[0001] 本发明涉及高空作业安全技术领域，具体涉及一种基于物联网的高空失保监测方法和系统。

[0002] 在建筑和电网等领域中经常涉及高空作业，高空作业具备相当程度的危险性，需要为作业人员设置充足的保护，以保证人身安全。

[0003] 目前，针对高空作业人员，在其进行高空作业时，时常需要佩戴智能安全帽或者智能安全带等智能保障设备，这些智能保障设备可以实时的将运行状态通过物联网传输到远程终端，从而使得远程终端可以对作业人员进行监督以及出现险情时及时进行援救。

[0004] 以专利号为CN116453293A的一种输电杆塔高空作业告警装置为例，该文献主要包括作业端、地面端和云数据平台，作业端采用传感器监测挂钩在输电杆塔上的悬挂状态，并生成对应的电信号传输至主控板，主控板控制第一告警模块根据电信号发出对应的第一告警信息，并通过信号发射器将电信号发送至地面端的无线信号模块，控制板控制第二告警模块按照接收到的电信号发出第二告警信息，并通过物联网模块将第二告警信息和定位模块采集的作业位置信息发送至云数据平台，云数据平台用于对第二告警信息和作业位置信息进行统计分析生成作业报告。在整个输电杆塔高空作业告警过程中，对双挂钩联合红外线传感器和压力传感器进行挂钩悬挂状态识别，提高了识别判断准确率。

[0005] 该文献公开了利用物联网对一个高空作业人员的两个挂钩进行安全监测的方案，从而及时在挂钩出现问题时通过物联网进行预警。然而，这种方案至少存在以下三种问题：

[0006] 1)只交代了对单个高空作业人员的挂钩检测，没有提及任何的一机多控的特征，不符合实际中一个终端往往需要对多个使用端同时监测并区分的情况；

[0007] 2)进行物联网传输时，没有交代详细的物联网方案，目前，以主流的4G/5G物联网方案而言，可以实现大数据的远距离物联网传输，但是过于依赖运营商网络基站且功耗较高；并且，对于高空作业而言，虽然可能会在一个时间进行一机多控，但是每个终端实际覆盖的距离往往不会过远，因为一旦过远，中间流程和耗时增加，这会导致实时监测的效果变得很差，延迟会很高，因此，选用能够覆盖中短距离的物联网技术才是更合适的方案；

[0008] 3)远程终端和智能安全设备主要是监测设备使用情况，进而判别使用者是否出现问题，这种判别效果过于单一，难以满足复杂的实际操作环境，相应的对使用者的监测保护也不够全面。

[0037] 下面将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详细的描述。

[0038] 实施例一

[0039] 如图4一种基于物联网的高空失保监测方法的流程图；如图1一种基于物联网的高空失保监测系统的结构示意图；结合图1和图2所示该物联网通信是远程终端基于lora通信对多个高空作业人员进行远程监测，以保障其安全。

[0040] 所述方法包括如下步骤：

[0041] S1、利用每个智能挂钩获取对应用户的多个特征参数，再将每个智能挂钩的多个特征参数、每个智能挂钩的开关状态和标识符作为每个第一数据传输到lora网关中；其中，每个用户均使用两个智能挂钩。

[0042] 在步骤S1中每个智能挂钩获取的多个特征参数至少包括体温、高度、运动状态和风力，每个特征参数均可以设置相应类型的传感器进行采集。以电网的高空作业为例，高空作业人员配套有相应的安全规范标准，在不同高度和不同风力情况下的安全规范均有相应的不同，因此获取高度和风力的数据，可以作为判断用户是否处于危险操作情况下的部分判断参数；运动状态则事关用户的当前状态，一旦运动状态处于来回运转或其他无序运转的情况，往往表明相应的用户目前处于危险情况中；可选地，运动状态可以为用户的速度变化量；体温则是监测用户当前的体温状况，避免出现高温中暑等意外情况。

[0043] 如图2所示是一种智能安全挂钩内部的结构示意图，在步骤S1中的每个智能挂钩结构均相同，每个智能挂钩中均设置有触点开关、锁止组件、MCU、多个传感器、语音模块、电池和lora终端。

[0044] 触点开关用于对锁止组件进行开关控制，即触点开关能够对锁止组件进行打开和关闭。

[0045] 多个传感器例如温度传感器和高度传感器等等，均是用于获取多个特征参数并传输到MCU中；MCU内置有该挂钩对应的标识符，相当于是该挂钩对应的序号，用于后续传输数据时进行区分，例如，用户1使用智能挂钩11和12，用户2使用智能挂钩21和22,......,用户N使用智能挂钩N1和N2，N为大于2的正整数；MCU用于获取锁止组件的开关状态或对锁止组件进行控制，MCU还用于控制语音模块进行语音提醒以及用于对lora终端进行交互；电池可以采用可充电电池，用于对多个传感器、MCU、语音模块和lora终端供电。

[0046] 此外，需要说明的是，对任意一个用户而言，对应的两个智能挂钩在被使用之前是可以利用触点开关进行随意的开关控制的，但是在用户使用两个智能挂钩系安全带到身上并达到高空后，此时，两个智能挂钩才会在远程终端的控制下正式运转。在正式运转后，以用户1使用智能挂钩11和12为例，两个挂钩均处于关闭状态，在用户到达某个位置后，需要解开一个挂钩再开始执行工作，此时，用户1按动触点开关，依据触点开关、锁止组件、MCU、lora模块、lora网关和服务器的顺序，最终将请求传至远程终端，远程终端发现当前两个智能挂钩均关闭，符合安全规范，于是允许该操作，将允许指令作为第二数据，原路传输回MCU，MCU再控制打开锁止组件。

[0047] 步骤S1中每个用户佩戴的两个智能挂钩之间设置有防双解机制和强制双解机制，其中，防双解机制用于控制每个用户对应的两个智能挂钩中至少有一个处于关闭状态，用于保障用户身上在正常情况下能至少有一个智能挂钩在正常运转。强制双解机制用于应对部分紧急情况，使得每个用户能够强制打开对应的两个智能挂钩，在触点开关被用户长按的时间达到强制打开时间时，锁止组件将被强制打开。高空作业人员在长期工作后，有可能会遇到需要同时打开自己身上两个智能安全挂钩的情况，例如，在高空中两个挂钩同时卡死而无法脱身的情况，或者是高空工作人员已经非常接近地面甚至已经到达地面时两个挂钩却均无法打开的情况等；此时，由于在远程终端的控制下，默认是无法同时打开两个智能安全挂钩的，因此，设置强制打开机制，使得高空作业人员在特定情况下避免出现锁死而无法脱身的情况。

[0048] 进一步地，在系统的实际运行过程中，可能出现系统部分设备异常、停电和受到短暂电磁干扰等特殊的异常情况时，远程终端暂时无法传输数据，导致用户无法脱身，因此，还可以继续针对强制打开机制进行细分，其一，在长按触点开关到第一时间时，例如长按30秒时，远程终端接收到该强制请求，允许两个智能安全挂钩强制同时打开；其二，在长按触点开关到第一时间时，例如长按30秒时，远程终端无任何响应，此时，继续长按，直至到第二时间，例如60秒时，两个智能挂钩自行强制打开，从而让用户能够脱身。

[0049] S2、在混合加密单元的加密条件下，利用服务器接收步骤S1的lora网关中的每个第一数据，再传输到远程终端。混合加密单元可以采用采用RSA加密和AES加密的混合加密方式，对服务器传输的数据进行加密。在传输的任意两端中，发送数据的一端先利用AES加密对传输的数据进行AES加密，然后再用RSA加密对AES加密对应的密钥进行二次加密和管理，接收数据的一端则依据密钥进行解密，最后再还原被加密的数据。

[0050] 由于lora通信本身就不属于公开网，受到攻击的可能性远远低于4G/5G等公开网，再加上使用了混合加密的方式进行进一步安全保障，足以保障数据传输的安全性。

[0051] S3、远程终端基于步骤S2中的每个第一数据，获取到每个用户对应的两个智能挂钩的每个特征参数和每个开关状态，计算出存在险情的每个用户并生成每个第二数据，将每个第二数据发送给存在险情的每个用户对应的每个智能挂钩。

[0052] 在步骤S3中远程终端获得每个第一数据后，基于每个标识符识别出每个用户对应的两个智能挂钩，分别对每个用户对应的两组多个特征参数和两个开关状态进行计算，获得每个用户对应的计算结果，依据每个计算结果判断对应的用户是否存在险情。

[0053] 如图3所示一种远程终端的结构示意图，远程终端中设置有分析鉴别单元、计算单元、存储单元、模式转换单元和控制单元；分析鉴别单元用于区分出每个用户对应的两个智能挂钩；计算单元用于对每个用户对应的两组多个特征参数和两个开关状态进行计算，获得每个计算结果；存储单元用于存储计算结果、每个第一数据和每个第二数据；控制单元用于远程终端的操作人员控制是否向智能挂钩发送每个第二数据；模式转换单元用于控制远程终端的运行状态，模式转换单元设置有停止模式、睡眠模式、待机模式和正常运转模式。

[0054] 一种基于物联网的高空失保监测系统，包括多个智能挂钩、lora网关、服务器、混合加密单元和远程终端；其中，每个智能挂钩均用于获取对应用户的多个特征参数，再将每个智能挂钩的多个特征参数、每个智能挂钩的开关状态和标识符作为每个第一数据传输到lora网关中，每个用户均使用两个智能挂钩；lora网关用于将每个第一数据传输搭配服务器；服务器在混合加密单元的加密下将每个第一数据传输至远程终端；远程终端用于对每个第一数据进行计算，获得每个用户对应的每个计算结果并确定出存在险情的每个用户后，向存在险情的每个用户对应的智能挂钩发送每个第二数据。该系统的详细优点可以参考上述一种基于物联网的高空失保监测方法中的具体描述，此处不再赘述。

[0055] 综上所述，本发明利用lora通信作为远程终端对多组智能挂钩的安全控制，无需依赖运营商基站，再结合多种工作模式，大大降低了功耗；还能够准确识别每个用户对应的两个智能挂钩，实现一机多控；同时，增设AES加密单元来对控制过程进行数据加密，在lora通信本身作为非公开网的安全性基础上，进一步提升数据传输的安全性；此外，同时设置防双解机制和强制打开机制，避免在面临紧急情况时高空作业人员出现无法脱身的情况，更便于用户实际使用，具有显著的进步性。

[0056] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

[0057] 实施例二

[0058] 本实施例是在实施例一基础上的改进。

[0059] 基于物联网的高空失保监测方法，还包括如下步骤：

[0060] S4.锁止组件收到打开或解锁信号时，MCU判断打开或解锁信号是高空作业人员现场触发还是远程终端远程触发；

[0061] S5.MCU判断打开或解锁信号是高空作业人员现场触发时，MCU判断高空作业任务是单人还是多人；当高空作业任务是单人时，MCU通过语音模块询问是否确定需要打开或解锁锁止组件时，当语音模块收到“是”的答复时，MCU打开或解锁锁止组件；当语音模块未在预设时间收到答复时，MCU向远程终端自动报警，远程终端通过判断高空作业人员的高度传感器和/或温度传感器的数据值在设定时间内变化是否超过设定阈值而进行声光示警并安排救援；超过设定阈值时远程终端进行声光示警并安排救援；未超过设定阈值时远程终端通过MCU的语音模块进行设定次数的“是否安全”的询问，超过设定次数未收到答复时，远程终端进行声光示警并安排救援；

[0062] 当高空作业任务是多人时，MCU与远程终端通讯，并由远程终端控制多个作业人员的智能安全挂钩的语音模块询问“是否误碰其它作业人员的触点开关”，当有语音模块收到“是”的答复时，远程终端关闭或者闭锁所述打开或解锁信号；当在设定时间未有语音模块收到“是”的答复时，远程终端通过MCU的语音模块进行设定次数的“是否安全”的询问，超过设定次数未收到答复时，远程终端进行声光示警并安排救援；

[0063] 可选地，当高空作业任务是多人时，MCU与远程终端通讯，并由远程终端控制多个作业人员的智能安全挂钩的语音模块询问“是否有其它作业人员操作触点开关”，当有语音模块收到“是”的答复时，远程终端关闭或者闭锁所述打开或解锁信号；当在设定时间未有语音模块收到“是”的答复时，远程终端通过MCU的语音模块进行设定次数的“是否安全”的询问，超过设定次数未收到答复时，远程终端进行声光示警并安排救援；

[0064] 设定时间可以为1‑20s，高度传感器的设定阈值可以为2‑30m，温度传感器的设定阈值可以为1‑10℃；本实施例考虑高空作业时如果作业人员发生高度突变或者温度突变，为避免作业人员危险，由远程终端通过判断高空作业人员的高度传感器或温度传感器的数据值在设定时间内变化是否超过设定阈值而进行声光示警并安排救援，提高安全性。

[0065] 可选地，设定次数可以为2‑10次。

[0066] S6.MCU判断打开或解锁信号是远程终端远程触发时，MCU通过lora终端将挂钩对应的标识符进行加密得到一次加密信号，MCU将所述一次加密信号传输到远程终端，若未在预设时间收到远程终端的答复或者远程终端未发送上传所述一次加密信号指令，则MCU关闭或者闭锁所述打开或解锁信号。

[0067] 通过一次加密信号防止网络攻击造成的锁止组件收到打开或解锁信引起的安全事故。

[0068] 可选地，为进一步提高安全阈值，MCU通过lora终端将所述第一数据的数据值加密得到二次加密信号，MCU将所述二次加密信号传输到远程终端，若未在预设时间收到远程终端的答复或者远程终端未发送上传所述二次加密信号指令或者远程终端解码的高度传感器和/或温度传感器的数据值与存储单元中的数据不同时，则MCU关闭或者闭锁所述打开或解锁信号。

[0069] 在遭受网络攻击时，攻击方并不不能获知第一数据的构成，因而无法破解二次加密信号，因此提高了安全性。

[0070] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。