一种能够监测使用状态的安全带及安全带监测系统的制作方法

本实用新型涉及安全带技术领域，尤其涉及一种能够监测使用状态的安全带及安全带系统。

背景技术：

高空作业安全带是高处作业人员预防坠落伤亡的一种重要的个体安全防护装备，高空作业安全带通常包括安全带本体、安全带挂绳，安全带本体上一般设有多个卡扣组件，用于将安全带本体固定在作业人员的身上，安全带挂绳一端连接安全带本体，另一端连接挂钩，在使用时通过挂钩挂接在高处的安全固定支撑点如脚手架或者钢丝绳上。

虽然目前已有相关的智能防坠落安全带及安全带系统，如专利号为cn108635696a的专利，但是目前的智能防坠落安全带及安全带系统监测安全带的使用状态时，不能准确的判断出安全带上哪一个挂钩未系挂或哪一个卡扣组件未卡合，作业人员在收到警报信息时需要逐一对所有的挂钩及安全带卡扣组件全部进行检查之后，才能确保安全带使用安全，程序繁琐，浪费时间，同时管理人员也不能做到心中有数。

技术实现要素：

针对现有技术中的安全带不能预警出具体的挂钩或卡扣组件的卡合状态，本实用新型提供一种能够监测使用状态的安全带包括安全带本体、安全带挂绳、挂钩、卡扣组件以及主控装置，其中：卡扣组件、主控装置设置在安全带本体上；安全带挂绳一端与安全带本体连接，另一端与挂钩连接；挂钩上设有用于监测挂钩的系挂状态的第一监测装置，卡扣组件上设有用于监测卡扣组件的卡合状态的第二监测装置；主控装置包括控制模块、第一无线通讯模块、语音预警模块、电池管理模块，控制模块分别与第一无线通讯模块、语音预警模块、电池管理模块电连接；主控装置通过第一无线通讯模块与第一监测装置、第二监测装置无线连接。

进一步的，主控装置还包括定位模块，定位模块与控制模块电连接。

进一步的，主控装置上还设有一键报警按钮，一键报警按钮与控制模块电连接。

进一步的，主控装置上设有图形码。

进一步的，挂钩包括挂钩本体以及套设在挂钩本体上的挂钩壳体，挂钩壳体与挂钩本体铰接；挂钩本体与挂钩壳体之间设有用于复位挂钩壳体的弹性元件，挂钩本体上设有第一磁性件；第一监测装置设置在挂钩壳体内部；第一监测装置包括第一霍尔传感器、第一处理模块、第二无线通讯模块、第一电池模块，第一处理模块分别与第一霍尔传感器、第二无线通讯模块、第一电池模块电连接。

进一步的，安全带卡扣组件包括包括母扣及与母扣插接连接的子扣，母扣包括底座以及安装在底座上的壳体，其中：壳体与底座之间形成有插入槽，壳体一侧面设有与插入槽位置相对的插入口，子扣通过插入口插入到插入槽中与母扣插接连接；插入槽的底面上设有第二磁性件；第二监测装置设置在壳体内部，第二监测装置包括第二霍尔传感器、第二处理模块、第三无线通讯模块、第二电池模块，第二处理模块分别与第二霍尔传感器、第三无线通讯模块、第二电池模块电连接。

本实用新型还提供一种安全带监测系统，包括上述的能够监测使用状态的安全带以及后台管理器，安全带与后台管理器无线通讯连接。

进一步的，后台管理器还包括电子围栏管理模块。

进一步的，安全带监测系统还包括蓝牙信标，蓝牙信标设置在危险区，蓝牙信标与主控装置之间无线通讯连接。

本实用新型提供的能够监测使用状态的安全带及安全带监测系统至少具有以下的有益效果：

1、在监测安全带上的多个卡扣组件、多个挂钩的状态时，能够通过语音预警模块将具体出现问题的卡扣组件或挂钩指出，帮助作业人员快速找到问题所在，无需作业人员逐一检查，节省时间。

2、由于安全带的主控装置具有定位模块、一键报警按钮，能够实时监测作业人员位置，方便现场管理人员的监查工作，当现场作业人员进入危险区域，未及时正确穿戴和系挂，将会实时监测并发送预警信息给相关联的管理人员，采取行动干预，同时在作业过程中发生坠落或其他安全事故时，一键报警按钮可以帮助作业人员快速报警，并且搜救人员根据定位模块的定位信息能够及时找到遇险的作业人员，为受伤的作业人员争取宝贵的救援时间。

3、本实用新型还提供了安全带卡扣组件、安全带挂钩的具体结构，能够更加准确的判断出安全带卡扣组件、安全带挂钩的卡合、系挂状态。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。

图1为本实用新型实施例提供的能够监测使用状态的安全带；

图2为本实用新型实施例提供的安全带上的主控装置的内部模块示意图；

图3为本实用新型实施例提供的主控装置中的控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的主控装置中的语音预警模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的挂钩的爆炸图；

图6为本实用新型实施例提供的挂钩的剖面图；

图7为本实用新型实施例提供的第一监测装置的功能模块图；

图8为本实用新型实施例提供的卡扣组件中的母扣的爆炸图；

图9为本实用新型实施例提供的卡扣组件的右视图；

图10为图9沿e-e方向的剖视图；

图11为本实用新型实施例提供的卡扣组件的俯视图；

图12为图11为插入子扣时沿d-d方向的剖视图；

100-安全带本体、200-安全带挂绳、300-卡扣组件、310-母扣、320-子扣、311-底座、3111-第二凹槽、312-壳体、3122-第三凹槽、3123-第四凹槽、3124-第二容置槽、313-插入槽、315-锁紧件、3151-锁紧部、3152-压锁弹簧、316-解锁件、317-第二磁性件、318-第二监测装置、319-子扣弹出件、3191-滑块、3192-第一弹簧、3193-第二弹簧、31911-弹出板、31912-第一推台、31913-第二推台、400-挂钩、401-挂钩本体、402-挂钩壳体、4011-钩体、4012-锁杆、4021-挂钩壳体第一部分、4022-挂钩壳体第二部分、403-铰接点、404-第一监测装置、4041-第一霍尔传感器、4042-第一处理模块、4043-第二无线通讯模块、4044-第一电池模块、4045-固定板、4046-第一容置槽、4047-第一凹槽、405-弹性元件、406-第一磁性件、4061-磁性件支撑架、500-主控装置、501-控制模块、502-第一无线通讯模块、503-语音预警模块、504-电池管理模块、505-定位模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，在本实用新型的一种实施例中，能够监测使用状态的安全带包括安全带本体100、安全带挂绳200、卡扣组件300、挂钩400、主控装置500，其中，卡扣组件300、主控装置500设置在安全带本体100上；安全带挂绳200一端与安全带本体100连接，另一端与挂钩400连接；挂钩400上设有用于监测挂钩400的系挂状态的第一监测装置，卡扣组件300上设有用于监测卡扣组件的卡合状态的第二监测装置。如图2所示，主控装置500包括控制模块501、第一无线通讯模块502、语音预警模块503、电池管理模块504，控制模块501分别与第一无线通讯模块502、语音预警模块503、电池管理模块504电连接，用于控制第一无线通讯模块502、语音预警模块503、电池管理模块504的正常工作；电池管理模块504与控制模块501、第一无线通讯模块502、语音预警模块503电连接，用于为各模块供电；主控装置500通过第一无线通讯模块502与第一监测装置、第二监测装置无线连接，接收第一监测装置、第二监测装置检测到的卡扣组件的卡合状态、挂钩的系挂状态。

具体的，卡扣组件300可以有多个，用于连接安全带本体100的各部分，将安全带本体100与作业人员的身体紧固，挂钩400也可以有多个，用于将安全带与外部的固定设备连接，外部的固定设备可以为脚手架、建筑物或钢丝绳等等。每一个挂钩400上均设有用于监测挂钩系挂状态的第一监测装置，每一个卡扣组件300上均设有用于监测卡扣组件卡合状态的第二监测装置。电池管理模块504包括电池以及用于为电池充电的充电电路，电池为其他功能模块进行供电，具体的，采用可以充电的锂电池为其他功能模块供电；控制模块501主要用于控制第一无线通讯模块502与第一监测装置、第二监测装置或其他设备进行通讯，接收第一监测装置、第二监测装置检测到的挂钩400的系挂状态以及卡扣组件300的卡合状态，也可以将接收到的挂钩400的系挂状态以及卡扣组件300的卡合状态转发给其他的设备如现场监管人员的移动终端或者是监测安全带使用状态的后台管理设备等等。更具体的，由于主控装置500与卡扣组件300、挂钩400之间的距离较近，可以采用蓝牙的方式进行通讯，而主控装置500与现场监管人员的移动终端或后台管理设备距离相对来说更远，可以通过远距离的无线传输技术如gprs远程无线传输技术等进行通信。

用于监测挂钩系挂状态的第一监测装置以及用于监测卡扣组件的卡合状态的第二监测装置可以采用现有的监测装置如利用微动开关、高度传感器、倾角加速度传感器等制成的监测装置进行监测，也可以由技术人员根据需要自行设计，本实用新型对此不作限制。

控制模块501会根据接收到的挂钩400的系挂状态以及卡扣组件300的卡合状态控制语音预警模块503进行语音预警播报，提醒作业人员检查未系挂的挂钩或未卡合的卡扣组件。本实用新型提供的能够监测使用状态的安全带，在作业人员使用安全带时，实时监测使用状态，即挂钩400的系挂状态、卡扣组件300的卡合状态，如果某个或多个挂钩、卡扣组件未系挂或卡合，能够通过语音预警模块503进行播报，并告知作业人员具体是哪个挂钩未系挂或哪个卡扣组件未卡合，无需作业人员将所有的挂钩、卡扣组件都重新检查一遍，便于作业人员快速找到出现问题的挂钩或卡扣组件，及时解决问题。

在本实施例中，为了便于技术人员理解，还提供了主控装置500内部的部分功能模块的电路原理图，其中如图3所示为控制模块501的电路原理图，控制模块501采用型号为stm32l151c8t6a的单片机，实现控制功能；如图4所示为语音预警模块503的电路原理图，语音预警模块503采用型号为wtn6040的语音芯片，结合型号为aw8733atqr的音频功放芯片，实现语音预警功能；电池管理模块504采用usb接口配合tp4056x型号的充电芯片实现电池的充电续航功能；第一无线通讯模块502可以采用蓝牙的方式实现与第一监测装置、第二监测装置的通信，具体的，可以采用型号为cc2640r2frgzr的蓝牙射频芯片；第一无线通讯模块502也可以采用gprs的方式实现与监管人员的移动终端或后台管理设备通信。上述提到的具体的芯片仅是本实用新型的一个实施例，本实用新型对此不作限定，本领域技术人员也可以采用其他的方法实现上述的功能。

进一步的，在本实用新型的又一实施例中，主控装置500还包括定位模块505，定位模块505与控制模块501电连接，定位模块505用于对作业人员的位置进行精准定位，并将定位信息与使用状态信息通过第一无线通讯模块502一并发送给现场监管人员的移动设备或后台管理设备上，当现场监管人员接收到安全带的挂钩未系挂、卡扣组件未卡合的信息时，对应的定位信息能够帮助监管人员在复杂的施工现场以及众多作业人员中准确找到相应的安全带使用状态存在问题的作业人员，及时提醒该作业人员按照语音播报的信息检查相应的安全带挂钩、卡扣组件，降低安全事故的发生率。具体的，定位模块可以利用卫星导航系统进行定位，如gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、北斗卫星导航系统等等。

进一步的，在本实用新型的又一实施例中，主控装置500上还设有一键报警按钮，一键报警按钮与控制模块501电连接，在主控装置500上设置一键报警按钮，一旦作业人员发生坠落或其他危险，可以直接快速的按下一键报警按钮，控制模块501即可控制第一无线通讯模块502与公安、消防、医院等的相关系统进行通讯，实现快速报警，并且可以在报警的同时将定位模块505检测到的作业人员所在的精确位置一并发送，帮助搜救人员快速找到作业人员位置，尽快施救。

进一步的，在本实用新型的又一实施例中，主控装置500上设有图形码，具体的，图形码可以为二维码或者条形码，作业人员领用安全带时扫描主控装置上的二维码或条形码，将自己的个人信息进行录入，同时也可录入领用时间等等，实现安全带与作业人员的绑定，使得各个安全带与具体的作业人员相对应，发现问题或者出现安全事故时尽早确定作业人员身份。

进一步的，如图5-7所示，作为一种优选的方案，在本实用新型的又一实施例中提供了挂钩400的结构设置以及挂钩400上的第一监测装置404的组成，挂钩400包括挂钩本体401以及套设在挂钩本体401上的挂钩壳体402，挂钩壳体402与挂钩本体401铰接，挂钩本体401包括钩体4011以及锁杆4012，锁杆4012一端与钩体4011的尾端铰接，锁杆4012的另一端与钩体4011的开口端抵接，具体的，钩体4011与挂钩壳体402铰接；挂钩本体401与挂钩壳体402之间设有用于复位挂钩壳体402的弹性元件405，具体的，弹性元件405设置在钩体4011与挂钩壳体402之间；挂钩本体401上设有第一磁性件406，具体的，第一磁性件406可以直接设置在钩体4011外侧面上，也可以通过磁性件支撑架4061固定在钩体4011外侧面上；挂钩壳体402内部设有第一监测装置404；第一监测装置404包括第一霍尔传感器4041、第一处理模块4042、第二无线通讯模块4043、第一电池模块4044，第一处理模块4042分别与第一霍尔传感器4041、第二无线通讯模块4043、第一电池模块4044电连接，第一处理模块4042用于控制其他功能模块正常运转，实现挂钩系挂状态的监测，第一电池模块4044分别与第一霍尔传感器4041、第一处理模块4042、第二无线通讯模块4043电连接，用于为这些功能模块供电。

具体的，铰接点403将挂钩壳体402分为挂钩壳体第一部分4021、挂钩壳体第二部分4022，挂钩壳体第一部分4021位于铰接点403的下方，为远离钩体4011的开口端的部分；挂钩壳体第二部分4022位于铰接点403的上方，为靠近钩体4011的开口端的部分；如图6所示，铰接点403可以设置在钩体4011的二分之一位置处或者在钩体4011的二分之一位置处的上下8mm的范围内，具体的位置需要根据本领域技术人员的经验设置。挂钩壳体第二部分4022向上运动时，挂钩壳体第一部分4021就向下运动，反之亦然。为使挂钩壳体第一部分4021以及挂钩壳体第二部分4022能够实现以铰接点403为中心在一定范围内上下移动，挂钩壳体402与钩体4011之间应存在一定的间隙。

如图5、图6所示，第一监测装置404安装在挂钩壳体第一部分4021内部，第一磁性件406通过磁性件支撑架4061固定在钩体4011的外侧面上，挂钩壳体第一部分4021内部还包括用于固定第一监测装置404的固定板4045，固定板4045上设有大小、形状与第一监测装置404匹配的第一容置槽4046，第一监测装置404可以插设在第一容置槽4046中，固定板上还设置有用于容置磁性件支撑架4061的第一凹槽4047；弹性元件405一端固定在钩体4011的外侧面上，弹性元件405的另一端与固定板4045抵接，在非系挂状态，弹性元件405可以保证钩体4011与挂钩壳体第二部分4022底面不接触，即存在一定的间隙，而当从非系挂状态转变为系挂状态时，挂钩本体401受到重力影响向下沉，挂钩壳体第二部分4022受到脚手架或钢丝绳施加的向上的力的影响而向上方发生位移，从而带动挂钩壳体第一部分4021挤压弹性元件405向下方发生位移，使得挂钩壳体第一部分4021内的第一监测装置404随之下沉，第一监测装置404与第一磁性件406之间的距离改变，第一霍尔传感器4041测量到的磁场强度发生变化。因而能够判断出挂钩400由非系挂转为已系挂。同理，当挂钩400从脚手架上拿下时，弹性元件405舒张，挂钩壳体402复位，第一监测装置404与第一磁性件406之间的距离再此发生变化，第一霍尔传感器4041测量到的磁场强度发生变化，从而判断出挂钩由已系挂转变为非系挂。第二无线通讯模块4043将监测到的挂钩系挂状态发送给主控装置500。

进一步的，作为一种优选的方案，如图8-12，在本实用新型的又一实施例中提供了卡扣组件300的结构组成，卡扣组件300包括包括母扣310及与母扣310插接连接的子扣320，母扣310包括底座311以及安装在底座311上的壳体312，其中：壳体312与底座311之间形成有插入槽313，壳体312一侧面设有与插入槽313位置相对的插入口，子扣320通过插入口插入到插入槽313中与母扣310插接连接；插入槽313上方还设有锁紧件315以及与锁紧件315连接的解锁件316；插入槽313的底面上设有第二磁性件317；壳体312上还设置有第二监测装置318，第二监测装置318包括第二霍尔传感器、第二处理模块、第二电池模块、第三无线通讯模块，第二监测装置318与第一监测装置404内部的功能模块相同，第一、第二、第三仅用于区分，并非是对第二监测装置、第一监测装置的限定。

相比于一般的安全带卡扣组件，增加了第二磁性件317及第二监测装置318，第二磁性件317设置在插入槽313的底面上，即设置在底座311的上表面上，用于产生磁场，第二监测装置318设置在壳体312上，用于检测第二磁性件317产生的磁场强度。当子扣320在插入进母扣310中后，子扣320将第二磁性件317遮挡住，第二监测装置318内部的第二霍尔传感器检测到的磁场强度减弱，从而使第二监测装置318内的第二处理模块判断出安全带卡扣组件300已经卡合。当子扣320从母扣310中退出，第二磁性件317从被遮挡状态转变为未遮挡状态，第二监测装置318内部的第二霍尔传感器检测到的磁场强度增强，从而使第二监测装置318内的第二处理模块判断出安全带卡扣组件300未卡合。第二监测装置318将卡扣组件300的卡合状态通过第三无线通讯模块发送给主控装置。更具体的，可以在底座311上开设大小、形状与第二磁性件317相匹配的第二凹槽3111，用于容置第二磁性件317，使得母扣310的结构更加紧凑，同时也可以使得子扣320插入后的遮挡效果更好。

进一步的，在本实用新型的又一实施例中，如图8、图10、图11所示，在上述实施例的基础上，锁紧件315以及解锁件316设置在壳体312前端，壳体312后端间隔设有贯通壳体312上下面的第三凹槽3122、第四凹槽3123；母扣还包括子扣弹出件319，子扣弹出件319包括滑块3191以及第一弹簧3192、第二弹簧3193，滑块3191包括弹出板31911，弹出板31911设置在插入槽后端，弹出板31911两端设有用于推动弹出板31911沿插入槽滑动的第一推台31912、第二推台31913；第一推台31912插设在第三凹槽3122中，第三推台31913插设在第四凹槽3123中，第一推台31912与第三凹槽3122之间通过第一弹簧3192连接，第二推台31913与第四凹槽3123之间通过第二弹簧3193连接；壳体312后端还设有用于容纳监测装置318的第二容置槽3124，第二容置槽3124设置在第三凹槽3122与第四凹槽3123之间，监测装置318可以插设在第二容置槽3124内。通过在母扣310中设置子扣弹出件319，方便子扣320从母扣310弹出，更加便捷。

本实用新型还提供一种安全带监测系统，包括上述的能够监测使用状态的安全带以及后台管理器，安全带与后台管理器无线通讯连接。后台管理器包括数据存储模块、第四无线通讯模块，安全带的主控装置500将收集到的安全带挂钩系挂状态及安全带卡扣的卡合状态发送给后台管理器，由后台管理器的数据存储模块进行存储，现场监管人员或者是安全带管理人员可以通过移动终端或后台管理设备访问后台管理器，从而获取作业人员的安全带使用状态信息，使用状态信息包括：卡扣组件的卡合状态、挂钩组件的系挂状态。从而及时发现安全带使用问题，避免出现因安全带使用问题而造成的安全事故。

安全带的主控装置500中具有定位模块505能够实现作业人员的定位，还可以在安全带的后台管理器中增加电子围栏管理模块，监管人员或其他有权限的人员可以通过移动终端或其他后台管理设备访问后台管理器中的电子围栏管理模块，预先在电子地图上设置好电子围栏区域，具体的在使用过程中，可以根据电子围栏区域的坐标，结合主控装置500的定位模块505实时传输的作业人员位置坐标，判断出作业人员是否进入或离开电子围栏区域，电子围栏区域可以是禁止作业人员进入的危险区域，也可以是作业人员应当在的安全区域。当电子围栏区域是禁止作业人员进入的危险区域，作业人员进入电子围栏区域时，主控装置500的语音预警模块503作出语音预警，提醒作业人员退出该区域；当电子围栏区域是安全区域，作业人员离开该区域时，主控装置500的语音预警模块503作出语音预警，提醒作业人员目前已经远离安全区，应当返回。通过上述设置，将电子围栏与定位技术相结合，防止作业人员进入危险区，保证作业人员安全。同时，当作业人员进入危险区域时，后台管理器还可以推送预警信号给现场管理人员，由现场管理人员进行干预。

进一步的，安全带监测系统还包括蓝牙信标，蓝牙信标设置在危险区，危险区，蓝牙信标会不断发射蓝牙信号，当作业人员进入到蓝牙信号的覆盖范围之内，作业人员安全带主控装置就能够接收到蓝牙信号，从而判断出作业人员临近危险区，及时向作业人员发出预警，警示作业人员注意安全，从而进一步保障作业安全。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。