高处作业安全管理系统的制作方法

本实用新型属于建筑技术领域，具体涉及一种高处作业安全管理系统。

背景技术：

建筑施工中事故频发，屡禁不止。而在所有建筑工人遭受的致命事件中，高处坠落的死亡率最高。以下是各国关于高处坠落事故的统计：

1、美国高处坠落事故(1990～2001年)

美国劳动部1990～2001年统计数据显示：高处坠落，占37％；电击，占 13％；物体打击，占24％；坍塌(挤压)，占12％；其它14％。

2、加拿大安大略省高处坠落事故(1997～2005年)

1997～2005年期间安大略省建筑工地死亡人数共计184人，其中高处坠落 75人，占41％；触电26人，占14％；物体打击20人，占11％；车辆逆行16 人，占9％；机械伤害15人，占8％；坍塌(挤压)15人，占8％；火灾爆炸5 人，占3％；其它12人，占7％。

3、中国高处坠落事故统计

2018年3月23日，住建部官网发布关于2017年房屋市政工程生产安全事故情况的通报。据统计，2017年全国共发生房屋市政工程生产安全事故692起、死亡807人，按照事故类型划分，高处坠落事故最易造成人员伤亡。去年发生 331起，占总数的47.83％。至2018年3月20日已发生高处坠落事故126起，而在近一周的时间内发生了6起。

从各国劳动部历年统计数据可以看出，高处坠落事故一直居高不下、独占鳌头。高处坠落是每个国家都面对的重点和难点，也是很难根除和改善的。之所以高处坠落事故如此之多、占比如此之大，主要原因是一般施工现场高处作业点多，而施工管理人员不能时时盯控，总有个别施工人员存在侥幸或麻痹大意的不安全心理，不规范使用安全带，以致酿成惨痛后果，因此，有必要开发一种高处作业智能管理系统，以管理、监控施工人员高处作业时安全带佩戴及悬挂使用过程中的不安全状态。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种高处作业智能管理系统。

本实用新型所采用的技术方案为：

高处作业安全管理系统，包括信息监测系统、信息采集系统、信息处理系统、信息接收终端和广播系统；所述信息监测系统与信息处理系统连接；所述信息采集系统与信息处理系统连接；所述信息处理系统分别与信息接收终端和广播系统连接；所述信息接收终端为手持电话或计算机；所述广播系统为扬声器。

进一步，所述信息监测系统包括安全带穿戴监测装置、安全带悬挂监测装置和电子标签读写器；所述电子标签读写器用于读取安全带穿戴监测装置和安全带悬挂监测装置的监测数据。

更进一步，所述安全带穿戴监测装置包括串联连接的第一电路开关、第二电路开关、第一电子标签、红外感应开关和电源，当第一电路开关、第二电路开关和第一红外感应开关均闭合，第一电子标签向外发送信号，否则不发送。

更进一步，所述第一电路开关和第二电路开关均采用自复位压簧电路开关。

更进一步，所述第一红外感应开关包括红外感应器、红外感应电源和NPN 晶体管；所述NPN晶体管的基极与红外感应器、红外感应电源连接，集电极与第一电子标签连接，发射极与电源连接。

更进一步，所述安全带悬挂监测装置包括双向角度开关、第二红外感应开关、第三红外感应开关、第四红外感应开关、第二电子标签、锁扣开关、个人提醒装置和电源；所述电源为整个电路供电；所述双向角度开关的第一导电端与第二电子标签、锁扣开关、第二红外感应开关、电源和第一红外感应开关依次串联，当第一红外感应开关、双向角度开关的第一导电端、锁扣开关和第二红外感应开关闭合时，第二电子标签向外发送信号；所述双向角度开关的第二导电端与第三红外感应开关并联后，依次串联个人提醒装置和电源，当双向角度开关的第二导电端或第三红外感应开关闭合时，启动个人提醒装置。

更进一步，所述双向角度开关安装在安全带上，靠近锁扣的一端为第二导电端，另一端为第一导电端。

更进一步，所述双向角度开关的第一导电端具有第一触点和第二触点，双向角度开关的第二导电端具有第三触点和第四触点，在第一导电端与第二导电端之间具有可选择连通第一触点与第二触点、或第三触点与第四触点的滚珠。

更进一步，所述第二红外感应开关设置在安全带背后与安全绳连接处，当第二红外感应开关感应到人体时，第二红外感应开关闭合，否则断开。

更进一步，所述第三红外感应开关为常闭开关，其设置在锁扣与安全绳连接部位；当第三红外感应开关感应到人体，开关断开，同时向第四红外感应开关发送红外感应信号，使第四红外感应开关闭合，启动个人提醒装置工作。

本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型高处作业安全管理系统，可以在高处作业区加强高处作业区的安全管理，能够持续对高处作业区监护。避免高处作业区不通视或难以到达等条件，高处作业区的监控管理出现漏洞或盲区；同时反应迅速，能第一时间处理高处作业区的不安全行为。且本系统装置结构简单，可使用现有安全带安装设备实现目标，元件便宜成本低，使用快捷方便，能够循环使用，可维修度高，维护成本低，便于在施工中广泛推广使用。

附图说明

图1为本实用新型高处作业安全管理系统框图；

图2为安全带穿戴监测装置电路图；

图3为安全带悬挂监测装置电路图。

其中，1为第一电路开关，2为第二电路开关，3为第二红外感应开关，4 为第三红外感应开关，5为第四红外感应开关，6为双向角度开关，61为双向角度开关的第二导电端。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

参见图1：高处作业安全管理系统，包括信息监测系统、信息采集系统、信息处理系统、信息接收终端和广播系统。信息监测系统用于监测安全带使用状态，并将安全带使用状态数据发送给信息处理系统；信息采集系统采集高处作业区的施工人员数量，将采集到的高处作业区的施工人员数量数据发送给信息处理系统；信息处理系统接收安全带使用状态数据和高处作业区的施工人员数量数据，处理得到正确使用安全带的施工人员数量，若正确使用安全带的施工人员数量少于高处作业区的施工人员数量，则向信息接收终端发送提醒消息，同时控制广播系统播报提醒信息；信息接收终端为手持电话或计算机；广播系统为扬声器。

信息监测系统用于监测安全带使用状态，安全带使用状态包括正确使用安全带和不正确使用安全带，当且仅当监测到正确使用安全带时，信息监测系统将安全带使用状态数据发送给信息处理系统，其余状态不发送信号。正确使用安全带包括正确穿戴安全带和正确悬挂安全带；正确悬挂安全带为将安全带固定且高挂低用。

信息监测系统包括安全带穿戴监测装置、安全带悬挂监测装置和电子标签读写器，安全带穿戴监测装置用于监测安全带穿戴状态，安全带悬挂监测装置用于监测安全带悬挂状态，电子标签读写器用于采集安全带穿戴监测装置和安全带悬挂监测装置发送的监测数据。

参见图2：安全带穿戴监测装置包括串联连接的第一电路开关1、第二电路开关2、第一电子标签、第一红外感应开关和电源，当第一电路开关1、第二电路开关2和第一红外感应开关均闭合，第一电子标签向外发送信号，否则不发送。电源为整个电路供电。第一电路开关1和第二电路开关2均采用自复位压簧电路开关。第一电路开关设置在安全带的胸扣处，用于监测安全带的胸带穿戴状态；当安全带的胸带正确穿戴，第一电路开关1闭合，否则第一电路开关 1断开。第二电路开关2设置在安全带的腰扣处，用于监测安全带的腰带穿戴状态；当安全带的腰带正确穿戴，第二电路开关2闭合，否则第二电路开关2 断开。第一红外感应开关用于感应人体，当感应到人体时，第一红外感应开关闭合，否则第一红外感应开关断开。通过设置第一红外感应开关，只有在其感应到人体时才闭合，防止因安全带脱离人体但其胸带和腰带均闭合而造成安全带使用状态的误判。

现以胸带穿戴为例，说明自复位压簧电路开关工作原理。当胸带穿过胸扣时，胸带挤压自复位压簧电路开关上的簧片，簧片上的凸起对自复位压簧开关上的轻触开关挤压，从而使开关闭合。当胸带松开或脱离胸扣时，胸带不会对自复位压簧电路开关上的簧片产生挤压，轻触开关在弹簧的回复力作用下弹起，从而使开关打开。

在一种具体实施例中，第一红外感应开关包括红外感应器、红外感应电源和NPN晶体管。NPN晶体管的基极与红外感应器连接，集电极与第一电子标签连接，发射极与电源连接。红外感应电源为红外感应器供电。红外感应器用于感应人体；当红外感应器感应到人体时，在NPN晶体管的基极产生一感应电流，NPN晶体管导通，红外感应开关闭合；否则NPN晶体管截止，红外感应开关断开。

第一电子标签采用有源Ctronic8009电子标签，其具体参数如下：

Ctronic8009电子标签工作时间3～5年，重量为12g，外形尺寸为59*33*12mm，读写距离在1～100m可调。使用前对其改装：将有源电子标签的位于天线处的电池取出，并将天线电池的正负极、天线正负极串连连入电路中。用电子标签读写器对第一电子标签进行编号，如C-001，C-002，C-003等，也可以采用实名制进行编号，如张三1，李四2等。

参见图3：安全带悬挂监测装置包括双向角度开关、第二红外感应开关3、第三红外感应开关4、第四红外感应开关5、第二电子标签、锁扣开关、个人提醒装置和电源。电源为整个电路供电。双向角度开关6的第一导电端与第二电子标签、锁扣开关、第三红外感应开关4、电源和第二红外感应开关3依次串联，当第二红外感应开关3、双向角度开关6的第一导电端、锁扣开关和第三红外感应开关4闭合时，第二电子标签向外发送信号。双向角度开关的第二导电端61与第四红外感应开关5并联后，依次串联个人提醒装置和电源，当双向角度开关的第二导电端61或第四红外感应开关5闭合时，个人提醒装置工作，提醒施工人员正确悬挂安全带。

锁扣开关为安全带的锁扣和扣环，当锁扣和扣环相连，相当于锁扣开关闭合，电路通电。当锁扣和扣环断开，相当于锁扣开关断开，电路不通电。

双向角度开关6安装在安全带上，靠近锁扣的一端为第二导电端，另一端为第一导电端。双向角度开关可以为一个，也可以为两个，本实施例中，双向角度开关为两个，分别为第一双向角度开关和第二双向角度开关，第一双向角度开关和第二双向角度开关分别安装在安全带上、且距悬挂装置末端40cm和 70cm的位置。第一双向角度开关的第一导电端和第二双向角度开关的第一导电端并联，当其中一个双向角度开关的第一导电端闭合时，第二电子标签通电工作；第一双向角度开关的第二导电端和第二双向角度开关的第二导电端串联，当第一双向角度开关的第二导电端和第二双向角度开关的第二导电端均闭合时，个人提醒装置通电工作。

双向角度开关的第一导电端具有第一触点和第二触点，双向角度开关的第二导电端具有第三触点和第四触点，在第一导电端与第二导电端之间具有可选择连通第一触点与第二触点、或第三触点与第四触点的滚珠。当第一触点和第二触点连通时，双向角度开关的第一导电端闭合；当第三触点和第中触点连通时，双向角度开关的第二导电端闭合。双向角度开关形状采用下大上小的纺锤形，以便安全带扣环通过。当安全带平放时，双向角度开关的滚珠朝向锁扣(第二导电端)，使第三触点与第四触点连通。在使用过程中，当安全带高挂低用时，双向角度开关的滚珠滚向第一导电端，使第一触点和第二触点连通。否则，滚珠朝向第二导电端，使第三触点和第四触点连通。若第一双向角度开关的第二导电端与第二双向角度开关的第二导电端均连通，则判定为安全带未高挂低用，启动个人提醒装置提醒施工人员。

第二红外感应开关设置在安全带背后与安全绳连接处，当第二红外感应开关感应到人体时，第二红外感应开关闭合，否则断开，判定施工人员未正确使用安全带状态，或安全带使用结束以节省电源电量。

第三红外感应开关为常闭开关，其设置在锁扣与安全绳连接部位。当第三红外感应开关感应到人体，则有可能是施工人员将安全带拿在手上或背在身上，判定为不安全状态，开关则断开，同时向第四红外感应开关发送红外感应信号，使第四红外感应开关闭合，使个人提醒装置工作，以提醒施工人员。

个人提醒装置采用ISD1820PY录放音模块(5.6元/件)、D类PAM8403 微型数字功放板、2*3W功放模块(1.3元/件)、2W喇叭(1.5元/件)、12V 充电电池和必要的保护外壳。个人提醒装置安装在安全带背带交叉向上8cm处，便于施工人员听到提示音，又防止施工人员肩扛或背物被钩挂损坏。

个人提醒装置与第一双向角度开关的第二导电端、第二双向角度开关的第二导电端、第四红外感应开关串联。当第三红外感应开关感应到人体，则断开，同时向第四红外感应开关发送红外感应信号，使第四红外感应开关闭合，启动个人提醒装置；当第一双向角度开关的第二导电端和第二双向角度开关的第二导电端闭合，则启动个人提醒装置。即在施工人员使用安全带时，安全带使用状态被判定为非安全状态时，启动个人提醒装置，反之不启动。

为了避免个人提醒装置重复提醒引起施工人员反感，在一种实施例中，还包括延时装置，延时装置与个人提醒装置串联，延时装置采用QF1023超长延时模块，可对时间间隔进行设置，本实施例中，将安全带个人提醒装置的提醒间隔时间设置为60秒。

第二电子标签采用有源Ctronic8009电子标签，其具体参数如下：

Ctronic8009电子标签工作时间3～5年，重量为12g，外形尺寸为59*33*12mm，读写距离在1～100m可调。使用前对其改装：将有源电子标签的位于天线处的电池取出，并将天线电池的正负极、天线正负极串连连入电路中。采用电子标签读写器对第二电子标签进行编号，如C-001，C-002，C-003等，也可以采用实名制进行编号，如张三1，李四2等。

电子标签读写器采用Ctronic8018全向读写器(1500-2400元/件，识别速度： 200Km/h高速物体；重量：300g；读写距离：半径1～70m可调；调制模式：GFSK；外形尺寸：128*130*28mm；CRC16：循环冗余校验)，使用时按其规范使用要求安装在高处作业区上方，并使用数据线或采用无线网络与计算机连接，将采集到的电子标签数据传入信息处理系统。

信息采集系统采集高处作业区的施工人员数量，将采集到的高处作业区的施工人员数量数据发送给信息处理系统。信息采集系统采用2台台安牌idtk人流量统计仪，其无线智能WiFi客流计数器采用红外对射技术，机器分发射源和接收源，当有人经过时，红外会被阻挡，此时计一人次，以此类推，可以统计每天有多少人经过，从而达到人数计数的原理。人流量统计仪产生的数据会存储在内部芯片中，然后CPU来判定有多少人进出，产生的数据可以通过数据线传输到信息处理系统中，再通过安装在信息处理系统中的软件做分析，供管理者分析。所有数据完全通过无线传输，省去了现场布线的麻烦，同时不需要后期的任何维护。其具备人流量双向统计，检测距离20-30米，能支持手机app， 2个安装在高处作业区入口两侧，安装高度1.2m-1.4m，用于统计高处作业区的施工人员人数。安装后使用数据线或无线网络与信息处理系统连接，将采集数据传入信息处理系统。

信息处理系统为安装在适当位置的网络计算机，在计算机中安装有人流量统计器、电子标签读写器的基础软件开发包、网络短信软件、网络微信app软件、现场扬声器控制软件等。人流量统计器数据传入后，可即时查看安全区域内施工人员数量；安全带使用状态信息传入可查看正确使用安全带的电子标签编号和数量，人数与电子标签数量对比即可确定高处作业区施工人员安全情况。

另编辑软件，将人流量统计器、电子标签读写器的数据直接计算编辑及分类，根据人数与接收到的电子标签数量对比，使高处作业区的安全情况更直观的显示。如安全带正常使用人数少于进场人数，则软件立即调用网络短信、网络微信app软件、现场扬声器控制软件等，直接向信息接收终端发送提醒消息，同时控制现场广播系统播报提醒信息，要求未正确使用安全带的施工人员正确使用安全带。

信息接收终端为手机或计算机，安全管理人员可通过手机接收信息处理系统发送的消息，可以通过手机或计算机安装的相关软件接收网络短信、微信群等，便于安全管理人员及时发现未正确使用安全带的施工人员数据，及时管理及监督，减少安全事故。

广播系统为可音频输入的扬声器，其安装在施工现在适当位置，并与信息处理系统连接。如现场存在安全带未正确使用的情况，则信息处理系统将启动文字与语音转换软件并把音频输入到广播系统，大声提醒现场施工人员正确使用安全带，对高处作业区的不安全行为第一时间进行处理。

在一种实施例中，本实用新型高处作业安全管理系统还包括门禁系统，门禁系统采用电磁门禁，如高处作业区实行封闭门禁管理，采用近距读写器，可将安全带上的第一电子标签作为门禁卡，施工人员穿好安全带时才能进入。

采用本实用新型高处作业安全管理系统，可以在高处作业区加强高处作业区的安全管理，能够持续对高处作业区监护。避免高处作业区不通视或难以到达等条件，高处作业区的监控管理出现漏洞或盲区；同时反应迅速，能第一时间处理高处作业区的不安全行为。且本系统装置结构简单，可使用现有安全带安装设备实现目标，元件便宜成本低，使用快捷方便，能够循环使用，可维修度高，维护成本低，便于在施工中广泛推广使用。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。