一种基于姿态识别的工作人员防打盹装置

技术领域

本发明涉及监测报警装置技术领域，尤其涉及一种基于姿态识别的工作人员防打盹装置。

背景技术

特种作业是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人的生命健康及周围设施的安全可能造成重大危害的作业。直接从事特种作业的人员称为特种作业人员。通常包括电工作业、焊接与热切割作业、高处作业、制冷与空调作业、煤矿安全作业、金属非金属矿山安全作业、石油天然气安全作业、冶金(有色)生产安全作业、危险化学品安全作业、烟花爆竹安全作业等。

因为特种作业有着不同的危险因素，容易损害操作人员的安全和健康，因此对特种作业需要有必要的安全保护措施，包括技术措施、保健措施和组织措施。

例如，起重作业属于特种作业中的一种。起重作业人员班前、班中严禁饮酒，起重作业人员操作时必须精神饱满，精力集中，操作时不准吃东西、看书报、闲谈、打磕睡、开玩笑等，同时在工作现场需要佩戴安全帽，但是由于有时需要起重工作人员在夜晚工作，因此会发生打瞌睡现象。在起重机工作过程中，一旦工作人员出现打瞌睡的情况，就有可能造成严重的安全事故，因此要严格避免此类事故的发生。

但是仅靠强调纪律、事先补充睡眠等方式，难以完全杜绝工作人员在操作过程中打瞌睡的情况发生。现有技术中通常会使用到防打盹报警器来进行监督报警的作用。现有的防打盹报警器需要把它挂在耳朵上，一旦睡意向起重工作人员袭来，不免瞌睡低头，这时耳铃将发出声音，让工作人员振作精神。

但是这种防打盹报警器也还存在相应的问题。首先是由于这种设备体积较小，因此容易遗失且上班匆忙往往会忘记携带；其次，因为工作场所的噪音较大，该装置仅能从声音上进行报警，对于噪音环境下也能睡着的工作人员来说报警效果较差。故实际生产生活中亟需设计一种新型的防打盹装置以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种基于姿态识别的工作人员防打盹装置，其解决了现有技术中存在的体积小而容易遗失、忘记携带，以及仅能用声音报警导致在噪音环境下效果不佳的问题。

根据本发明的实施例，一种基于姿态识别的工作人员防打盹装置，包括安全帽本体，所述安全帽本体上转动安装有U型杆，所述U型杆包括两平行的支撑部和弯曲设置在支撑部之间的连接部，所述两支撑部的自由端分别转动连接在安全帽本体两侧的底部位置，所述支撑部还连接有固定设置在安全帽本体上的驱动机构，所述驱动机构电性连接有晃动传感器，从而根据安全帽本体的晃动情况控制U型杆的旋转，所述连接部在旋转过程中经过安全帽前部下方人眼所对应区域，所述连接部上固定设置有两个朝向安全帽本体一侧的虹膜识别开关；

所述安全帽本体前部设置有位于U型杆运动轨迹上的常开按钮开关，所述虹膜识别开关与常开按钮开关电性连接，同时常开按钮开关还依次电性连接有报警触发模块、控制其模块和无线报警模块，所述安全帽本体上还设置有电源，所述电源分别与虹膜识别开关、驱动机构电性连接；

所述安全帽本体上还设置有敲击装置，当敲击装置通电时贯穿安全帽敲击内部，所述敲击装置与所述常开按钮开关电性连接。

进一步的，所述安全帽本体两侧底部位置对称设置有同轴的转轴，所述支撑部分别垂直的固定连接在转轴上，所述驱动机构包括固定安装在安全帽本体上的正反转电机，所述正反转电机与其中一个转轴之间通过锥齿轮副连接。

进一步的，所述驱动机构还包括PLC，所述PLC分别与电源电性连接、与晃动传感器信号连接，同时PLC还信号连接有定时单元、正反转电机和手动触发按钮。

进一步的，所述PLC与所述电源之间还电性连接有压力感应开关，所述PLC与所述晃动传感器之间还信号连接有数据传输单元，所述PLC与所述正反转电机之间还分别信号连接有正转驱动模块、反转驱动模块。

进一步的，所述敲击装置包括贯穿固定在安全帽本体上的内螺纹插管，所述内螺纹插管的内腔螺接有连接管，所述连接管的外端螺接有堵块，所述连接管的内腔固定安装有电插锁，所述电插锁靠近安全帽本体内部一端设有可伸缩的插销，所述插销外端固定设置有弹性棒。

进一步的，所述电插锁电性连接有定时控制电路，所述定时控制电路与常开按钮开关电性连接。

进一步的，所述定时控制电路包括与电插锁连接的热继电器FR1，所述热继电器FR1串接有继电器KM1常开触点，所述继电器KM1常开触点串接有熔断器FU1，所述熔断器FU1并接有电源和熔断器FU2，所述电源的正极线路上依次串接有热继电器FR1常闭按钮和急停按钮SB1，所述急停按钮SB1并接有常开按钮开关、时间继电器KT1常开触点和继电器KM2常开触点，所述常开按钮开关的另一端依次串接有时间继电器KT1常闭触点、时间继电器KT1线圈、继电器KM2常闭触点和继电器KM1线圈，所述继电器KM1线圈另一端接至电源负极线路，所述时间继电器KT1常开触点和继电器KM2常开触点的另一端均串接时间继电器KT2常闭触点，所述时间继电器KT2常闭触点与继电器KM1线圈之间依次串接有时间继电器KT2线圈和继电器KM2线圈。

进一步的，所述继电器KM1线圈和继电器KM2线圈之间还设置有电铃，所述电铃与所述电源之间依次电性连接有常闭按钮开关、定时开关。

进一步的，所述常闭按钮开关安装在安全帽本体内侧的顶部，所述定时开关安装在安全帽本体外部。

进一步的，所述压力感应开关安装在安全帽本体内侧的顶部，所述晃动传感器和手动触发按钮安装在安全帽本体的外壁下方。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明通过晃动传感器和安全帽本体互相配合监测起重机工作人员头部姿态，当起重机工作人员打瞌睡，其头部上下晃动时，晃动传感器监测到晃动后，通过驱动机构中的正反转电机可以驱动U型杆旋转，U型杆旋转过程中经过常开按钮开关使其闭合，同时虹膜识别开关移动至对准起重机工作人员眼部的位置，若起重机工作人员闭眼睡着了，则虹膜识别开关也闭合，此时会同时触发敲击装置和无线报警模块。其中敲击装置击打头部让工作人员从瞌睡中清醒过来，同时还可以产生远程报警，监控人员可以主动给起重机工作人员拨打电话，将其唤醒。本发明的装置操作简单，智能化程度高，具有市场推广价值。

本发明同时具备物理敲击唤醒、声音唤醒两种模式，相比传统的仅有声音报警的设备，具有更大的容错性，即使是在噪音环境下，声音报警难以发挥效果的场合，还能靠物理敲击的方式唤醒工作人员，从而及时有效的解决工作人员打瞌睡的问题，避免了安全事故的发生概率，提升了安全性能。

同时，本发明是配合安全帽本体设置的一体式结构，不需要额外携带，仅需在正常工作时佩戴安全帽既能启动本装置的预警功能，不会发生丢失、忘记携带的情况，可以更有效的督促、确保工作人员进行使用。

本发明还兼容了远程报警的功能，可以将工作预警情况传递给远程监控人员。当工作人员因身体出现疾病、受伤等意外因素，在敲击和声音唤醒功能下均无法恢复清醒时，远程监控人员还可以通过切断工作总电源等方式暂停操作，不仅进一步避免了安全事故的发生，还可以将工作人员及时送医，保护其安全与健康。

附图说明

图1为本实施例的正面示意图；

图2为本实施例的部分结构仰视图；

图3为本实施例的控制原理图；

图4为本实施例中敲击装置的结构示意图；

图5为本实施例中定时控制电路的电路图。

上述附图中：1、安全帽本体；2、充电电池；3、透气孔；4、敲击装置；5、U型杆；6、正反转电机；7、虹膜识别开关；8、常开按钮开关；9、电铃；10、常闭按钮开关；11、定时开关；12、压力感应开关；13、PLC；14、晃动传感器；15、定时单元；16、正转驱动模块；17、反转驱动模块；18、手动触发模块；19、定时控制电路；20、报警触发模块；21、控制器模块；22、无线报警模块；40、内螺纹插管；41、连接管；42、堵块；43、电插锁；44、弹性橡胶棒。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明实施例提出了一种基于姿态识别的工作人员防打盹装置，包括安全帽本体1。所述安全帽本体1下方设有系带，同时安全帽本体1的侧面还设有网状结构的透气孔3，以便对内部元件散热。

如图2、3所示，本实施例的方案中，所述安全帽本体1上转动安装有U型杆5，所述U型杆5包括两平行的支撑部和弯曲设置在支撑部之间的连接部，所述两支撑部的自由端分别转动连接在安全帽本体1两侧的底部位置，所述支撑部还连接有固定设置在安全帽本体1上的驱动机构。所述连接部在旋转过程中经过安全帽前部下方人眼所对应区域，所述连接部上固定设置有两个朝向安全帽本体1一侧的虹膜识别开关7。具体的，所述安全帽本体1两侧底部位置对称设置矩形的凸块，两个凸块上分别通过轴承安装有同轴的转轴，所述支撑部分别垂直的固定连接在转轴上。所述驱动机构包括固定安装在安全帽本体1上的正反转电机6，其中正反转电机6的输出端朝下设置，使得正反转电机6的输出轴与其中一个转轴之间通过锥齿轮副连接，进而驱动整个U型杆5的旋转。

所述驱动机构电性连接有晃动传感器14，从而根据安全帽本体1的晃动情况控制U型杆5的旋转，本实施例中优选的采用上下滚珠传感器。所述驱动机构还包括PLC13，所述PLC13分别与电源电性连接、与晃动传感器14信号连接，同时PLC13还信号连接有定时单元15、正反转电机6和手动触发按钮。进一步的，所述PLC13与所述电源之间还电性连接有压力感应开关12，所述PLC13与所述晃动传感器14之间还信号连接有数据传输单元，所述PLC13与所述正反转电机6之间还分别信号连接有正转驱动模块16、反转驱动模块17。

所述安全帽本体1前部设置有位于U型杆5运动轨迹上的常开按钮开关8，所述虹膜识别开关7与常开按钮开关8电性连接，同时常开按钮开关8还依次电性连接有报警触发模块20、控制其模块和无线报警模块22。虹膜识别开关7与常开按钮开关8串联，当这两个开关同时闭合时，才会触发敲击装置4和无线报警模块22。

所述安全帽本体1上还设置有电源，所述电源分别与虹膜识别开关7、正反转电机6电性连接。本实施例中电源优选的设置为固定在安全帽本体1外壁上的充电电池2，且充电电池2上设置有电量显示模块，便于及时充电，确保整个装置的正常运行。

如图4所示，作为本发明的一项，安全帽本体1上还设置有敲击装置4，当敲击装置4通电时贯穿安全帽敲击内部，所述敲击装置4与所述常开按钮开关8电性连接。具体的，所述敲击装置4包括贯穿固定在安全帽本体1上的内螺纹插管40，所述内螺纹插管40的内腔螺接有连接管41，所述连接管41的外端螺接有堵块42，所述连接管41的内腔固定安装有电插锁43，所述电插锁43靠近安全帽本体1内部一端设有可伸缩的插销，所述插销外端固定设置有弹性棒，本实施例中采用弹性橡胶棒44。

如图5所示，进一步的，所述电插锁43电性连接有定时控制电路19，所述定时控制电路19与常开按钮开关8电性连接。优选的，所述定时控制电路19包括与电插锁43连接的热继电器FR1，所述热继电器FR1串接有继电器KM1常开触点，所述继电器KM1常开触点串接有熔断器FU1，所述熔断器FU1并接有电源和熔断器FU2，所述电源的正极线路上依次串接有热继电器FR1常闭按钮和急停按钮SB1，所述急停按钮SB1并接有常开按钮开关8、时间继电器KT1常开触点和继电器KM2常开触点，所述常开按钮开关8的另一端依次串接有时间继电器KT1常闭触点、时间继电器KT1线圈、继电器KM2常闭触点和继电器KM1线圈，所述继电器KM1线圈另一端接至电源负极线路，所述时间继电器KT1常开触点和继电器KM2常开触点的另一端均串接时间继电器KT2常闭触点，所述时间继电器KT2常闭触点与继电器KM1线圈之间依次串接有时间继电器KT2线圈和继电器KM2线圈。

优选的方案中，所述继电器KM1线圈和继电器KM2线圈之间还设置有电铃9，所述电铃9与所述电源之间依次电性连接有常闭按钮开关10、定时开关11。当常开按钮开关8被U型杆5挤压闭合时，继电器KM1得电，电插锁43得电伸长，使弹性橡胶棒44冲向处于安全帽本体1内部的工作人员头部，进行敲击；时间继电器KT1定时时间到，电铃9得电响起，进而电插锁43收缩。通过这种方式可以敲击头部一下再响铃一下，从而更好地通过敲击、声音的结合来唤起工作人员。

进一步的，所述常闭按钮开关10安装在安全帽本体1内侧的顶部，所述定时开关11安装在安全帽本体1外部。在定时开关11控制的工作时间内，如果安全帽本体1的主人未佩戴，常闭按钮开关10无法因头部的挤压而闭合，因此电铃9也报警，督促使用者戴好安全帽；反之，在工作时间内，正常佩戴安全帽则不会报警。与之对应的，所述压力感应开关12安装在安全帽本体1内侧的顶部，当工作人员戴上安全帽时，压力感应开关12接收到信号才会与充电电池2连通，避免在不工作的时间内PLC13消耗电量，影响使用时间。所述晃动传感器14和手动触发按钮安装在安全帽本体1的外壁下方，因此可以让工作人员更方便的手动控制。

本发明的使用方法包括如下步骤：

S1：检查充电电池2的电量，确保电量充足，足够满足接下来工作时间内的使用；

S2：戴上安全帽本体1，前后点头来晃动安全帽本体1以及按压手动触发按钮，查看正反转电机6是否正常转动；

S3：调整定时开关11为工作时段；

S4：正确佩戴安全帽本体1，当起重机工作人员打盹时，晃动传感器14产生触发信号，利用数据传输单元将信号传输给PLC13，其控制正转驱动模块16使正反转电机6通过锥齿轮副使转轴转动，U型杆5带动虹膜识别开关7向下转动定时单元15控制的时长，若起重机工作人员真的在打盹，则眼睛不会主动进行虹膜识别，虹膜识别开关7闭合，常开按钮开关8被U型杆5挤压闭合，可以利用定时控制电路19启动敲击装置4，唤醒起重机工作人员；同时利用报警触发模块20、控制器模块21和无线报警模块22完成远程报警，监控人员主动给起重机工作人员拨打电话，又可以将其唤醒；

S5：若起重机工作人员眼睛睁开，上下晃动头部是正常工作需要，可以利用手动触发模块18及时消除报警。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。