有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法及装置

技术领域

本发明涉及一种不安全行为识别技术，尤其涉及一种有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法及装置。

背景技术

事故统计分析显示，有限空间作业事故中，作业前未检测、未通风、作业时未使用个体防护用品、事故发生后盲目施救等不安全行为是导致事故发生的主要原因。有限空间作业是高危高风险职业，为了保障作业人员的人身安全，减少在生产和作业场所中频频出现的事故是关键所在。在有限空间作业中存在的不安全行为多种多样，如奔跑作业，未佩戴安全帽，未通风，未检测，未设置警示标识等。事前的安全生产培训等传统方法并不能完全消除人的不安全行为，而在现场进行行为监督受限于作业现场的环境复杂、设备繁多和安全监督人员有限，并且现场检查的方式不仅人力、时间成本投入大，还往往收不到良好的管理效果。因此如何及时有效的消除作业人员的不安全行为是有限空间作业事故防控需解决的重要难题。

随着计算机视觉、模式识别等技术手段的快速发展，已经在建筑工人不安全行为识别、矿工不安全行为识别、驾驶员不安全行为识别、人的异常行为识别等得到了研究应用。而尚未在有限空间作业安全领域内应用，若实现对人员不安全行为的智能诊断和控制，不仅能够减少人工管理成本，还可以在一定程度上遏制不安全行为的发生，降低人因安全事故的发生。

通过计算机模拟人的思维方式，实现对行为等图像信息的处理和理解，从而判断作业人员的不安全行为是否成立，图像识别是通过计算机提取图像中的信息，转化为计算机能够“读懂”的数据，通过计算分析对图像进行分类识别，再输出结果。将该项技术应用于有限空间作业领域，对作业人员不安全行为的潜在危险变化征兆进行预警，实现全天候不间断的检测预警识别，进而遏制作业现场的违章违规不安全行为的发生，对于减少有限空间作业安全事故具有很好的应用价值和意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法及装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题，实现对有限空间作业人员不安全行为的智能识别和示警，该方法既能实现不安全行为的智能判断和示警，又能实时对现场作业人员的行为进行监督，防止由作业人员不安全行为导致事故的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法，该方法包括：

在有限作业空间内架设好固定式智能识别装置，启动无人机，作业人员穿戴移动式智能识别装置，进行作业；

固定式智能识别设备通过摄像头采集作业人员现场工作情况，通过图像识别功能将作业人员行为轨迹与存储器中存储的标准行为轨迹进行对比分析，辨别作业人员操作过程中的不安全行为，生成示警信息；

移动式智能识别设备通过无人机和穿戴在作业人员身上的安全帽、VR眼镜以及监测手环进行工作，采集作业人员的生理与行为数据，将数据传输到固定式智能识别设备，进行作业人员状态分析；

语音报警系统接收人员作业状态，匹配相应的示警信息通过扩音器放出；

若作业人员忽视示警信息继续作业报警器发出警报并联系监管人员。

上述的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法的装置，该装置包括固定式和移动式两组设备；

所述固定式设备包括摄像头、旋转底座、数据收发模块、存储器、人像移动追踪模块、图像处理模块、综合分析处理系统、语音报警系统、报警器；

所述移动式设备包括无人机、穿戴在作业人员身上的安全帽、VR眼镜、监测手环以及数据收发模块。

与现有技术相比，本发明所提供的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法及装置，通过利用固定式与移动式智能识别设备，采集与分析作业人员行为，通过语音报警系统输出示警指令，实现对有限空间作业人员的不安全行为实时监测与识别。

附图说明

图1为本发明实施例提供的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法流程图。

图2为本发明实施例提供的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别装置示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法，该方法包括：

在有限作业空间内架设好固定式智能识别装置，启动无人机，作业人员穿戴移动式智能识别装置，进行作业；

固定式智能识别设备通过摄像头采集作业人员现场工作情况，通过图像识别功能将作业人员行为轨迹与存储器中存储的标准行为轨迹进行对比分析，辨别作业人员操作过程中的不安全行为，生成示警信息；

移动式智能识别设备通过无人机和穿戴在作业人员身上的安全帽、VR眼镜以及监测手环进行工作，采集作业人员的生理与行为数据，将数据传输到固定式智能识别设备，进行作业人员状态分析；

语音报警系统接收人员作业状态，匹配相应的示警信息通过扩音器放出；

若作业人员忽视示警信息继续作业报警器发出警报并联系监管人员。

能够在节省人力和资源的情况下，智能识别作业人员的不安全行为并予以示警，预防事故的发生。

上述的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法的装置，该装置包括固定式和移动式两组设备；

所述固定式设备包括摄像头、旋转底座、数据收发模块、存储器、人像移动追踪模块、图像处理模块、综合分析处理系统、语音报警系统、报警器；

所述移动式设备包括无人机、穿戴在作业人员身上的安全帽、VR眼镜、监测手环以及数据收发模块。

所述综合分析处理系统包括数据处理模块和分析模块。

所述语音报警系统包括扩音器、接收装置以及示警信息匹配模块。

所述固定式智能识别装置内部模块通过CAN/RJ45/RS485/RS232/RS422有线连接；

所述固定式智能识别装置与移动式智能识别装置之间通过5G/4G/LAN/WLAN远程连接。

综上可见，本发明实施例的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法及装置，该方法通过固定式与移动式智能识别装置采集行为数据，综合分析处理模块进行识别和计算工作，将行为状态结果传输到语音报警系统，匹配相应的示警信息通过扩音器放出；若作业人员忽视示警信息继续作业报警器发出警报并联系监管人员。通过采用本发明公开方法及装置能够对作业人员不安全行为的潜在危险变化征兆进行预警，实现全天候不间断的检测预警识别，进而遏制作业现场的违章违规不安全行为的发生，对于减少有限空间作业安全事故具有很好的应用价值和意义。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例提供的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别方法的流程图，该方法主要包括如下步骤：

步骤1、装设固定式与移动式智能识别装置。

本发明实施例中，需要将所述有限空间作业不安全行为固定式智能识别装置底座架设于墙壁上，位置应选在能拍摄到作业人员作业过程又不妨碍作业的位置；人员作业前带上采集脑电的安全帽、VR眼镜与监测手环，启动无人机，确保固定式与移动式智能识别装置正常工作。

步骤2、固定式与移动式智能识别装置共同工作。

本发明实施例中，人员进行作业，固定式智能识别装置上的人像移动追踪检测到人员进入作业场所后唤醒整个装置开始工作，固定式智能识别装置利用摄像头捕捉作业人员行为信息，经图像处理模块预处理，再反馈给综合分析处理系统进行不安全行为比对识别；移动式智能识别装置通过作业人员佩戴的安全帽、VR眼镜与监测手环获取人体生理数据，无人机依靠自动追踪拍摄作业人员面部表情以及手部微小动作，也传输给综合分析处理系统进行数据分析。

步骤3、综合分析处理系统进行识别和分析工作。

本发明实施例中，综合分析处理系统接收到来自图像处理模块的图像信息，调取存储器中预先加载的标准行为信息，利用数据处理模块将作业人员行为信息与标准行为信息进行对比，从分析模块获取人员不安全行为结果；从移动式智能识别装置的数据收发模块获取作业人员相关生理数据，通过数据处理模块计算作业人员眨眼频率、眼睛闭和时间、眼皮闭合速度、点头与哈欠频率等，分析作业人员是否处于疲劳或注意力不集中状态。

步骤4、语音报警系统发出相应示警信息。

本发明实施例中，从综合分析处理系统中获取人员不安全行为或作业状态结果后，示警信息匹配模块会调出相应示警信息，并通过扩音器传达给作业人员。

步骤5、再次检查作业人员作业状态。

本发明实施例中，若作业人员忽视示警信息继续不安全作业，则发生大声警报并通过报警器联系管理人员，以制止作业人员的行为，防止事故发生。

如图2所示，为本发明实施例提供的有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别装置示意图。

该有限空间作业不安全行为固定式与移动式相结合的智能识别装置，包括固定式智能识别装置和移动式智能识别装置两部分，固定式智能识别装置包括：摄像头、旋转底座、数据收发模块、存储器、人像移动追踪模块、图像处理模块、综合分析处理系统、语音报警系统、报警器，其中：

所述摄像头，用于采集有限空间作业人员的行为，拍照与录像同时进行，设置于旋转底座上，能够受人像移动追踪模块调控，随作业人员移动而调整摄像头位置，使作业人员一直处于监控范围内。

所述旋转底座，用于固定摄像头位置，并依据指令带动摄像头旋转，扩音器加装在底座一侧，报警器加装在底座另一侧，数据收发模块、存储器、图像处理模块、综合分析处理系统、语音报警系统载于底座内部。

所述数据收发模块，用于处理固定式智能识别装置各模块间的数据信息传输工作，也包括移动式智能识别装置与固定式智能识别装置之间的数据传输；固定式智能识别装置间CAN/RJ45/RS485/RS232/RS422就近直接连接，利用作业空间内的电源进行工作，固定式之智能识别装置与移动式智能识别装置间通过5G/4G/LAN/WLAN远程连接。

所述存储器，存储有标准行为信息与不安全行为信息，为加快信息加载速度，选用硬件存储装置，需要管理人员定期更新。

所述人像移动追踪模块，利用骨骼识别技术，更精确的追踪作业人员的移动，以便准确捕捉到作业人员的操作行为；

所述图像处理模块，对从摄像头获取的图片及视频进行预处理，利用灰度级变换、直方图均衡化、高斯低通滤波平滑或中值滤波去噪等方法，改善图像状态，便于进行对比识别和分析。

所述综合分析处理系统，包括数据处理模块和分析模块,用于处理从固定式智能识别装置与移动式智能识别装置所获取的数据，进行识别比对，输出分析结果，从图像处理模块获取到处理过的图像信息，调取存储器中预先加载的标准行为信息，利用数据处理模块将作业人员行为信息与标准行为信息进行对比，从分析模块获取人员不安全行为结果；从移动式智能识别装置的数据收发模块获取作业人员相关生理数据，通过数据处理模块计算作业人员眨眼频率、眼睛闭和时间、眼皮闭合速度、点头与哈欠频率等，分析作业人员是否处于不安全状态。

所述语音报警系统，包括扩音器、接收装置以及示警信息匹配模块，从综合分析处理系统中接收行为分析结果后，匹配相应的示警信息，并通过扩音器传达给作业人员，所述示警信息如：注意疲劳作业、未佩戴安全帽、禁止进入危险场所、禁止攀坐不安全位置、作业注意力不集中等。

所述报警器，连接至安全监管系统，若作业人员忽视扩音器发出的示警信息，坚持不安全行为，报警器通过5G/4G/LAN/WLAN联系监管人员，并发出大声警报。

移动式智能识别装置包括五部分，作业人员穿戴的采集脑电的安全帽、VR眼镜、监测手环、无人机以及与固定式智能识别设备进行数据传输的数据收发模块。其中：

所述采集脑电的安全帽，既能在不影响作业人员的操作的情况下获取作业人员的脑电数据，又能作为安全帽保护作业人员的安全。

所述VR眼镜，利用上面的摄像头获取作业人员在作业过程中的相关的眼动数据、瞳孔反应、扫视模式、眨眼频率、眼睛闭合情况、视线分布情况、点头与哈欠频率以及相关的头部运动情况，传输到综合分析处理系统，计算相关参数，判断人员是否处于疲劳或注意力不集中的状态。

所述监测手环，通过采集作业人员的心率、体温、肌电、皮肤电、皮温参数等，这些参数通过数据收发模块传输到综合分析处理系统，与眼动数据、瞳孔反应、眨眼频率、眼皮闭合速度等数据结合，分析作业人员的生理及情绪状态。

所述无人机，通过自动追踪系统跟踪人员，以确保无论人员正对还是背对固定式智能识别装置，无人机始终能够拍摄到人员正面操作图像，且无人机距离更近，对于作业人员面部表情以及手部细微动作的采集更精确，所采集到的图像信息与固定式智能识别装置上摄像头所采集到人的行为信息共同经过图像处理模块，与存储器中标准信息对比，使对作业人员的不安全行为识别更准确。

所述数据收发模块，利用5G/4G/LAN/WLAN与固定式智能识别装置上的数据收发模块远程连接，用于处理移动式智能识别装置与固定式智能识别装置之间的数据传递。

具体实施过程为：

作业人员作业前，在有限空间内安装好固定式智能识别装置，连接电源，测试功能正常，放飞电源充足的无人机，作业人员a佩戴VR眼镜、监测手环、安全帽以及相应作业所需的安全防护装置进入有限空间作业；固定式智能识别设备通过摄像头采集作业人员现场工作行为的图片与视频，摄像头角度跟随作业人员移动而旋转，以保证作业人员处于摄像头内的最佳拍摄位置，拍照与录像同时进行确保采集的高效性与准确性；在较近处正面采集作业人员的面部表情与肢体动作，由图像处理模块对这两部分图像信息进行清晰降噪处理，综合分析处理系统调用存储器内标准行为信息与作业人员a的行为信息进行识别对比，分析作业人员a的行为是否属于不安全行为；移动式智能识别设备通过安全帽采集作业人员a的脑电数据，VR眼镜采集作业人员a的眼动数据、瞳孔反应、扫视模式、眨眼频率、眼睛闭合情况、视线分布情况、点头与哈欠频率以及相关的头部运动情况，监测手环收集作业人员a的心率、体温、肌电、皮肤电、皮温参数等，将这些数据传输到综合处理分析系统，分析作业人员的生理及情绪状态；作业人员行为状态、情绪状态以及生理状态结果相结合，判断其是否处于不安全行为状态；将作业人员a的行为结果发送给语音报警系统，示警信息匹配模块将相应的示警指令通过扩音器播放，给予作业人员a行为提示；固定式与移动式智能识别装置继续监测作业人员a的行为，如果仍保持不安全行为状态，则通过报警器大声警报以及联系监管人员解决作业人员a的不安全行为。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。