一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统

专利名称：一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410648569.2

专利申请（专利权）人：四川达州绕城西段高速公路有限责任公司
权利人地址：四川省达州市通川区北外徐家坝C04-01地块556号

专利发明（设计）人：发明人:张晓靖,冉国庆,王名财

专利摘要：本发明公开一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统，涉及疲劳监测管理技术领域，解决了现有的缺少一种能够在施工用工的过程中实时对施工人员进行疲劳监控以及预警的系统以及疲劳监测方法的技术问题，本发明包括佩戴模块以及总控中心，所述佩戴模块为多个，分别安装于不同施工人员的安全帽上；所述总控中心与佩戴模块之间通过电信号双向互连；通过分别在不同的施工人员的头盔上设置摄像头，通过实时监测施工人员的眼部特征、唇部特征进行疲劳程度的综合判断，传输至总控中心进行判断，从而实时自动判断出各个施工人员的疲劳程度以及疲劳的人数。

主权利要求：
1.一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，其特征在于，包括佩戴模块以及总控中心，所述佩戴模块为多个，分别安装于不同施工人员的安全帽上；所述总控中心与佩戴模块之间通过电信号双向互连；
所述佩戴模块包括卡接条（6）、摄像头（1）、扬声器（2）以及佩戴控制系统；所述摄像头（1）以及扬声器（2）分别与所述佩戴控制系统电连接，所述佩戴控制系统安装于壳体（3）的内部，所述摄像头（1）、扬声器（2）以及壳体（3）分别与卡接条（6）相固定；
所述佩戴控制系统包括第一微处理器、第一控制单元以及第一信号收发系统，所述摄像头（1）与所述第一微处理器电连接，所述第一微处理器与第一控制单元电连接，所述第一控制单元与所述第一信号收发系统电连接，所述扬声器（2）与所述第一控制单元电连接；所述第一信号收发系统与所述总控中心通过电信号双向互连；
所述总控中心包括第二信号收发系统以及第二控制单元，所述第二信号收发系统与所述第一信号收发系统电连接；
所述的一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统的使用方法包括以下步骤：
步骤1：施工人员将卡接条（6）安装于安全帽上，使摄像头（1）对准眼部，扬声器（2）位于施工人员的耳侧；
步骤2：将施工人员按照工作的危险程度分为初级、中级以及高级；
步骤2中危险程度分级具体方法为：文员或者其他不在施工现场的人员为初级，不操作机械的现场施工人员为中级，操作机械的现场施工人员为高级；
步骤3：摄像头（1）识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数之后传输至第一微处理器，第一微处理器将图像信号转换为电信号，通过电信号传输至第一控制单元，第一控制单元进行数据处理后将信号传输至第一信号收发系统从而将信号传输至总控中心；
步骤4：第二控制单元对测得的数据进行分析，将施工人员的疲劳级别分为疲劳1 4级；
~
步骤5：将施工人员的疲劳级别与施工人员工作的危险程度进行综合判断，将施工人员的疲劳风险级别分为风险1 4级；
~
步骤5所述的将施工人员的疲劳级别与施工人员工作的危险程度进行综合判断的方法为乘以危险系数法：其中初级的危险系数为0.5，中级的危险系数为1，高级的危险系数为
1.5；在原有的疲劳级别的基础上乘以危险系数再进行疲劳级别的判断，四舍五入保留整数，从而得到风险级别；
步骤6：控制中心将判断得到的信号传输回至佩戴模块，第一控制单元控制扬声器（2）发出提示音，提示施工人员及时调整状态；
步骤7：控制中心将判断得到的信号传输回至被判定为疲劳施工人的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督；
步骤7所述的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督，应当是风险级别小于1级的离其需被提醒的施工人员最近的施工人员；
安全帽上设置有储水腔以及喷头，喷头对准施工人员的面部，壳体的内部设置有电源，喷头与所述电源电连接，喷头还与第一控制单元电连接；第一控制单元接收到第二信号收发系统传来的风险级别，当风险级别为1级以及2级的时候，扬声器发出提示音，提醒施工人员清醒；当风险级别为3级的时候，扬声器发出声音，并且在疲劳施工人的最近一个施工人员收到指令提醒离他最近的施工人员；当风险级别为4级的时候，扬声器发出声音，并且在疲劳施工人的最近一个施工人员收到指令提醒离他最近的施工人员，喷头喷出水雾，能够第一时间将疲劳的施工人员唤醒，避免产生更加危险的情况。
2.根据权利要求1所述的一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，其特征在于，步骤
3第一控制单元的内部安装有AdaBoost人脸识别系统，用于识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数。
3.根据权利要求2所述的一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，其特征在于，步骤
3所述的识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数的步骤是：步骤301：分别录入每位施工人员的身份信息，并对应录入他们的眼部特征，眼部特征包括眼睛的形状以及自然条件下的开合程度；
步骤302：通过摄像头（1）将施工人员的面部特征以及眼部特征通过微处理器由图像信号传输转变为电信号，传输至第一控制单元；
步骤303：AdaBoost人脸识别系统分别将施工人员的眼部特征与系统录入的眼部特征进行对比，得到眼部的闭合程度以及单位时间范围t1内的眼球闭合次数n1，其中眼球闭合的时间高于预设时间t2才会计入眼球闭合次数；AdaBoost人脸识别系统分别对施工人员的唇部开合次数以及开合程度进行综合记录判断，从而判断出哈欠的次数，传输至总控中心进行分析。
4.根据权利要求1所述的一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，其特征在于，步骤
4中所述的第二控制单元对测试的数据进行分析的具体步骤为：
步骤401：第二信号收发系统接收到第一控制单元通过第一信号收发系统传输的信号，第二信号收发系统将信号传输至第二控制单元，第二控制单元对收到的眼部的闭合程度信息、眼球闭合次数信息以及唇部开合次数信息进行分析；
步骤402：当其中一项信息超过设定阈值的时候，判断为疲劳1级，当其中两项信息超过阈值的时候，判断为疲劳2级，当其中三项皆超过阈值的时候，判断为疲劳3级，当眼球闭合的时间长于t3的时候，判断为疲劳4级；其中t3≥1s。 说明书 : 一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统技术领域[0001] 本发明属于疲劳监测管理技术领域，具体涉及一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统。背景技术[0002] 作业疲劳一般可分为生理疲劳和心理疲劳两类，生理疲劳一般是因为个体在作业过程中生理系统发生了变化，进而造成作业能力的降低，分为全身性疲劳和局部性疲劳，而心理疲劳又被称为是精神疲劳，是作业者的心理系统在一定作业状态下发生变化，导致作业能力出现下降的一种现象，生理疲劳和心理疲劳之间一般可以进行相互的影响和转化，工程施工不仅容易受到自然环境的影响，容易让工人处在恶劣的条件下，它还具有多工种和多工序的特点，需要涉及到多个方面的内容，因此比较容易出现施工冲突的问题，使得施工管理变得比较复杂和困难，增加了大量的不安全因素，这些都容易导致疲劳心理；在工程施工中手工操作的作业是比较多的，劳动强度也比较大，工人会耗费比较多的体力，而且，多是露天施工，受气候条件影响较大，再加上赶进度的问题，工人就可能在高强度的工作中持续更长时间，从而易使人出现过度疲劳；在工程施工中，工期问题是比较常见的，大部分的企业为了追求经济性，经常会出现赶进度的现象，因此就要提高施工人员的工作强度，这样就会把原本的规划好的施工工艺、施工顺序以及作业时间和作业人数打乱，也容易造成施工人员的疲劳；工程行业正在凸显用工荒的现象和施工人员的整体素质参差不齐，这都非常容易影响到作业人员的心理状态和工作动机，一般来说，劳动热情如果比较大，主观疲劳的感受就会越小，反之就是容易出现主观疲劳，对于施工人员来说，工作动机、心情、素质这些都会对其工作完成度和质量产生影响，继而影响到其疲劳感。[0003] 现有的对工程施工人员的疲劳状态还处于初步的人工测评阶段，大多依赖于施工人员本人或者施工管理人员的人工调控，因此缺少一种能够在施工用工的过程中实时对施工人员进行疲劳监控以及预警的系统以及疲劳监测方法。发明内容[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统，通过分别在不同的施工人员的头盔上设置摄像头，通过实时监测施工人员的眼部特征、唇部特征进行疲劳程度的综合判断，传输至总控中心进行判断，从而实时自动判断出各个施工人员的疲劳程度以及疲劳的人数。[0005] 本发明采用的技术方案如下：[0006] 一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，包括佩戴模块以及总控中心，所述佩戴模块为多个，分别安装于不同施工人员的安全帽上；所述总控中心与佩戴模块之间通过电信号双向互连。[0007] 优选的，所述佩戴模块包括卡接条、摄像头、扬声器以及佩戴控制系统；所述摄像头、扬声器分别与所述佩戴控制系统电连接，所述佩戴控制系统安装于壳体的内部，所述摄像头、扬声器以及壳体分别与卡接条相固定。[0008] 优选的，所述佩戴控制系统包括第一微处理器、第一控制单元以及第一信号收发系统，所述摄像头与所述第一微处理器电连接，所述第一微处理器与第一控制单元电连接，所述第一控制单元与所述第一信号收发系统电连接，所述扬声器与所述第一控制单元电连接；所述第一信号收发系统与所述总控中心通过电信号双向互连。[0009] 优选的，所述总控中心包括第二信号收发系统以及第二控制单元，所述第二信号收发系统与所述第一信号收发系统电连接。[0010] 一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法，包括以下步骤：[0011] 步骤1：施工人员将卡接条安装于安全帽上，使摄像头对准眼部，扬声器位于施工人员的耳侧；[0012] 步骤2：将施工人员按照工作的危险程度分为初级、中级以及高级；[0013] 步骤3：摄像头识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数之后传输至第一微处理器，第一微处理器将图像信号转换为电信号，通过电信号传输至第一控制单元，第一控制单元进行数据处理后将信号传输至第一信号收发系统从而将信号传输至总控中心；[0014] 步骤4：第二控制单元对测得的数据进行分析，将施工人员的疲劳级别分为疲劳1~4级；[0015] 步骤5：将施工人员的疲劳级别与施工人员工作的危险程度进行综合判断，将施工人员的疲劳风险级别分为风险1 4级；~[0016] 步骤6：控制中心将判断得到的信号传输回至佩戴模块，第一控制单元控制扬声器（2）发出提示音，提示施工人员及时调整状态；[0017] 步骤7：控制中心将判断得到的信号传输回至被判定为疲劳施工人的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督。[0018] 优选的，步骤2中危险程度分级具体方法为：文员或者其他不在施工现场的人员为初级，不操作机械的现场施工人员为中级，操作机械的现场施工人员为高级。[0019] 优选的，步骤3第一控制单元的内部安装有AdaBoost人脸识别系统，用于识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数。[0020] 优选的，步骤3所述的识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数的步骤是：[0021] 步骤301：分别录入每位施工人员的身份信息，并对应录入他们的眼部特征，眼部特征包括眼睛的形状以及自然条件下的开合程度；[0022] 步骤302：通过摄像头将施工人员的面部特征以及眼部特征通过微处理器由图像信号传输转变为电信号，传输至第一控制单元；[0023] 步骤303：AdaBoost人脸识别系统分别将施工人员的眼部特征与系统录入的眼部特征进行对比，得到眼部的闭合程度以及单位时间范围t1内的眼球闭合次数n1，其中眼球闭合的时间高于预设时间t2才会计入眼球闭合次数；AdaBoost人脸识别系统分别对施工人员的唇部开合次数以及开合程度进行综合记录判断，从而判断出哈欠的次数，传输至总控中心进行分析。[0024] 优选的，步骤4中所述的第二控制单元对测试的数据进行分析的具体步骤为：[0025] 步骤401：第二信号收发系统接收到第一控制单元通过第一信号收发系统传输的信号，第二信号收发系统将信号传输至第二控制单元，第二控制单元对收到的眼部的闭合程度信息、眼球闭合次数信息以及唇部开合次数信息进行分析；[0026] 步骤402：当其中一项信息超过设定阈值的时候，判断为疲劳1级，当其中两项信息超过阈值的时候，判断为疲劳2级，当其中三项皆超过阈值的时候，判断为疲劳3级，当眼球闭合的时间长于t3的时候，判断为疲劳4级；其中t3≥1s。[0027] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：[0028] 1.通过分别在不同的施工人员的头盔上设置摄像头，通过实时监测施工人员的眼部特征、唇部特征进行疲劳程度的综合判断，传输至总控中心进行判断，从而实时自动判断出各个施工人员的疲劳程度以及疲劳的人数；[0029] 2.通过控制中心将信号传输回至佩戴模块，从而第一控制单元控制扬声器发出提示音，能够及时帮施工人员调整工作的状态，避免施工人员在施工的时候产生危险；[0030] 3.通过将危险程度分为三个等级，从而提高对于疲劳程度的判断针对性，比如并不危险的岗位，判断出疲劳的风险程度就低于高疲劳风险的工作岗位；[0031] 4.控制中心将判断得到的信号传输回至被判定为疲劳施工人的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督，能够使疲劳作业的施工人员能够迅速清醒，与此同时，其他的施工人员还能够持续对疲劳的施工人员进行监督，避免他们再次陷入疲劳状态，直至施工人员当天的施工工作完成。附图说明[0032] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：[0033] 图1是本发明中一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法及系统结构示意图；[0034] 图2是本发明中佩戴模块安装在头盔上的结构示意图；[0035] 图3是本发明中佩戴模块的结构示意图。[0036] 附图标记：[0037] 1‑摄像头、2‑扬声器、3‑壳体、6‑卡接条。具体实施方式[0038] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和标示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。[0039] 在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0040] 下面结合图1 3对本发明作详细说明。~[0041] 实施例1[0042] 参照图2 图3，一种工程施工人员疲劳作业监测警示系统，包括佩戴模块以及总控~中心，所述佩戴模块为多个，分别安装于不同施工人员的安全帽上；所述总控中心与佩戴模块之间通过电信号双向互连。[0043] 优选的，所述佩戴模块包括卡接条6、摄像头1、扬声器2以及佩戴控制系统；所述摄像头1以及扬声器2分别与所述佩戴控制系统电连接，所述佩戴控制系统安装于壳体3的内部，所述摄像头1、扬声器2、以及壳体3分别与卡接条6相固定。[0044] 优选的，所述佩戴控制系统包括第一微处理器、第一控制单元以及第一信号收发系统，所述摄像头1分别与所述第一微处理器电连接，所述第一微处理器与第一控制单元电连接，所述第一控制单元与所述第一信号收发系统电连接，所述扬声器2与所述第一控制单元电连接；所述第一信号收发系统与所述总控中心通过电信号双向互连。[0045] 优选的，所述总控中心包括第二信号收发系统以及第二控制单元，所述第二信号收发系统与所述第一信号收发系统电连接。[0046] 实施例2[0047] 一种工程施工人员疲劳作业监测警示方法，参照附图1，包括以下步骤：[0048] 步骤1：施工人员将卡接条6安装于安全帽上，使摄像头1对准眼部，扬声器2位于施工人员的耳侧；[0049] 步骤2：将施工人员按照工作的危险程度分为初级、中级以及高级；[0050] 步骤3：摄像头1识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数之后传输至第一微处理器，第一微处理器将图像信号转换为电信号，通过电信号传输至第一控制单元，第一控制单元进行数据处理后将信号传输至第一信号收发系统从而将信号传输至总控中心；[0051] 步骤4：第二控制单元对测得的数据进行分析，将施工人员的疲劳级别分为疲劳1~4级；[0052] 步骤5：将施工人员的疲劳级别与施工人员工作的危险程度进行综合判断，将施工人员的疲劳风险级别分为风险1 4级；~[0053] 步骤6：控制中心将判断得到的信号传输回至佩戴模块，第一控制单元控制扬声器2发出提示音，提示施工人员及时调整状态；[0054] 步骤7：控制中心将判断得到的信号传输回至被判定为疲劳施工人的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督。[0055] 优选的，步骤2中危险程度分级具体方法为：文员或者其他不在施工现场的人员为初级，不操作机械的现场施工人员为中级，操作机械的现场施工人员为高级。[0056] 优选的，步骤3第一控制单元的内部安装有AdaBoost人脸识别系统，用于识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数。[0057] 优选的，步骤3所述的识别施工人员的眼球活跃度、眼球闭合度以及单位时间内的哈欠次数的步骤是：[0058] 步骤301：分别录入每位施工人员的身份信息，并对应录入他们的眼部特征，眼部特征包括眼睛的形状以及自然条件下的开合程度；[0059] 步骤302：通过摄像头1将施工人员的面部特征以及眼部特征通过微处理器由图像信号传输转变为电信号，传输至第一控制单元；[0060] 步骤303：AdaBoost人脸识别系统分别将施工人员的眼部特征与系统录入的眼部特征进行对比，得到眼部的闭合程度以及单位时间范围t1内的眼球闭合次数n1，其中眼球闭合的时间高于预设时间t2才会计入眼球闭合次数；AdaBoost人脸识别系统分别对施工人员的唇部开合次数以及开合程度进行综合记录判断，从而判断出哈欠的次数，传输至总控中心进行分析。[0061] 优选的，步骤4中所述的第二控制单元对测试的数据进行分析的具体步骤为：[0062] 步骤401：第二信号收发系统接收到第一控制单元通过第一信号收发系统传输的信号，第二信号收发系统将信号传输至第二控制单元，第二控制单元对收到的眼部的闭合程度信息、眼球闭合次数信息以及唇部开合次数信息进行分析；[0063] 步骤402：当其中一项信息超过设定阈值的时候，判断为疲劳1级，当其中两项信息超过阈值的时候，判断为疲劳2级，当其中三项皆超过阈值的时候，判断为疲劳3级，当眼球闭合的时间长于t3的时候，判断为疲劳4级。[0064] 实施例3[0065] 与实施例2不同的是，本实施例中，眼部的闭合程度的判断步骤为：[0066] 步骤a：在初始录入施工人员的正常睁眼时的眼部间距为m1；[0067] 步骤b：施工的时候实时监测到眼部间距为m2；[0068] 步骤c：眼部闭合程度=（m1‑m2）/m1。[0069] 实施例4[0070] 与实施例2不同的是，步骤5所述的根据施工人员工作的危险程度进行综合判断的方法为乘以危险系数法：其中初级的危险系数为0.5，中级的危险系数为1，高级的危险系数为1.5；在原有的疲劳级别的基础上乘以危险系数再进行疲劳级别的判断，四舍五入保留整数，从而得到风险级别。[0071] 实施例5[0072] 与实施例2不同的是，步骤7所述的最近一个施工人员的佩戴模块让其进行监督，应当是风险级别小于1级的离其需被提醒的施工人员最近的施工人员。[0073] 实施例6[0074] 与实施例1不同的是，安全帽上设置有储水腔以及喷头，喷头对准施工人员的面部，壳体的内部设置有电源，喷头与所述电源电连接，喷头还与第一控制单元电连接；第一控制单元接收到第二信号收发系统传来的风险级别，当风险级别为1级以及2级的时候，扬声器发出提示音，提醒施工人员清醒；当风险级别为3级的时候，扬声器发出声音，并且在疲劳施工人的最近一个施工人员收到指令提醒离他最近的施工人员；当风险级别为4级的时候，扬声器发出声音，并且在疲劳施工人的最近一个施工人员收到指令提醒离他最近的施工人员，喷头喷出水雾，能够第一时间将疲劳的施工人员唤醒，避免产生更加危险的情况。[0075] 需要说明的是：[0076] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-05-23

专利公开日期：2024-10-08

专利公告号：CN118247918B