用于保障高空作业安全的系统和方法与流程

1.本发明涉及一种用于保障高空作业安全的系统和方法。


背景技术：

2.作业人员在进行高空作业时，为了防止发生坠落，作业人员会使用安全带，安全带是高处作业人员预防坠落伤亡的防护用品，使用时会固定在安全绳上，在发生意外时刻有效保护作业人员的生命健康，大多一头锁钩连接于安全带上，另一头锁钩连接于例如安全防坠器上。
3.尤其在普通高空作业、带电作业、高强度作业和特种作业中使用安全绳。安全绳是一种用于连接安全带的辅助用绳，优选用合成纤维编织而成，它的功能是二重保护，保障安全。一般长度为2米，也有2.5米、3米、5米、10米和15米的安全绳。长度也可以根据用户需求定制。在高空作业时用于保护人员和物品安全的绳索一般为合成纤维绳、麻绳或者钢丝绳。在施工、安装、维修等高空作业时，适用于外线电工、建筑工人、电信工人作业、电线维修等相似工种。
4.目前的安全绳或者包括安全绳和安全带以及防坠固定端的安全防护系统比较简单，对于安全绳的扣钩、尤其连接于安全带上的扣钩是否锁钩或者是否正确锁钩有时只凭借作业人员的小心谨慎，或者作业人员在进行高空作业时，当作业人员的安全绳因为动作等原因未能正确锁钩时，因作业人员与安全员之间的距离较远，无法在安全员和作业人员之间进行及时有效的沟通，浪费了时间，同时还增加了安全隐患。不正确锁钩的情况至少包括：忘记锁钩连接安全带；安全绳系在不稳定的物体上；和扣钩扣得太低，大大减弱了防坠功能等。因此，需要对这种保障高空作业安全的系统做出改善。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于保障高空作业安全的系统和方法，以解决上述背景问题中提出的问题。
6.根据本发明，所要解决的问题通过一种用于保障高空作业安全的系统解决，所述系统包括具有智能扣钩的安全带，其中，所述安全带能够由作业人员穿戴，具有用于防坠的固定端和安全绳定位器的安全绳，其中，所述安全绳定位器与所述固定端连接，和高空作业管理终端。其中，所述安全带能够通过所述智能扣钩与所述固定端可拆卸地锁钩在一起。其中，所述系统利用uwb(超宽带)定位技术对于定位作业人员和所述安全带是否正确锁扣作出判断，并且根据判断，利用通信技术向所述高空作业管理终端发送定位信息和安全带状态并作出实时通知。
7.根据本发明，所要解决的问题通过一种利用根据本发明的系统实施保障高空作业安全的方法解决，其中，所述方法包括以下步骤：当作业人员开启安全带时，所述系统显示安全带存在；所述系统检测安全带是否处于危险区域中；当所述安全带处于危险区域中时，检测所述安全带与安全绳定位器的距离是否处于预定距离的范围内；当所述安全带处于危
险区域中并且与所述安全绳定位器的距离不小于预定距离时，检测所述安全带是否在预定时间内锁扣；当所述安全带处于危险区域中并且与所述安全绳定位器的距离不小于预定距离且所述安全带未在预定时间内锁扣时，向高空作业管理终端发送定位信息和安全带状态并作出实时通知。
8.通过根据本发明的系统和根据本发明的方法可以判断作业人员的位置和安全带是否正确锁扣，并且根据判断，可以向作业人员作出实时通知，及时提醒作业人员并保障高空作业安全。同时向高空作业管理终端发送定位信息和安全带状态并且发出的实时通知，(在地面的)安全员可以在高空作业管理终端中看到关于(在高空作业的)作业人员的安全扣钩是否扣好，实现了从地面向高空作业的安全情况的监控，提供了额外的保障高空作业安全的措施，减少了安全隐患。
9.按照有利的实施方式，所述系统还包括手持标记装置，其中，所述手持标记装置用于标记虚拟的安全绳定位器。按照有利的实施方式，通过使用手持标记装置，用户能够在三维空间中标记多个虚拟的安全绳定位器，并且仅使用标签来指示所述虚拟的安全绳定位器。一方面，虚拟指示用的标签成本低廉，节省了在控制和监控安全作业措施的表现方面的布置和操作的成本。另一方面，这提高了管理的灵活性并可以实现自动化管理。
10.按照有利的实施方式，所述高空作业管理终端还包括云端。所有采集到的数据将发送到云端或本地边缘服务器用于储存、显示、分析和发送警报。以此，在安全带锁扣或者安全绳固定端中节省了分析和储存数据的单元，从而在安全带中实现了较为紧凑的结构。
11.按照有利的实施方式，所述通信技术包括lora(远距离无线电)技术和/或wifi(无线网络)技术。通常，lorawan的传输距离半径大约为5公里并且wifi的传输距离半径大约为50米。可以向各个方向发送信号。因此，可以实现较稳定的信号传输，确保所述系统在通信技术上与高空作业管理终端终端的联系。
12.按照有利的实施方式，所述实时通知包括在安全带上的警报和/或在所述高空作业管理终端上显示的实时信息。按照进一步有利的实施方式，所述警报包括光学的和/或声学的警报。以此实现了为作业人员和安全员同时提供及时的警报和实时信息。
13.按照另外的有利的实施方式，所述实时信息包括经由所述云端发出的sms、e-mail、app信息和/或其他应用程序的即刻信息。因此确保了安全员在固定地点或移动中均能收到实时信息并作出反应。
14.按照有利的实施方式，所述预定距离为45cm。按照其他的有利的实施方式，所述预定时间为1分钟。因此，明确确保了系统作出判断的条件，使得系统更精确。
15.按照有利的实施方式，定义所述危险区域的方式在于，经由uwb定位通道划定指定的工作区域的边界。按照另外的实施方式，所述所述系统还包括手持标记装置，其中，所述手持标记装置用于标记虚拟的安全绳定位器，并且其中，定义所述危险区域的方式在于，通过使用手持标记装置，用户能够在三维空间中标记多个虚拟的安全绳定位器，并且仅使用标签来指示所述虚拟的安全绳定位器。因此，分别以成本低廉的方式实现危险区域的定义，使得所述系统更精确。
16.上述关于根据本发明的系统的优点也适用于根据本发明的方法。上述关于根据本发明的系统的特征、特性和优点可以始终与根据本发明的方法相互参考，反之亦然。
附图说明
17.以下参照附图详细说明本发明的示意性示出的实施例，然而本发明不限于此。在附图中：
18.图1a-图1d分别示出根据本发明的系统的安全绳定位器的正视图、左视图、立体图和分解图；
19.图2示出根据本发明的系统的手持标记装置；
20.图3a-图3f分别示出根据本发明的系统的智能扣钩的右视图、左视图、前视图、俯视图、立体图和分解图；
21.图4示出根据本发明的方法的流程图；和
22.图5a和图5b示出使用根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
23.图1a-图1d分别示出根据本发明的系统的安全绳定位器1的正视图、侧视图、立体图和分解图。在实施例中，安全绳定位器1构造具有外壳2、带有uwb和lorawan模块的主板3、电池4。
24.图2示出根据本发明的系统的手持标记装置5。在实施例中，所述手持标记装置5构造具有背板6、后边框7、电池8、前边框9、显示单元10、显示屏11、主板12。
25.图3a-图3f分别示出根据本发明的系统的智能扣钩13的右视图、左视图、前视图、俯视图、立体图和分解图。在本实施例中，所述智能扣钩13构造具有背板14、陀螺仪传感器15、led和蜂鸣器16、电池17、带有微控制器mcu、uwb通信模块和lorawan/nbiot/5g通信模块的主板18、带有振动传感器和电压传感器的边框19、外壳20和顶壳21。
26.所述智能扣钩13是符合人体工程学设计的扣钩，具有3种功能：
27.1.其物理外壳供用户(高空作业人员)持有；
28.2.对电子电路的保护功能；和
29.3.扣住安全绳固定装置的机械功能。
30.所述安全绳智能扣钩与安全绳固定装置之间的距离可以通过lorawan或wifi进行动态地设置。通常，该距离在25cm至45cm的范围内。
31.信息通过uwb定位技术传输到lora网络，uwb定位技术也是安全带智能锁扣、安全绳定位器和uwb基站(未示出)之间的通信方式。安装在安全带智能扣钩13中的uwb模块18处理从安全绳定位器1或从uwb基站交换的uwb信号。uwb基站具有以下的功能：1.跟踪安全带智能扣钩的位置，然后将位置信号传回云端或本地边缘服务器，以便进行日志记录和移动路径跟踪；2.从安全带智能扣钩向高空作业管理终端传输其他信息，例如，安全绳定位器的电池状态、绳的方向和振动信息等。同时，安全带智能扣钩的uwb模块提供关于确定安全绳定位器是否紧靠安全带智能锁扣的参考信息，从而判断安全带是否正确地锁扣在安全绳固定端上。如高空作业仅局限于小范围内、例如电梯平台，则不需要uwb基站。根据本发明的系统处理安全带接近安全绳固定装置的信息，安全带智能扣钩的其他内部传感器检测的信息通过lorawan网络、5g网络或nb-iot网络传输到高空作业管理终端。
32.图4示出根据本发明的利用根据本发明的系统实施保障高空作业安全的方法，其中，所述方法包括以下步骤：当作业人员开启安全带时，所述系统显示安全带存在；所述系
统检测安全带是否处于危险区域中；当所述安全带处于危险区域中时，检测所述安全带与安全绳定位器的距离是否处于预定距离的范围内；当所述安全带处于危险区域中并且与所述安全绳定位器的距离不小于预定距离时，检测所述安全带是否在预定时间内锁扣；当所述安全带处于危险区域中并且与所述安全绳定位器的距离不小于预定距离且所述安全带未在预定时间内锁扣时，向高空作业管理终端发送定位信息和安全带状态并作出实时通知。
33.图5a和图5b示出使用根据本发明的方法的实施例。在图5a中，作业人员处于危险区域中，并且安全带智能扣钩检测到其与安全带固定端的距离不小于45cm且超过1分钟未锁扣时，触发警报。与之对比，参见图5b，虽然作业人员处于危险区域中但安全带智能扣钩检测到与安全绳固定端的距离小于45cm时，不触发警报。
34.虽然通过优选的实施例详细地进一步阐明和描述了本发明，然而本发明不限于披露的示例，并且本领域的技术人员还能够由此推导出其他的变型方案，而不会脱离本发明的保护范围。