電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽及數(shù)據(jù)采集方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于作業(yè)安全裝備與作業(yè)質(zhì)量監(jiān)管裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，是電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽及數(shù)據(jù)采集方法，包括帽本體、攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、照明燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)、微控制器和電源，攝像機(jī)固定在帽本體的一側(cè)，用以采集作業(yè)的視場(chǎng)影像，激光標(biāo)示器固定在攝像機(jī)的上方，用以通過矩形激光標(biāo)示攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍；照明燈固定在帽本體的前部，環(huán)境光傳感器固定在帽本體的前部，麥克風(fēng)和耳機(jī)為一體式結(jié)構(gòu)，固定在帽本體的另一側(cè)，微控制器固定在帽本體的后部，包括微控制器以及與微控制器集成的擴(kuò)展存儲(chǔ)器、衛(wèi)星定位器和接口，電源固定在所述帽本體的后部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以有效消除作業(yè)監(jiān)護(hù)人的關(guān)鍵信息缺失。
【專利說明】電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽及數(shù)據(jù)采集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于作業(yè)安全裝備與作業(yè)質(zhì)量監(jiān)管裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種安全帽，具體 的說是電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽及數(shù)據(jù)采集方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的核心三要素是安全、質(zhì)量及效率，有效的監(jiān)管手段及 機(jī)制，是三要素"落地"的根本保障。近年來，電力、煤礦等典型行業(yè)大力推行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作 業(yè)，并積極引用現(xiàn)代科技輔助手段，對(duì)改善安全生產(chǎn)狀況起到了一定的效果，但限于智能輔 助手段體系欠充分，導(dǎo)致作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)三要素管控機(jī)制一直沒能有效健全，嚴(yán)重制約了企業(yè)的 可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 目前，應(yīng)用智能裝備技術(shù)手段推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)監(jiān)管，供電企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理 方法具有典型的代表性。其方法要點(diǎn)是，依據(jù)《GB26859-2011電力安全工作規(guī)程（電力線 路部分）》的工作監(jiān)護(hù)制要求，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人若干名，每位現(xiàn)場(chǎng)施工人員均在監(jiān)護(hù)人監(jiān)管 下工作?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人可手持專用PDA，采集現(xiàn)場(chǎng)信息，發(fā)布指令，實(shí)時(shí)監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)施工的安全、 質(zhì)量及效率。
[0004] 檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01220415314. 4的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了《信息化自動(dòng)攝像安 全帽及應(yīng)用其的智能施工管理系統(tǒng)》，本實(shí)用新型公開了一種信息化自動(dòng)攝像安全帽，包括 安全帽本體，其帽沿上箍設(shè)有安裝支架，安裝支架的前部設(shè)有內(nèi)裝有無線信號(hào)發(fā)射電路的 控制盒、與控制盒電聯(lián)接的攝像頭和可外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，安全帽本體的前 部設(shè)有可拆裝的主照明燈，控制盒和主照明燈上均設(shè)有電源接口。本實(shí)用新型還公開了應(yīng) 用了上述安全帽的智能施工管理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的安全帽利用攝像頭進(jìn)行拍攝錄像，控 制盒將之處理成無線信號(hào)發(fā)射出去，與外界實(shí)時(shí)通信，并且儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的管理系 統(tǒng)可與信息化自動(dòng)攝像安全帽配套使用。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)工程中，提高監(jiān)理 質(zhì)量。
[0005] 以上現(xiàn)有專利和現(xiàn)有供電企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理主要存在如下關(guān)鍵問題：
[0006] ⑴護(hù)人員對(duì)關(guān)鍵信息的采集缺失。絕大多數(shù)情況下，施工人員面對(duì)作業(yè)對(duì)象，監(jiān)護(hù) 人處于施工人員的背后且有一定距離，導(dǎo)致監(jiān)護(hù)人難以直接、全面觀察到施工人員面對(duì)的 關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)，監(jiān)管實(shí)效大打折扣。
[0007] ⑵監(jiān)護(hù)人與施工人員語音交互不暢。施工人員常處于高空作業(yè)，傳統(tǒng)便攜對(duì)講系 統(tǒng)，施工人員作業(yè)過程中，難以再騰出手進(jìn)行操作，及時(shí)語音交互極為不便。
[0008] ⑶施工人員個(gè)人防護(hù)欠缺?，F(xiàn)行工作方法中，只有監(jiān)護(hù)人可配備高精度衛(wèi)星定位 器，配合電力設(shè)備GIS (Geographic Information System,地理信息系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)高危區(qū)域進(jìn) 入告警。而施工人員均沒有配備，導(dǎo)致施工人員在進(jìn)入高危作業(yè)區(qū)域工作時(shí)，沒有得到預(yù)先 告警，存在重大安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供電力可穿戴智能裝備 中的一種智能安全帽及數(shù)據(jù)采集方法，可以實(shí)現(xiàn)激光標(biāo)示成像角與攝像機(jī)視場(chǎng)角的智能同 步，實(shí)現(xiàn)攝制圖像的所得即所見，可有效消除監(jiān)護(hù)人信息缺失。
[0010] 本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
[0011] 電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，包括帽本體、攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、照 明燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)、微控制器和電源，攝像機(jī)固定在帽本體的一側(cè)，用以采 集作業(yè)的視場(chǎng)影像；激光標(biāo)示器平行固定在攝像機(jī)的附近，用以通過矩形激光標(biāo)示攝像機(jī) 的視場(chǎng)范圍；麥克風(fēng)和耳機(jī)固定在帽本體的另一側(cè)，用以拾音和放音；照明燈固定在帽本 體的前部，用以為攝像機(jī)視場(chǎng)提供輔助照明；環(huán)境光傳感器固定在帽本體的前部，并通過微 控制器與照明燈的開關(guān)連接，用以自動(dòng)控制輔助照明燈的開啟和關(guān)閉；微控制器固定在帽 本體的后部，其具有集成的擴(kuò)展存儲(chǔ)器、衛(wèi)星定位器和接口，用以智能管理攝像機(jī)、激光標(biāo) 示器、麥克風(fēng)和耳機(jī)以及作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)地理位置信息；電源固定在所述帽本體的后部，用 以為攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、照明燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)和微控制器供電；
[0012] 攝像機(jī)含有實(shí)現(xiàn)其變焦的第一變焦電機(jī)，用以在手動(dòng)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)下改變攝像機(jī)的 焦距；激光標(biāo)示器含有實(shí)現(xiàn)其變焦的第二變焦電機(jī)，用以受控于所述微控制器改變其焦距， 實(shí)現(xiàn)激光標(biāo)示成像角與攝像機(jī)視場(chǎng)角成像同步擬合；第一變焦電機(jī)和第二變焦電機(jī)都與微 控制器通信連接，微控制器用以將獲取的攝像機(jī)變焦信號(hào)根據(jù)下式轉(zhuǎn)成激光標(biāo)示器的變焦 信號(hào)發(fā)送給第二變焦電機(jī)：
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，包括帽本體、攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、照明 燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)、微控制器和電源，其特征在于：所述攝像機(jī)固定在所述帽 本體的一側(cè)，用以采集作業(yè)的視場(chǎng)影像；所述激光標(biāo)示器平行固定在所述攝像機(jī)的附近，用 以通過矩形激光標(biāo)示攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍；所述麥克風(fēng)和耳機(jī)固定在所述帽本體的另一側(cè)， 用以拾音和放音；所述照明燈固定在所述帽本體的前部，用以為攝像機(jī)視場(chǎng)提供輔助照明； 所述環(huán)境光傳感器固定在所述帽本體的前部，并通過所述微控制器與所述照明燈的開關(guān)連 接，用以自動(dòng)控制輔助照明燈的開啟和關(guān)閉；所述微控制器固定在所述帽本體的后部，其具 有集成的擴(kuò)展存儲(chǔ)器、衛(wèi)星定位器和接口，用以智能管理攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、麥克風(fēng)和耳 機(jī)以及作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)地理位置信息；所述電源固定在所述帽本體的后部，用以為攝像機(jī)、 激光標(biāo)示器、照明燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)和微控制器供電； 所述攝像機(jī)含有實(shí)現(xiàn)其變焦的第一變焦電機(jī)，用以在手動(dòng)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)下改變所述攝像 機(jī)的焦距；所述激光標(biāo)示器含有實(shí)現(xiàn)其變焦的第二變焦電機(jī)，用以受控于所述微控制器改 變其焦距，實(shí)現(xiàn)激光標(biāo)示成像角與攝像機(jī)視場(chǎng)角成像同步擬合；所述第一變焦電機(jī)和第二 變焦電機(jī)都與所述微控制器通信連接，所述微控制器用以將獲取的攝像機(jī)變焦信號(hào)根據(jù)下 式轉(zhuǎn)成激光標(biāo)示器的變焦信號(hào)發(fā)送給所述第二變焦電機(jī)：
其中va是攝像機(jī)透鏡組與(XD之間的距離，單位為毫米；Vb是激光標(biāo)識(shí)器透鏡與激光 燈的距離，單位為毫米；Sa是CCD對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位為毫米；Sb是矩形激光燈對(duì)角線的長(zhǎng) 度，單位為毫米；F a是攝像機(jī)透鏡組的等效焦距，單位為毫米；Fb是激光標(biāo)識(shí)器透鏡的焦距， 單位為毫米。
2. 如權(quán)利要求1所述的電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，其特征在于：所述 攝像機(jī)采用微型高清CCD，所述激光標(biāo)示器采用微型矩形激光燈，所述照明燈采用LED光 源，所述環(huán)境光傳感器米用基于1C的光電二極管、光敏電阻或光電晶體管。
3. 如權(quán)利要求1所述的電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，其特征在于：所述 帽本體的上下左右都固定有燕尾形安裝插槽，所述攝像機(jī)、照明燈、麥克風(fēng)、耳機(jī)和微控制 器底部都固定有與所述安裝插槽形狀相配合的固定插板，所述攝像機(jī)通過固定插板與安裝 插槽的插接固定在帽本體一側(cè)，所述照明燈通過固定插板與安裝插槽的插接固定在帽本體 的前部，所述麥克風(fēng)和耳機(jī)通過固定插板與安裝插槽的插接固定在所述帽本體的另一側(cè)， 所述微控制器通過固定插板與安裝插槽的插接固定在所述帽本體的后部。
4. 如權(quán)利要求3所述的電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，其特征在于：所述 麥克風(fēng)和耳機(jī)為一體式結(jié)構(gòu)，所述麥克風(fēng)和耳機(jī)的一體式結(jié)構(gòu)通過所述固定插板與安裝插 槽的插接固定在所述帽本體上。
5. 如權(quán)利要求1所述的電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，其特征在于：所述 微控制器為ARM系列處理器，所述ARM系列處理器為TI的Cortex-A15處理器AM5K2Ex、TI 的 Cortex-A9 處理器 AM437x 或 SAMSUNG 的 Cortex-A8 處理器 S5PV210。
6. 如權(quán)利要求1所述的電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽，其特征在于：所述 攝像機(jī)固定在所述帽本體的左側(cè)，所述麥克風(fēng)和耳機(jī)固定在所述帽本體的右側(cè)。
7.如權(quán)利要求1所述電力可穿戴智能裝備中的一種智能安全帽的數(shù)據(jù)采集方法，其特 征在于：按以下步驟進(jìn)行， ㈠ 打開電源，接通攝像機(jī)、激光標(biāo)示器、照明燈、環(huán)境光傳感器、麥克風(fēng)、耳機(jī)和微控制 器，手動(dòng)開關(guān)控制攝像機(jī)進(jìn)行變焦，并將攝像機(jī)變焦數(shù)字信號(hào)發(fā)送至微控制器； ㈡設(shè)定攝像機(jī)與矩形激光標(biāo)識(shí)器的寬高比相同，且平行排列，根據(jù)等效透鏡通過透鏡 中心的光線方向不變?cè)瓌t，及等角直角三角形關(guān)系：
得到
式⑴中： Ha為攝像機(jī)視場(chǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位：毫米； Ua為物距，即被攝物體與攝像機(jī)透鏡組之間的距離，單位：毫米； Sa為CCD對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位：毫米； Va為像距，即攝像機(jī)透鏡組與C⑶之間的距離，單位：毫米； 根據(jù)透鏡成像公式：
得到
式⑵中： Fa為焦距，即攝像機(jī)透鏡組的等效焦距，單位：毫米； Ua為物距，即被攝物體與攝像機(jī)透鏡組之間的距離，單位：毫米； Va為像距，即攝像機(jī)透鏡組與C⑶之間的距離，單位：毫米； 將式（2)代入式（1)，得

同理，得
式⑶和式⑷中： Hb為激光標(biāo)識(shí)成像對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位：毫米； Sa是CCD對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位為毫米，Sb是矩形激光燈對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位為毫米，且設(shè) 定矩形激光燈源高寬比與攝像機(jī)CCD的高寬比一致； Fb為焦距，即激光標(biāo)識(shí)器透鏡的焦距，單位：毫米； Vb為像距，即激光標(biāo)識(shí)器透鏡與激光燈的距離，單位：毫米； 由Va變化后Ha與Hb應(yīng)同步擬合，即Ha = Hb，合并式（3)和式（4)，得：
變換上式，得 Sa*Fa*VSa*Fa*Fb = Sb*Fb*Va-Sb*Fb*Fa
曰根據(jù)步驟Π 的計(jì)算結(jié)果，微控制器發(fā)出激光標(biāo)示器變焦數(shù)字信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光標(biāo)示器 變焦電機(jī)使激光標(biāo)示器變焦，達(dá)到激光標(biāo)示成像角與攝像機(jī)視場(chǎng)角的智能同步，實(shí)現(xiàn)光標(biāo) 成像與攝像機(jī)視場(chǎng)邊緣擬合，攝制圖像所得即所見； (Ε)現(xiàn)場(chǎng)視頻及音頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼存儲(chǔ)在微控制器的存儲(chǔ)器或擴(kuò)展存儲(chǔ)器中。
【文檔編號(hào)】H04N5/232GK104207398SQ201410464873
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】唐曉彤, 朱錫鋒, 林萬才, 徐立乾, 陳紅衛(wèi) 申請(qǐng)人:蘇沃智能科技江蘇有限公司