统的制作方法

本发明涉及高空作业安全技术领域，尤其是涉及一种智能防坠落安全带及安全系统。

背景技术：

工程建设项目现场分散、点多面广，人员、设备设施、作业环境、活动繁杂无序动态高度变化，涉及诸多家分承包商，工作界面多，且从业人员素质低、技能水平差。随着建设规模不断扩大，构筑物高度高、设备重量重，装置设计紧凑，且工艺流程复杂，项目实施过程中工期紧，任务重、施工作业风险越来越高。在各项施工作业风险中，高处坠落是事故的预防重中之重。传统的工程现场监管模式属于粗放、经验、事后管理的监管模式。现场实施过程中，主要靠监督人员旁站、及时提醒、对违章人员进行行动干预等手段。传统监管模式工作量大，不能对作业人员进行预警，不能更好地降低高处坠落的风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能防坠落安全带及安全系统，能够提供实时的施工人员安全带穿戴状态及系挂状态推送，实现对施工现场风险的前置和智能化的管理。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能防坠落安全带，包括：卡扣、挂钩、报警装置、控制器、rfid读卡器和带体；带体上设置有卡扣、挂钩和rfid读卡器；卡扣包括卡扣开关；挂钩包括微动开关、弹片和触发体；卡扣、挂钩、报警装置和rfid读卡器分别与控制器通信连接；控制器用于接收rfid读卡器发送的电子标签的信息，并向报警装置发出开启信号；控制器接收到卡扣开关或微动开关闭合的信号，向报警装置发出关闭信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，卡扣开关包括活动部和固定部，固定部和活动部卡接，固定部外侧设置有绝缘部，绝缘部和固定部可拆卸连接。

结合第一方面及其第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，绝缘部上设置有触点，触点分别和正负极线通信连接，正负极线设置在绝缘部内。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，微动开关设置在挂钩的钩体外侧，钩体内侧包括弹片，弹片的底端与触发体的一端连接，触发体的另一端设置有贴片，触发体和钩体活动连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，报警装置包括蜂鸣器和指示灯，指示灯包括电源指示灯、穿戴指示灯和系挂指示灯。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，带体上还包括识别码。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，带体上设置有多个卡扣，多个卡扣并联连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，控制器和nb-iot物联网装置通信连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种智能防坠落安全系统，包括：电子标签、管理平台和第一方面或其任一种可能的实施方式的智能防坠落安全带；管理平台与智能防坠落安全带通信连接；电子标签设置在施工现场的风险区；管理平台接收智能防坠落安全带的rfid读卡器读取到的电子标签的信息，并向控制器发送检查信号；控制器对智能防坠落安全带穿戴或系挂状态进行检查，若不合格，向报警装置发出开启信号并向管理平台发送电子标签对应的员工信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该系统还包括移动终端，移动终端与管理平台通信连接；管理平台接收电子标签对应的员工信息并发送给移动终端。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的一种智能防坠落安全带及安全系统，在带体上设置卡扣、挂钩和rfid读卡器，卡扣和挂钩分别通过卡扣开关和微动开关接通所在的电路，从而将安全带的穿戴和系挂状态发送给控制器。控制器和报警装置及rfid读卡器分别通信连接，当rfid读卡器读取到预设的电子标签信息，控制器向报警装置发送开启信号，报警装置接收到开启信号后，发出警报，提醒工人及时穿戴和系挂安全带，当工人穿戴和系挂完毕时，控制器收到卡扣开关或微动开关闭合的信号，向报警装置发出关闭信号，报警装置停止报警。本发明实施例在工人进入预设了电子标签的作业区域后，提醒工人及时穿戴和系挂安全带，并对未穿戴和系挂安全带的工人持续发出警报，将作业风险控制的工作前置且节省了人力成本，通过智能化的管理降低了高空作业的风险。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的智能防坠落安全带结构示意图；

图2为本发明实施例提供的智能防坠落安全带的控制器结构连接示意图；

图3为本发明实施例提供的智能防坠落安全带唤醒电路图；

图4为本发明实施例提供的智能防坠落安全带卡扣电路图；

图5为本发明实施例提供的挂钩结构示意图；

图6为本发明实施例提供的微动开关触发状态示意图；

图7为本发明实施例提供的微动开关结构示意图；

图8为本发明实施例提供的卡扣开关闭合状态示意图；

图9为本发明实施例提供的卡扣开关结构示意图；

图10为本发明实施例提供的智能防坠落安全系统结构示意框图；

图11为本发明实施例提供的智能防坠落安全系统中管理平台结构框图。

图标：

11-带体；12-卡扣；13-连接部；14-预警设备；15-挂钩；16-rfid读卡器；21-外部固定柱；22-钩体；23-弹片；24-钩体活动件；25-钩体连接件；26-微动开关；27-触发体；28-贴片；31-长杆；32-微动开关主体；33-触发点；41-活动部；42-固定部；43-绝缘部；44-正负极线；45-触点；46-活动部连接孔；47-固定部连接孔；51-卡扣电路；52-控制器；54-挂钩电路；55-报警装置；56-电源管理；61-管理平台；62-智能防坠落安全带；63-电子标签；64-安全带管理模块；65-基础数据管理模块；66-预警管理模块；71-挂钩接口；72-唤醒电路瞬时吸收器；73-系挂开关；74-电阻；75-穿戴开关；76-卡扣接口；77-卡扣电路瞬时吸收器；81-安全带定位管理单元；82-可视化查询单元；83-安全带信息管理单元；84-人员信息管理单元；85-区域信息管理单元；86-系统权限管理单元；87-安全带识别预警单元；88-安全带系挂预警单元；89-预警推送单元；90-预警日志单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，对高空安全作业监管方式有以下不足：采用人盯人的方式，其作业区域分散，人员较多，安全管理人员有限，不能实时覆盖所有作业场景；采用视频监控系统的方式，其监控点多，监控面广，管理人员要时刻紧盯视频图像，观察每个作业现场还，工作量大，特别容易遗漏风险点；在作业过程中，有些作业人员偷懒主观不穿戴、不系挂，疏忽或忘记系挂，或在移动过程中，使用不规范，在更换系挂点，导致安全带系挂出现空挡等。基于此，本发明实施例提供的一种智能防坠落安全带及安全系统，可以及时提醒施工人员安全带穿戴及系挂，实现对施工现场风险的前置和智能化的管理。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种智能防坠落安全带进行详细介绍。

实施例1

本发明实施例1提供了一种智能防坠落安全带，参见图1所示的智能防坠落安全带结构示意图，该安全带包括：卡扣12、挂钩15、报警装置、控制器、rfid读卡器16和带体11。

带体上设置有卡扣、挂钩和rfid读卡器；卡扣包括卡扣开关；挂钩包括微动开关、弹片和触发体；卡扣、挂钩、报警装置和rfid读卡器分别与控制器通信连接。

卡扣用于连接带体，方便用户穿戴。卡扣上包括卡扣开关，卡扣通过卡扣开关和控制器通信连接。挂钩用于将安全带与外部固定设备连接，外部固定设备包括脚手架或者建筑物等，用于防止用户高空坠落，降低坠落风险。挂钩通过微动开关和控制器通信连接。控制器与报警装置及rfid读卡器分别通信连接，报警装置和控制器封装成预警设备14，预警设备可以设置在挂钩所在的带体上，挂钩和预警设备通过连接部13和带体可拆卸地连接。

rfid读卡器可以选用超高频rfid读卡器，用于扫描设置在高处作业风险区的电子标签，电子标签存储有该电子标签所在的具体位置信息。

参见图2所示的控制器结构连接示意图，预警设备14内包括控制器52、报警装置55和电源管理56。控制器还和卡扣电路51及挂钩电路54分别通信连接。

参见图3所示的唤醒电路图，包括挂钩接口71、唤醒电路瞬时吸收器72及系挂开关73，通过挂钩电路实现安全带电路的唤醒，例如，长按系挂开关40秒实现电路的唤醒。

参见图4所示的卡扣电路图，包括电阻74、穿戴开关75、卡扣接口76及卡扣电路瞬时吸收器77。当用户将安全带穿戴好，穿戴开关75完全闭合，可实现卡扣电路接通，穿戴开关所在并联电路输出高电平给控制器，证明穿戴合格。卡扣电路图中的穿戴开关75即为安全带结构示意图中的卡扣12。

安全带穿戴合格，卡扣扣得较紧时，即穿戴开关75接触状态良好，可以传递信号给控制器，控制器发出关闭信号使报警装置停止报警；当安全带未系挂或者穿戴不合格，卡扣扣得较松，即穿戴开关75接触状态不佳，不能发送控制信号给控制器，报警装置持续报警，以提醒用户调整安全带穿戴状态至合格。

控制器用于接收rfid读卡器发送的电子标签的信息，并向报警装置发出开启信号。

控制器与rfid读卡器通信连接，当工人进入预设有电子标签的高处作业区域，rfid读卡器读取电子标签的信息，并发送给控制器，控制器在收到电子标签信息后，向报警装置发送开启信号。电子标签可以设置在比如烟囱底部的楼梯处等摄像机不能监控到的部位，用于标记高处作业风险区，以保证各角落施工工人的穿戴、系挂状态能够得到及时预警。

控制器接收到卡扣开关或微动开关闭合的信号，向报警装置发出关闭信号。

报警装置发出警报，用户检查安全带穿戴及系挂状态并调整至合格状态，当卡扣扣紧卡扣开关闭合，接通所在电路，控制器接收到接通电路发送的信号后，向报警装置发出关闭信号，报警装置接收到关闭信号后，停止报警。微动开关闭合控制提醒报警装置停止报警的原理相同，不再赘述。

本发明实施例提供的一种智能防坠落安全带，在带体上设置卡扣、挂钩和rfid读卡器，卡扣和挂钩分别通过卡扣开关和微动开关接通所在的电路，从而将安全带的穿戴和系挂状态发送给控制器。控制器和报警装置及rfid读卡器分别通信连接，当rfid读卡器读取到预设的电子标签信息，控制器向报警装置发送开启信号，报警装置接收到开启信号后，发出警报，提醒工人及时穿戴和系挂安全带，当工人穿戴和系挂完毕时，控制器收到卡扣开关或微动开关闭合的信号，向报警装置发出关闭信号，报警装置停止报警。本发明实施例在工人进入预设了电子标签的作业区域后，提醒工人及时穿戴和系挂安全带，并对未穿戴和系挂安全带的工人持续发出警报，将作业风险控制的工作前置且节省了人力成本，通过智能化的管理降低了高空作业的风险。

为了使安全带在穿戴合格时，卡扣扣紧，当安全带穿戴不达标时，卡扣不能扣紧，且考虑到卡扣的耐用性，卡扣可以包括如下结构：

卡扣开关包括活动部41和固定部42，固定部和活动部卡接，固定部外侧设置有绝缘部43，绝缘部和固定部可拆卸连接。

参见图8所示的卡扣开关闭合状态示意图，其中，活动部和固定部均为金属材质，活动部用于接通卡扣开关所在电路，固定部选用坚固的金属材质，用于承载较大的压力。当活动部与固定部扣紧，活动部一侧抵住绝缘部。绝缘部和固定部可拆卸连接，当绝缘部有损耗需要更换时，便于用户更换新的绝缘部，以保证安全带的使用寿命更长。

为了实现对安全带穿戴松紧度的监控，需要保证当安全带穿戴达标后，卡扣开关扣紧，向控制器传递安全带已穿戴合格的信号，若安全带穿戴不达标，卡扣不能扣紧，无法向控制器传递安全带已穿戴合格的信号，卡扣还包括如下结构：

绝缘部43上设置有触点45，触点45分别和正负极线44通信连接，正负极线44设置在绝缘部内。

参见图9所示的卡扣开关结构示意图，活动部41设置有活动部连接孔46，固定部42设置有固定部连接孔47，绝缘部43内部设有正负极线44，正负极线从绝缘部靠近固定部的一侧伸出触点45，触点45和正负极线通信连接。

安全带带体分别通过活动部连接孔46和固定部连接孔47和活动部及固定部分别连接，当用户将安全带穿戴至合格状态，活动部一侧抵住绝缘部并与绝缘部上的触点接触，接通卡扣开关所在电路，当安全戴穿戴不合格，活动部与触点不接触或接触状态不加，不能有效接通卡扣开关所在电路，通过所在电路向控制器发送信号。

为了监控安全带的系挂状态，在挂钩的钩体上设置微动开关，根据弹片的压力状态控制微动开关的状态，具体的结构为：

微动开关26设置在挂钩的钩体22外侧，钩体内侧包括弹片23，弹片的底端与触发体27的一端连接，触发体的另一端设置有贴片28，触发体和钩体活动连接。

参见图5所示的挂钩结构示意图，挂钩通过钩体连接件25和安全带连接，通过钩体活动件24和外部固定柱21连接，当挂钩钩住外部固定柱，弹片23受到压力，参见图6所示的微动开关触发状态示意图，弹片向上移动带动触发体27的移动，触发体的移动带动贴片28向左移动，压迫微动开关26，微动开关接通挂钩所在电路。

参见图7所示的微动开关结构示意图，微动开关包括：长杆31、微动开关主体32和触发点33，当长杆31受到压力压迫触发点，触发点下压接通微动开关主体32所在的电路。

为了对用户进行视觉和听觉等多种提示，并对提示信号进行区分，报警装置可以使用如下结构:

报警装置55包括蜂鸣器和指示灯，指示灯包括电源指示灯、穿戴指示灯和系挂指示灯。

指示灯和蜂鸣器共同对用户发出提示信号，指示灯可以显示不同颜色，例如：当安全带定位信息不在高处作业区时，穿戴指示灯点亮，显示绿色，当用户进入高处作业区后，穿戴指示灯显示黄色，且蜂鸣器每隔10分钟提醒一次穿戴安全带，当用户正确穿戴安全带后，穿戴指示灯显示绿色。当安全带正确穿戴后，蜂鸣器每隔5分钟震动一次，提醒用户系挂安全带，同时，系挂指示灯点亮，显示黄色，当用户成功系挂安全带后，系挂指示灯变为绿色，取消蜂鸣。

电源指示灯用于指示预警设备的唤醒情况。用户长按挂钩的弹片23，实现预警设备的唤醒及数据交换，电源指示灯点亮，显示绿色，当电源管理56的电池电量低于容量20％指示灯变黄色，表示电源电量不足，便于用户管理，当电量低于5％指示灯变红色，表示电源快没电，需要用户进行管理，指示灯在红色状态下持续20s，安全带自动进入休眠状态。

为了在用户领用安全带后方便地对安全带与用户的匹配信息进行记录和跟踪，带体上还包括识别码。

识别码是可以通过扫描等方式识别的标识，通过对识别码进行扫描将安全带与对应的用户信息进行绑定。

为对安全带多个部位进行穿戴状态监控，带体上设置有多个卡扣，多个卡扣并联连接。

将卡扣设置在不同位置，对各个部位进行监控，将所有接入安全带的卡扣开关所在电路并联，任何一个卡扣所在部位穿戴状态出现问题均不能使控制器识别设定好的高电平，从而保证报警信号不被切断，直至用户将安全带穿戴至合格状态。

为了降低部署成本，同时使安全带实现超长待机，可采用nb-iot(narrowbandinternetofthings，窄带物联网)物联网通信技术，控制器和nb-iot物联网装置通信连接。

nb-iot构建于蜂窝网络，只消耗大约180khz的带宽，可直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络，以降低部署成本。在休眠状态下，每天只定时发送一个数据包，显示其位置；激活后按安全带每个使用环节定时发送数据包，以使电量更持久。

为了降低硬件的开发成本，也可将控制器通过蓝牙和移动端通信连接。

使用蓝牙的通讯方式，可以通过现有的移动端进行通讯，大大降低额外开发硬件的成本。

本发明实施例对卡扣结构进行改进，实现卡扣闭合后安全带松紧度检测，以判断安全带是否正确穿戴；对挂钩结构进行改进，实现系挂动作的检测，在安全带上安装nb-iot物联网模块实现通信功能。使用rfid读卡器读取预设的电子标签信息，并在读取到电子标签信息后，控制器控制启动报警装置报警，以提醒工人及时穿戴或系挂安全带，解决现有施工安全风险动态管控和预警难题，实现了施工现场风险的前置和智能化的管理。

实施例2

本发明实施例2提供了一种智能防坠落安全系统，参见图10所示的智能防坠落安全系统结构示意框图，该系统包括：电子标签63、管理平台61和实施例1中任一种智能防坠落安全带62；管理平台与智能防坠落安全带通信连接；电子标签设置在施工现场的风险区；管理平台接收智能防坠落安全带的rfid读卡器读取到的电子标签的信息，并向控制器发送检查信号；控制器对智能防坠落安全带穿戴或系挂状态进行检查，若不合格，向报警装置发出开启信号并向管理平台发送电子标签对应的员工信息。

电子标签可以为rfid标签。对工程现场高处作业风险区域使用电子标签进行标记。当工人进入标记过的风险区域，rfid读卡器读取到电子标签的信息后，识别距离约为1-3米，控制器控制安全带的报警装置发起警报，同时发送信息给管理平台，管理平台的预警单元同时发起警报。当工人将安全带穿戴合格或系挂至合格状态，报警装置及预警单元均取消报警。如果工人超过一定时间，比如90秒，仍未系挂安全带，管理人员根据安全带的位置信息前往该区域进行现场处理。根据电子标签可以得到安全带的位置信息。

为了便于行政人员对工人进行提醒，该系统还包括移动终端，移动终端与管理平台通信连接；管理平台接收电子标签对应的员工信息并发送给移动终端。

行政人员可以从移动终端得到服务器发送的员工信息，包括员工姓名及所使用的安全带的识别符，该员工所在的位置等，行政人员根据移动终端显示的员工信息对员工进行通告整改，直至员工穿戴并系挂至合格。

参见图11所示的智能防坠落安全系统中管理平台结构框图，管理平台包括：安全带管理模块64、基础数据管理模块65和预警管理模块66，其中，安全带管理模块包括：安全带定位管理单元81、可视化查询单元82和安全带信息管理单元83；基础数据管理模块包括：人员信息管理单元84、区域信息管理单元85和系统权限管理单元86；预警管理模块包括：安全带识别预警单元87、安全带系挂预警单元88、预警推送单元89和预警日志单元90。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的智能防坠落安全系统的具体工作过程，可以参考前述智能防坠落安全带实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。