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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410465675.3 (22)申请日 2014.09.12 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104353199 A (43)申请公布日 2015.02.18 (73)专利权人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区100084-82信箱 专利权人 中国长江三峡集团公司 (72)发明人 周绍武 林鹏 李庆斌 陈文夫 高向友 邬昆 杨宁 贺春光 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通合伙) 11201 代理人 张大威 (51)Int.C。
2、l. A62B 35/00(2006.01) (56)对比文件 CN 102512773 A,2012.06.27, CN 102307627 A,2012.01.04, CN 102961833 A,2013.03.13, CN 201578773 U,2010.09.15, US 5492110 A,1996.02.20, JP 4992729 B2,2012.08.08, 审查员 靳勇 (54)发明名称 安全防护装置 (57)摘要 本发明提出一种安全防护装置， 包括： 安全 带、 多个MEMS运动感测组件、 压力传感器、 处理器 和报警装置。 安全带的一端具有固定在悬挂物上 的第一固定件。
3、且另一端具有固定在施工人员身 体上的第二固定件。 压力传感器检测第一固定件 和第二固定件承受的压力从而判定是否为锁紧 状态。 多个MEMS运动感测组件检测安全带的形态 参数而判断安全带的形态。 当第一固定件和第二 固定件为锁紧状态时， 处理器根据安全带的形态 参数判断安全带是否正确佩戴。 当处理器判断安 全带未锁紧和/或未正确佩戴时， 报警装置进行 报警。 本发明的装置， 结构简单、 易于实现、 能够 准确地判断安全带是否正确佩戴。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 104353199 B 2017.04.19 CN 104353199 B 1.一种安全防护装置， 其特征在于， 包括。
4、： 安全带， 所述安全带包含本体及设置在所述本体上的多个标识点， 所述安全带的一端 具有固定在悬挂物上的第一固定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件； 多个MEMS运动感测组件， 所述多个MEMS运动感测组件对应地设置在所述安全带的所述 多个标识点上， 用于检测所述安全带的形态参数； 压力传感器， 用于检测所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力； 处理器， 所述处理器分别与所述多个MEMS运动感测组件及所述压力传感器连接， 用于 根据所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力判断所述第一固定件和所述第二固定 件是否为锁紧状态， 并在判断所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时， 根。
5、据所述 安全带的形态参数判断所述安全带是否正确佩戴； 所述安全带由线性部分和环形部分组成， 通过所述多个MEMS运动感测组件分别检测所 述线性部分的形态参数和所述环形部分的形态参数， 所述处理器用于当所述第一固定件和 所述第二固定件为锁紧状态时根据所述线性部分的形态参数和所述环形部分的形态参数 判断： 所述线性部分是否形成预定的悬挂状态， 所述环形部分是否形成符合人体形态的环 状， 以及所述线性部分与所述环形部分是否有交叉， 若是， 则判断所述安全带正确佩戴； 以 及 报警装置， 所述报警装置与所述处理器连接， 用于当所述处理器判断所述安全带未锁 紧和/或未正确佩戴时， 进行报警。 2.如权利。
6、要求1所述的装置， 其特征在于， 所述形态参数包括： 加速度、 磁力方向和角速 度。 3.如权利要求1所述的装置， 其特征在于， 还包括： 存储单元， 用于存储所述多个MEMS运 动感测组件检测的所述安全带的形态参数、 所述压力传感器检测到的压力数据和所述处理 器所得到的结果数据。 4.如权利要求3所述的装置， 其特征在于， 还包括： 接口单元， 用于向所述装置外发送所述存储单元存储的数据。 5.如权利要求1所述的装置， 其特征在于， 还包括： 电源装置， 用于为所述安全防护装置提供电能。 6.如权利要求15任意一项所述的装置， 其特征在于， 所述MEMS运动感测组件为九轴 MEMS运动感测组。
7、件。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 104353199 B 2 安全防护装置 技术领域 0001 本发明涉及可穿戴计算机技术领域， 尤其涉及一种安全防护装置。 背景技术 0002 高空作业是指人在一定位置为基准的高处进行的作业。 国家标准GB/T3608-2008 高处作业分级 规定：“凡在坠落高度基准面2m以上(含2m)有可能坠落的高处进行作业， 都 称为高处作业。 ” 根据这一规定， 在建筑业中涉及到高处作业的范围是相当广泛的。 在建筑 物内作业时， 若在2m以上的架子上进行操作， 即为高处作业。 根据规定， 高空作业必须采用 一定的安全防护措施。 个人安全防护装置有安全帽和安。
8、全带等。 安全带是通过围绕在固定 构造物上的绳或带将人体绑定在固定的构造物附近， 使作业人员的双手可以进行其他操作 的安全带。 0003 在水利施工现场， 由于普遍存在高差的关系， 各种形式的洞口与临边性质的作业、 悬空与攀登作业、 操作平台与立体交叉作业， 以及在结构主体以外的场地上和通道旁的各 类洞、 坑、 沟、 槽等工程的施工作业中， 具体操作人员往往处于高空或悬空作业， 所以安全防 护至关重要。 因此， 在有关安全考核和安全巡查的规章管理制度中强制使用安全绳 0004 另外， 现阶段大型水利施工建筑中操作工多为当地民工， 流动性大， 安全培训不到 位， 且安全意识薄弱， 对高空作业危险。
9、认识不够， 自觉性差。 当遇到安全绳索给操作造成一 定不便时， 有些操作工会采取作弊行为， 或者不悬挂安全绳到安全位置， 而将安全绳悬挂在 自身； 或者不使用安全绳， 使安全绳失去作用。 一旦发生坠落事故， 将造成严重的后果。 0005 目前， 大多施工单位按照相关规定采用简单的安全绳索进行保护， 通常需要人工 监督和个人自觉， 但电子化、 智能化的设备并未采用， 不能从技术手段上有效杜绝灾难事故 的发生。 发明内容 0006 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 0007 为此， 本发明的目的在于提出一种结构简单、 易于实现的安全防护装置。 0008 为了实现上述目的， 。
10、本发明提出一种安全防护装置， 包括： 安全带， 所述安全带包 含本体及设置在所述本体上的多个标识点， 所述安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一 固定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件； 多个MEMS运动感测组件， 所述 多个MEMS运动感测组件设置在所述安全带的所述多个标识点上， 用于检测所述安全带的形 态参数； 压力传感器， 用于检测所述第一固定件和所述第二固定件承受的压力； 处理器， 所 述处理器分别与所述多个MEMS运动感测组件及所述压力传感器连接， 用于根据所述第一固 定件和所述第二固定件承受的压力判断所述第一固定件和所述第二固定件是否为锁紧状 态， 并在判断所述第一固定件。
11、和所述第二固定件为锁紧状态时， 根据所述安全带的形态参 数判断所述安全带是否正确佩戴； 以及报警装置， 所述报警装置与所述处理器连接， 用于当 所述处理器判断所述安全带未锁紧和/或未正确佩戴时， 进行报警。 说 明 书 1/5 页 3 CN 104353199 B 3 0009 根据本发明实施例的安全防护装置， 安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一固 定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件； 利用压力传感器检测第一固定件 和第二固定件承受的压力； 利用多个MEMS运动感测组件检测所述安全带的形态参数； 当第 一固定件和第二固定件为锁紧状态时， 处理器根据安全带的形态参数判断安全带是否。
12、正确 佩戴； 以及当处理器判断所述安全带未锁紧和/或未正确佩戴时， 报警装置进行报警。 本发 明的装置， 结构简单、 易于实现、 能够准确地判断安全带是否正确佩戴。 0010 在一些示例中， 所述安全带由线性部分和环形部分组成， 通过所述多个MEMS运动 感测组件分别检测所述线性部分的形态参数和所述环形部分的形态参数， 所述控制器用于 当所述第一固定件和所述第二固定件为锁紧状态时根据所述线性部分的形态参数和所述 环形部分的形态参数判断： 所述线性部分是否形成预定的悬挂状态； 所述环形部分是否形 成符合人体形态的环状； 以及所述线性部分与所述环形部分是否有交叉； 若是， 则判断所述 安全带正确佩。
13、戴。 0011 在一些示例中， 所述形态参数包括： 加速度、 磁力方向和角速度。 0012 在一些示例中， 还包括： 存储单元， 用于存储所述多个MEMS运动感测组件检测的所 述安全带的形态参数、 所述压力传感器检测到的压力数据和所述处理器所得到的结果数 据。 0013 在一些示例中， 还包括： 接口单元， 用于向所述装置外发送所述存储单元存储的数 据。 0014 在一些示例中， 还包括： 电源装置， 用于为所述安全防护装置提供电能。 0015 在一些示例中， 所述MEMS运动感测组件为九轴MEMS运动感测组件。 0016 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中。
14、变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 0017 图1是根据本发明一个实施例的安全防护装置的结构框图； 0018 图2是本发明一个实施例的安全带的结构示意图。 具体实施方式 0019 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。 0020 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 “中心” 、“纵向” 、“横向” 、“长度” 、“宽度” 、 “厚度” 、“上” 、“下” 、“前” 、“后” 、“。
15、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 描述本发明和简化描述， 而不是指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发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 仅用于 描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 “第一” 、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。 在 本发明的描述中，“多个” 的含义是两个或两个以上， 除非另有。
16、明确具体的限定。 说 明 书 2/5 页 4 CN 104353199 B 4 0021 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 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或两个元件的相互作用关系。 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发明中的具体含义。 0022 在本发明中， 除非另有明确的规定和限定， 第一特征在第二特征之 “上” 或之 “下” 可。
17、以包括第一和第二特征直接接触， 也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。 而且， 第一特征在第二特征 “之上” 、“上方” 和 “上面” 包括第一特 征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。 第一特征在 第二特征 “之下” 、“下方” 和 “下面” 包括第一特征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。 0023 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。 为了简 化本发明的公开， 下文中对特定例子的部件和设置进行描述。 当然， 它们仅仅为示例， 并且 目的不在于限制本发明。 此外，。
18、 本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母， 这 种重复是为了简化和清楚的目的， 其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。 此外， 本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子， 但是本领域普通技术人员可以意识 到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。 0024 请参阅图1， 本发明一个实施例的安全防护装置10包括安全带12、 多个MEMS运动感 测组件14、 压力传感器16、 处理器18和报警装置10a。 0025 其中， 安全带12包含本体122及设置在本体122上的多个标识点124。 本体122的一 端具有固定在悬挂物上的第一固定件1222且另一端具有固定在施工人员身体上的第。
19、二固 定件1224。 多个MEMS运动感测组件14对应地设置在安全带12的多个标识点124上， 用于检测 安全带12的形态参数。 压力传感器16用于检测第一固定件1222和第二固定件1224承受的压 力。 处理器18分别与多个MEMS运动感测组件14及压力传感器16连接， 用于根据第一固定件 1222和第二固定件1224承受的压力判断第一固定件1222和第二固定件1224是否为锁紧状 态， 并在判断第一固定件1222和第二固定件1224为锁紧状态时， 根据安全带12的形态参数 判断安全带12是否正确佩戴。 报警装置10a与处理器18连接， 用于在处理器18判断安全带12 未正确佩戴时， 进行报。
20、警。 0026 具体地， 在本发明一个实施例中， 安全带12由线性部分12a和环形部分12b组成。 其 中， 典型的形态为： 安全带12的一端具有固定在固定物上第一固件1222。 该固定物通常为相 对坚固的横梁20。 安全带12的另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件1224， 如图2 所示。 压力传感器16分别设置在第一固件1222和第二固件1224上， 用于检测第一固件1222 和第二固件1224承受的压力， 以便判断第一固件1222和第二固件1224是否处于锁紧状态， 使得处理器18判断安全带12是否正确佩戴。 0027 进一步地， 在本发明的一个实施例中， 第一固件1222用于连接。
21、固定物， 判断线性部 分12a的安全带12的悬挂状态。 第二固件1224置于腰间， 判断施工人员的腰间安全带12(环 形部分12b)的紧固状态。 当第一固件1222处于锁紧状态， 且第二固件1224处于锁紧状态时， 安全带12正确佩戴， 反之， 则安全带12未正确佩戴。 0028 同时， 在线性部分12a和环形部分12b分别设置有多个标识点124， 如线性部分12a 说 明 书 3/5 页 5 CN 104353199 B 5 的S1、 S2、 S3和环形部分12b的IS1、 IS2、 IS3。 多个MEMS运动感测组件14对应地设置在多个标 识点124上， 多个MEMS运动感测组件14分别检。
22、测线性部分12a的形态参数和环形部分12b的 形态参数。 0029 在本发明的一个实施例中， MEMS运动感测组件14为九轴MEMS运动感测组件。 该九 轴MEMS运动感测组件包括： 陀螺仪、 加速器和电子罗盘。 多个MEMS运动感测组件14检测到的 安全带12的形态参数包括： 加速度、 磁力方向和角速度等。 0030 进一步地， 处理器18还用于当第一固定件1222和第二固定件1224为锁紧状态时根 据线性部分12a的形态参数和环形部分12b的形态参数进行如下判断： 0031 (1)线性部分12a是否形成预定的悬挂状态； 0032 (2)环形部分12b是否形成符合人体形态的环状； 以及 00。
23、33 (3)线性部分12a与环形部分12b是否有交叉； 0034 若(1)-(3)全是， 则判断安全带12正确佩戴。 0035 作为一个具体地示例， 本发明实施例的处理器18为数据融合滤波器， 结合压力传 感器16检测到的压力数据和多个MEMS运动感测组件14检测到的安全带12的形态参数， 进而 获取安全带12的空间形态， 以便判断安全带12是否正确佩戴。 0036 作为一个具体地示例， 本发明实施例的报警装置10a为但不限于压电式蜂鸣器。 部 分压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管， 可以同时给予视、 听两方面的反馈。 0037 例如， 安全防护装置10判断安全带12是否处于正确佩戴状态的过程。
24、如下： 0038 (1)判断第一固件1222是否锁紧， 若是， 转下一步， 否则报警。 0039 (2)判断第二固件1224是否锁紧， 若否， 且距离上次非锁紧状态在预设阈值内， 比 如1分钟， 记录状态， 否则报警， 其中， 预设时间为施工人员锁紧第二固件1224的平均时间。 0040 (3)获取线性部分12a的形态， 是否形成有效的线状， 若否， 则进行报警； 同时获取 环形部分12b的形态， 是否形成有效的环状， 若否， 则进行报警。 0041 (4)判断的线性部分12a和环形部分12b是否有交叉， 若是， 进行告警。 0042 进一步地， 本发明的一个实施例的安全防护装置， 还包括： 。
25、存储单元10b用于存储 多个MEMS运动感测组件14检测的安全带12的形态参数、 压力传感器16检测到的压力数据和 处理器18所得到的结果数据。 0043 作为一个具体的示例， 存储单元10b为不可挥发介质， 优选的， 如U盘或者TF卡， 存 储的内容例如表1所示。 0044 表1 存储内容示例表 0045 序号标识说明 1序号每条数据的标识 2压力数据时间 3推断状态是否安全 4发送告警时刻包含持续时间 0046 进一步地， 本发明的一个实施例的安全防护装置， 还包括： 接口单元10c用于向装 置10外发送存储单元10b存储的数据。 优选的， 可采用外接无线连接， 将数据实时地传送到 网络上。
26、， 以便实时地监控安全状态以及备案查询。 说 明 书 4/5 页 6 CN 104353199 B 6 0047 进一步地， 本发明的一个实施例的安全防护装置， 还包括： 电源装置10d， 用于为安 全防护装置10提供电能。 具体地， 电源装置10d包括含充电电路， 放电电路和电池组件。 电源 装置10d还含有剩余电量指示装置， 用并排的格数显示， 分为5格， 如表2所示。 0048 表2电源装置的剩余电量指示表 0049 格数代表含义建议措施 5电量充分 4电量充分 3电量中等 2电量少量剩余建议充电 1电量剩余不足立即充电 0电量不足立即充电 0050 此外， 本发明实施例的安全防护装置1。
27、0还具有自检功能。 安全防护装置10首次上 电运行， 需进行自检， 不通过的不能使用。 自检步骤如下： 0051 A.自检开始， 读取相关的配置参数； 0052 B.安全防护装置10的各模块间连通并读取数据， 不正常者发送报警信息； 0053 C.检测电源装置10d的电量， 若低电量则告警； 0054 D.自检结束。 0055 根据本发明实施例的安全防护装置， 安全带的一端具有固定在悬挂物上的第一固 定件且另一端具有固定在施工人员身体上的第二固定件； 利用压力传感器检测第一固定件 和第二固定件承受的压力； 利用多个MEMS运动感测组件检测所述安全带的形态参数； 当第 一固定件和第二固定件为锁紧。
28、状态时， 处理器根据安全带的形态参数判断安全带是否正确 佩戴； 以及当处理器判断所述安全带未锁紧和/或未正确佩戴时， 报警装置进行报警。 本发 明的装置， 结构简单、 易于实现、 能够准确地判断安全带是否正确佩戴。 0056 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示例” 、“具体示 例” 、 或 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 此外， 在不相互矛盾的情况下， 本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。 0057 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例， 可以理解的是， 上述实施例是示例 性的， 不能理解为对本发明的限制， 本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述 实施例进行变化、 修改、 替换和变型。 说 明 书 5/5 页 7 CN 104353199 B 7 图1 图2 说 明 书 附 图 1/1 页 8 CN 104353199 B 8 。