一种防止不戴安全帽进入变电站装置的制作方法

本发明涉及一种变电站安全领域，更具体，涉及一种防止不戴安全帽进入变电站装置。

背景技术：

安全帽的作用是保护头部的安全，事故发生时头部一旦受到冲击，伤害可能引起很严重后果，另外带了安全帽的工作人员活跃在工作场所，其他工作人员也很容易发现，避免别人对其的伤害。然而发现进入变电站不戴安全帽的情况经常出现，尤其在35kv变电站，由于都是平房设备区变电站，进入变电站时无妨碍，工作人员经常忘记佩戴安全帽就进入变电站，形成了不戴安全帽进入工作现场的严重违章。

为解决上述问题，现有技术中通过在安全帽上设置蓝牙信号发射装置，当运行人员带安全帽接近栏杆附近设置的蓝牙信号接收装置时，接收装置检测到匹配信号将节点接通，电机转动开启栏杆，工作人员就可以不受阻拦进入变电站，否则栏杆不开启，工作人员无法进入变电站。然而即便通过蓝牙匹配的方式开启栏杆，让无法杜绝工作人员不规范佩戴安全帽(如手持安全帽通过开启验证)的情况出现。

技术实现要素：

为解决工作人员不规范佩戴安全帽验证进入变电站工作的问题，本发明提出了一种防止不戴安全帽进入变电站装置，可有效杜绝上述情况的发生。

本发明的一种防止不带安全帽进入变电站的装置，包括安全帽、电子锁、高清摄像头、显示器、音箱、传动开启装置和控制单元；控制单元包括图像采集模块、控制模块、信息输出模块、电子锁信号处理模块；

电子锁设置在安全帽的卡扣上，电子锁锁合后发出闭合信号，传递给控制单元的电子锁信号处理模块，电子锁信号处理模块将闭合信号传递给控制模块；

高清摄像头采集工作人员的图像并传递给控制单元的图像采集模块，图像采集模块将图像经过处理分析后传递给控制模块；

所述控制模块包括存储单元，所述存储单元设有m个人脸样本，每个人脸样本还有n张图像，每张图像的大小设为m×n，所述控制模块的读取识别包括以下步骤：

s1.读入所有的训练图像，将每一张二维的人脸图像都转化为向量的形式，并由xi表示第i张人脸图像所构成的向量，令xi＝fi(x,y)，其中，x＝1,…,m，y＝1,…,n；

s2.选取每个样本中的n1张图像为训练图像，n2张图像为测试图像，其中n＝n1+n2，设d1＝m×n，d2＝m×n1，利用所有的训练图像构建训练集矩阵，其大小为d1×d2，则该训练集矩阵的协方差为：

其中，μx为训练集的平均图像向量；

s3.令a＝(x1-μx，…，xd2-μx)，∑＝aa^t；

s4.求取∑的特征值所对应的特征向量ωi，对特征值进行递减排序，选择前k个较大的特征值所对应的特征向量就得到了特征子空间(v1,…,vk)；

s5.将人脸图像投影到v上，就可以得到一组坐标系数，这组坐标系数就表明了该人脸图像在特征子空间v上的位置，从而以此作为人脸识别的依据；

s6.通过所述人脸识别模块对图像采集模块中经过处理分析的人脸图像进行识别，判断工作人员是否为当前时段值班人员；若是，启动安全帽识别模块；

s7.识别出人脸之后，安全帽识别模块把人脸上方的区域作为安全帽区域，选择安全帽上的探照灯和之前的人脸识别模块提取人脸的眼睛、鼻子和嘴作为特征点，判断探照灯对应的特征点是否位于两只眼睛之间的距离以及以两只眼睛为对称线鼻子和嘴镜像对称的距离围成的区域内；若在该区域，则认定工作人员正确佩戴安全帽；

s8.判断是否接收到电子锁2闭合信号；

s9.在上述条件全部满足时，控制模块将开启信号传递给传动开启装置，打开通行门，并通过信息输出模块输送正确匹配信号给显示器和音箱；若上述条件有任一项不满足，控制模块传递对应条件的警告信息给显示器和音箱，警告工作人员进行改正。

进一步地，电子锁包括解锁单元，在工作人员离开变电站时，控制模块通过电子锁信号处理模块传递解锁信号给电子锁以将其解锁。通过该设置，可保证工作人员在进入变电站后，无法自行解锁安全帽上的电子锁，避免工作人员私自将安全帽脱下，造成严重违章。

进一步地，传动开启装置包括安全门控制部、传动装置、滑轨、驱动电机、防夹装置、遥控模块，驱动电机和传动装置设置在安全门的上部，滑轨设在安全门的下部用于支撑安全门开闭，防夹装置设置在安全门开闭一侧；防夹装置包括设置在安全门开闭一侧的橡胶条，橡胶条内设置压电线，橡胶条挤压时压电线产生压电信号传递给安全门控制部，安全门控制部传递停止或反转信号给驱动电机。

进一步地，遥控模块包括rs232模块，通过接受遥控信号控制安全门开启。

进一步地，信息输出模块还包括tcp/ip模块，远程监控室连接tcp/ip模块获取高清摄像头的采集并远程控制。

进一步地，所述高清摄像头包括生物传感器。

本发明提供了一种防止不带安全帽进入变电站的装置，能够解决现有技术中蓝牙匹配式安全帽验证装置的缺陷，通过接收电子锁和安全帽图像识别的双重信号，当工作人员正确佩戴且将安全帽卡扣锁合时，才通过传动开启装置开启安全门，可有效避免工作人员仅将安全帽卡扣锁合而不正确佩戴或佩戴安全帽但没有扣好安全帽卡扣的违规操纵；且在进入变电站时无法自行解锁电子锁，只有在工作人员离开变电站时，控制模块通过电子锁信号处理模块传递解锁信号给电子锁以将其解锁，避免工作人员私自将安全帽脱下的情况出现。此外，通过多生物特征融合的人脸识别算法，根据不同生物特征所具有不同生物特征空间，进一步提高了不同生物特征在融合时的有效信息量，缩减多生物特征的认证时间，保证了安全性。再者，人脸上部区域的图像比整张图像要小很多，安全帽识别模块仅识别人脸上部区域，且安全帽本身是标准装备，处理速度快，检测效率高。

附图说明

图1为本发明的一种防止不带安全帽进入变电站的装置的结构示意图。

图2为本发明中安装电子锁的安全帽的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的一种防止不带安全帽进入变电站的装置，包括安全帽1、电子锁2、高清摄像头3、显示器4、音箱5、传动开启装置6和控制单元7；控制单元7包括图像采集模块、控制模块、信息输出模块、电子锁信号处理模块；

电子锁2设置在安全帽1的卡扣上，电子锁2锁合后发出闭合信号，传递给控制单元7的电子锁信号处理模块，电子锁信号处理模块将闭合信号传递给控制模块；

高清摄像头3采集工作人员的图像并传递给控制单元7的图像采集模块，图像采集模块将图像经过处理分析后传递给控制模块；

所述控制模块包括后台服务器、后台人脸识别训练模块、人脸识别模块、安全帽识别模块以及存储单元，所述存储单元设有m个人脸样本，每个人脸样本还有n张图像，每张图像的大小设为m×n，所述控制模块的后台人脸识别训练包括以下步骤：

s1.读入所有的训练图像，将每一张二维的人脸图像都转化为向量的形式，并由xi表示第i张人脸图像所构成的向量，令xi＝fi(x,y)，其中，x＝1,…,m，y＝1,…,n；

s2.选取每个样本中的n1张图像为训练图像，n2张图像为测试图像，其中n＝n1+n2，设d1＝m×n，d2＝m×n1，利用所有的训练图像构建训练集矩阵，其大小为d1×d2，则该训练集矩阵的协方差为：

其中，μx为训练集的平均图像向量；

s3.令a＝(x1-μx，…，xd2-μx)，∑＝aa^t；

s4.求取∑的特征值所对应的特征向量ωi，对特征值进行递减排序，选择前k个较大的特征值所对应的特征向量就得到了特征子空间(v1,…,vk)；

s5.将人脸图像投影到v上，就可以得到一组坐标系数，这组坐标系数就表明了该人脸图像在特征子空间v上的位置，从而以此作为人脸识别的依据；

s6.通过所述人脸识别模块对图像采集模块中经过处理分析的人脸图像进行识别，判断工作人员是否为当前时段值班人员；若是，启动安全帽识别模块；

s7.识别出人脸之后，安全帽识别模块把人脸上方的区域作为安全帽区域，选择安全帽上的探照灯和之前的人脸识别模块提取人脸的眼睛、鼻子和嘴作为特征点，判断探照灯对应的特征点是否位于两只眼睛之间的距离以及以两只眼睛为对称线鼻子和嘴镜像对称的距离围成的区域内；若探照灯对应的特征点在该区域，则认定工作人员正确佩戴安全帽1；

s8.判断是否接收到电子锁2闭合信号；

s9.在上述条件全部满足时，控制模块将开启信号传递给传动开启装置6，打开通行门，并通过信息输出模块输送正确匹配信号给显示器4和音箱5；若上述条件有任一项不满足，控制模块传递对应条件的警告信息给显示器4和音箱5，警告工作人员进行改正。

进一步地，电子锁2包括解锁单元，在工作人员离开变电站时，控制模块通过电子锁信号处理模块传递解锁信号给电子锁以将其解锁。通过该设置，可保证工作人员在进入变电站后，无法自行解锁安全帽上的电子锁，避免工作人员私自将安全帽脱下，造成严重违章。

进一步地，传动开启装置6包括安全门控制部、传动装置、滑轨、驱动电机、防夹装置、遥控模块，驱动电机和传动装置设置在安全门的上部，滑轨设在安全门的下部用于支撑安全门开闭，防夹装置设置在安全门开闭一侧；防夹装置包括设置在安全门开闭一侧的橡胶条，橡胶条内设置压电线，橡胶条挤压时压电线产生压电信号传递给安全门控制部，安全门控制部传递停止或反转信号给驱动电机。

进一步地，遥控模块包括rs232模块，通过接受遥控信号控制安全门开启。

进一步地，信息输出模块还包括tcp/ip模块，远程监控室连接tcp/ip模块获取高清摄像头的采集并远程控制。

进一步地，高清摄像头包括生物传感器。

安全帽识别模块把人脸上方的区域作为安全帽区域，具体选择安全帽上的探照灯，并结合之前的人脸识别模块提取人脸的眼睛、鼻子和嘴作为特征点，由于人脸上部区域的图像比整张图像要小很多，可减少处理时间，检测效率高；另外，进一步判断探照灯对应的特征点是否位于两只眼睛之间的距离以及以两只眼睛为对称线鼻子和嘴镜像对称的距离围成的区域内，这是由于安全帽正确佩戴时，其探照灯应位于眼睛上方与鼻子和嘴对应的直线附近，且位于以两只眼睛为对称线鼻子和嘴镜像对称的距离内，可防止工作人员歪带安全帽或安全帽带过松引起的安全隐患，最后若识别出探照灯对应的特征点在该区域，则认定工作人员正确佩戴安全帽1。

本发明提供了一种防止不带安全帽进入变电站的装置，能够解决现有技术中蓝牙匹配式安全帽验证装置的缺陷，通过接收电子锁和安全帽图像识别的双重信号，当工作人员正确佩戴且将安全帽卡扣锁合时，才通过传动开启装置开启安全门，可有效避免工作人员仅将安全帽卡扣锁合而不正确佩戴或佩戴安全帽但没有扣好安全帽卡扣的违规操纵；且在进入变电站时无法自行解锁电子锁，只有在工作人员离开变电站时，控制模块通过电子锁信号处理模块传递解锁信号给电子锁以将其解锁，避免工作人员私自将安全帽脱下的情况出现。此外，通过多生物特征融合的人脸识别算法，根据不同生物特征所具有不同生物特征空间，进一步提高了不同生物特征在融合时的有效信息量，缩减多生物特征的认证时间，保证了安全性。再者，人脸上部区域的图像比整张图像要小很多，安全帽识别模块仅识别人脸上部区域，且安全帽本身是标准装备，处理速度快，检测效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。