技术领域
[0001] 本公开的实施例涉及高空作业技术领域，尤其涉及一种高空平台安全带连接监测装置。
相关背景技术
[0002] 为确保高空作业人员人身安全，作业人员应穿戴坠落悬挂安全带，一般坠落悬挂安全带1（下文简称“安全带”），由系带10、安全绳11、连接器12组成（如图1所示）。高空作业平台上备有系安全带或绳索的挂点2。挂点2上一般设置有牢固可靠的安全挂环或安全挂钩这样的挂点装置21。进入高空作业平台后，作业人员将已穿戴好在身上的坠落悬挂安全带1上的安全绳11通过连接器12与挂设在高空作业平台内固定挂点2上的挂点装置21连接。
[0003] 在实际作业过程中，往往出现如下几种问题：1. 由于高空作业平台（工作斗）内空间有限，当有多个作业人员作业时，由于每个作业人员都需要将安全带的安全绳挂接在挂点上，则在有限空间移动作业时，多个安全绳之间互相干涉，造成施工不便。这时，作业人员会有意或无意的没有按规范正确有效连接安全带连接器与挂点，仅仅佩戴安全带而未正确有效与挂点进行连接，就直接在高空作业平台开展作业，存在安全隐患。2. 由于安全带与挂点连接装置的连接通常在高空作业平台，位于地面的工作负责人在地面因为视角受限，无法实时通过目视观测来确认作业人员是否将安全带的安全绳与挂点装置连接，则无法有效实施安全监测职责。3.当有多个高空作业需要由一个工作负责人进行监控时，无法确保能随时实时监测到所有作业人员是否都按规范使用安全带。
[0004] 基于上述问题，需要设计一种监测装置，能够实时监测安全带的连接器与挂点的连接状态。
[0005] 现有技术利用设置在挂钩上的压力传感器监测安全带上多个卡扣组件的使用状态，当挂接到挂点上后，挂钩在重力作用下压力传感器会监测到压力信号，继而监测挂钩使用状态。但此方式下，压力传感器必须感受到压力才会判定挂钩与挂点连接。对于已连接但不存在压力的情况下，则会误判挂钩未在使用状态。若压力传感器感受到其他因素造成的压力时，也会对挂钩使用状态进行误判。此外，对于安全带使用人员身份未进行识别，即存在非法无工作资质人员使用安全带进行高空作业的风险。实用新型内容
[0006] 本公开的实施例提供了一种高空平台安全带连接监测装置，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。
[0007] 为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0008] 根据本公开的第一方面，提供了一种高空平台安全带连接监测装置，包括子机、设于子机上的连接构件；所述子机一端用于与高空平台上的挂点连接，另一端通过连接构件与安全带的连接器连接；所述子机用于监测所述连接构件与所述连接器是否有效连接。
[0009] 本公开实施例在挂点和安全带的连接器之间增设子机；利用子机监测连接构件与连接器的连接状态，来监测安全带与高空平台挂点是否有效可靠连接。子机可利用已有影像识别技术或开关信号识别技术来确定其与安全带连接器的连接状态。
[0010] 本公开实施例不受外部压力影响而干扰监测效果。
[0011] 此外，连接构件起中间桥梁作用，负责连接高空平台上挂点与作业人员佩戴的安全带，是高空作业平台上挂点的机械延伸，起硬连接和抗坠落冲击作用。
[0012] 在一些实施例中，所述子机内设置有图像采集器和监测模块，所述图像采集器用于采集连接构件影像，所述监测模块用于识别所述连接构件影像中所述连接构件与所述连接器的连接状态。
[0013] 在一些实施例中，所述子机内设置有监测模块，所述监测模块用于识别所述连接构件与所述连接器连接与否的开关信号，以确定所述连接构件与所述连接器的连接状态。
[0014] 在一些实施例中，所述连接构件上设有光电开关或机械开关，当所述连接器挂接在所述连接构件上时，所述光电开关或所述机械开关被触发，所述子机识别到所述连接器与所述连接构件连接。
[0015] 在一些实施例中，高空平台安全带连接监测装置还包括设于安全带上的身份芯片，所述子机内设置有读卡器，所述读卡器用于识别所述身份芯片，以识别作业人员身份数据。
[0016] 在一些实施例中，所述身份芯片通过承载件设置在所述连接器上；或者，所述连接器上开设有用于容置所述身份芯片的凹槽或通孔。
[0017] 在一些实施例中，高空平台安全带连接监测装置还包括设于安全带上的身份标识，所述子机内设置有图像采集器和监测模块，所述图像采集器用于采集包含所述身份标识的影像，并由所述监测模块识别所述影像，以识别作业人员身份数据。
[0018] 在一些实施例中，高空平台安全带连接监测装置还包括连接配件，所述子机一端通过所述连接配件连接高空平台上的挂点。
[0019] 在一些实施例中，所述连接配件包括连接绳和具有常闭活门并带有防拆结构的连接扣，所述连接扣用于连接挂点，所述连接绳用于连接所述连接扣和所述子机；或者，所述连接配件包括带有保险装置的连接扣，所述连接扣用于连接所述挂点和所述子机；或者，所述连接配件包括连接绳和带有保险装置的连接扣，所述连接扣用于连接挂点，所述连接绳用于连接所述连接扣和所述子机。
[0020] 在一些实施例中，高空平台安全带连接监测装置还包括子机盒，当高空平台为工作斗时，所述子机盒挂接在所述工作斗上；所述子机盒用于容置所述子机。
具体实施方式
[0042] [01]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0043] 在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本公开的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本公开的限制。
[0044] [02]现有技术中主要监测安全带是否穿戴在工作人员身上，并未考虑安全带与是否与挂点有效连接。为此，本公开实施例提供一种高空作业安全带连接监测装置。
[0045] 下面结合附图来详细说明本公开实施例的一种高空作业安全带连接监测装置。图2示出了本公开实施例的一种高空平台安全带连接监测装置与挂点的连接结构示意图。一种高空平台安全带连接监测装置包括子机3、设于子机上的连接构件31。所述子机3一端与高空平台上的挂点2连接，另一端通过连接构件31与安全带的连接器12连接。所述子机3用于监测所述连接构件31与所述安全带的连接器12是否有效连接。所述挂点2可以是一体成型的中空框架结构，也可以是设置有牢固可靠的安全挂环或安全挂钩或带有引出连接绳的安全挂钩（称为挂点装置）。图2中子机3与挂点2的连接通过挂点装置或者后文所述的连接配件（图中连接配件为连接扣72）实现连接。
[0046] 图3为应用于高处平台上作为区域限制安全带的一种高空平台安全带连接监测装置使用示意图。图中挂点2设置在高处斜坡平台上，子机3通过挂点装置或者后文所述的连接配件(图中连接配件为连接扣72)与挂点2连接。子机3与安全带的连接器12连接。作业人员在佩戴安全带且安全带与挂点有效连接后，利用工作件4进行高空作业。
[0047] 图4为应用于作业斗上的一种高空平台安全带连接监测装置使用示意图。图中挂点2设置在工作斗8上，子机2通过挂点装置或者后文所述的连接配件（图中连接配件为连接扣72）与挂点2连接。子机2与安全带的连接器12连接。作业人员在佩戴安全带且安全带与挂点通过子机有效连接后，在工作斗8上升到特定作业高度进行作业。
[0048] 本公开实施例可通过子机对安全带与高空平台安全带挂点连接状态进行识别。具体实施方式如下：
[0049] 在一种实施方式下，所述子机内设置有图像采集器和监测模块，所述图像采集器用于采集连接构件影像，所述监测模块用于识别所述连接构件影像中所述连接构件与所述安全带的连接器的连接状态。所述图像采集器可以为微型摄像装置，微型摄像装置的摄像头面朝连接构件方向设置，用于采集连接构件的影像。在未连接时，能获取连接构件上的安装孔裸露的影像；在将连接器连接在连接构件上的安装孔时，能获取连接器与安装孔连接的影像。之后影像送入监测模块进行识别。所述监测模块为集成边缘检测算法的控制芯片，能够利用现有图像识别算法识别出连接状态。在检测物体边缘时, 先对其轮廓点进行粗略检测, 然后通过链接规则把原来检测到的轮廓点连接起来, 同时也检测和连接遗漏的边界点及去除虚假的边界。对识别出的图与数据库内连接或者未连接的对照图进行相似度比对，最终输出连接状态结果。
[0050] 在另一种实施方式下，所述子机内设置有监测模块，所述监测模块用于识别所述连接构件与所述安全带的连接器连接与否的开关信号，以确定所述连接构件与所述安全带的连接器的连接状态。具体地，可以在所述连接构件上设有光电开关或机械开关。当所述安全带的连接器挂接在所述连接构件上时，所述光电开关或所述机械开关被触发，所述子机识别到所述安全带的连接器与所述连接构件连接。
[0051] 以图5为例，所述连接构件31上设有机械开关311，例如行程开关或微动开关。在未连接时，该开关未被碰触则处于未触发状态。将连接器与连接构件连接时，连接器扣入连接构件的安装孔312时，会触碰机械开关，则触发机械开关动作，产生的开关信号送入监测模块。所述监测模块为控制芯片，能在获得开关信号后输出处于连接状态的结果。例如，当开关信号为高电平时，即表示连接器与连接构件连接。
[0052] 以图6为例，所述连接构件31上设有光电开关，所述光电开关可以包括发射器和接收器，所述连接构件31设计为具有凹槽313的结构，所述光电开关的发射器和接收器可设置在凹槽的两个相对侧壁上。在未连接时，该开关的发射器发射的光源未被遮挡，则光电开关未被触发。将连接器与连接构件连接时，连接器扣入连接构件的安装孔时，连接器会遮挡光源，接收器未接收到光源，此时光电开关被触发，产生的开关信号送入监测模块。所述监测模块为控制芯片，能在获得开关信号后输出处于连接状态的结果。例如，当开关信号为高电平时，即表示连接器与连接构件连接。
[0053] 如图2，所述连接构件31设于所述子机2一侧。所述子机2的另一侧还设置有另一连接件，该连接件设置连接孔用于连接挂点。为提高连接强度，所述连接构件与连接件可以为一整体结构，例如双孔连接板。所述双孔连接板的两个孔分设于两侧，各自对应子机两侧，分别连接不同对象。当用于连接安全带的连接器时，该板处对应设置上述实施例中的相关结构以进行连接状态识别。连接构件和连接件可连接在所述子机上或者与子机的壳体一同成型。或者，连接构件和连接件可以一体成型后设置在子机上。
[0054] 为便于识别作业人员身份，还在子机上设置身份识别装置，相应地在安全带上也设置可识别的身份信息载体。
[0055] 在一实施方式下，所述子机内设置有读卡器，所述读卡器用于识别设于安全带上的身份芯片，以识别作业人员身份数据。例如，读卡器为RFID读卡器。身份芯片作为身份信息载体，其内含有作业人员的身份信息。所述身份芯片可以为可读写无源芯片。所述可读写无源芯片可设置于安全带的连接器上或者设置在安全带的其他位置，如安全绳或系带。
[0056] 当身份芯片设置在安全带的连接器上，一方面可通过承载件设置在所述安全带的连接器上，另一方面还可以在连接器上开设用于容置所述身份芯片的凹槽或通孔。图7示出了一种承载件6的安装方式，所述承载件6为具有中空扇形结构的保护板，在中空扇形结构61处安装所述身份芯片。进一步，所述扇形两侧边缘为坡型隆起62，避免使用过程中承载件与子机上的连接构件发生直接擦碰，造成芯片损伤。图8示出了另一种承载件6的安装方式，所述承载件6为罩壳结构，该罩壳结构的外表面设置有芯片放置槽61’，身份芯片放置于所述放置槽61’中。进一步，在放置槽61’两侧为坡型隆起62，避免使用过程中芯片放置槽与机上的连接构件发生直接擦碰，造成芯片损伤。无论哪一种方式，所述承载件可拆卸或永久的设置在安全带的连接器上，连接方式可以采用卡合、焊接、螺栓、粘接固定等多种形式。图9示出了不采用承载件的安装方式。在连接器12上开设通孔121或者凹槽，所述身份芯片放置于所述通孔或凹槽内，之后利用耐磨封胶将身份芯片固定在通孔或凹槽内。
[0057] 在另一实施方式下，所述子机内设置有图像采集器和监测模块，所述图像采集器用于采集包含设于安全带上的身份标识的影像，并由所述监测模块识别所述影像，以识别作业人员身份数据。所述图像采集器可以是微型摄像装置，微型摄像装置的摄像头朝着连接器方向设置在子机。身份标识作为身份信息载体，其内含有作业人员的身份信息。所述身份标识可以为二维码或条形码或文字或图像。所述身份标识可设置于安全带的连接器上或者设置在安全带的其他位置，如安全绳或系带。所述图像采集器用于采集身份标识的图像信息，之后送入监测模块进行识别。所述监测模块为可识别二维码或条形码的控制芯片；或者，所述监测模块为带有边缘检测算法的控制芯片，对图像信息进行边缘识别、处理，之后识别出的图与数据库内的对照图进行相似度比对，最终输出识别结果。
[0058] 在此实施方式下，身份标识可以印刷或粘贴或刻印等方式设置在安全带上，或者利用附着身份标识的身份牌挂接在安全带上。
[0059] 值得注意的是，用于身份识别的图像采集器可与用于识别连接构件与连接器连接状态的图像采集器为同一个，也可以是两个图像采集器。优选为两个，可以设置在不同角度，能清楚识别不同信息。
[0060] 本公开实施例的高空平台安全带连接监测装置还包括连接配件，所述子机一端可通过所述连接配件连接挂点。图10‑图12示出了3种连接配件的结构。
[0061] 图10中的连接配件包括连接绳71和具有常闭活门并带有防拆结构的连接扣72。所述连接扣用于连接挂点，所述连接绳用于连接所述连接扣和所述子机。所述防拆结构为螺栓。可选的，该螺栓为三角或不规则的异型防盗螺栓73，带有上述异型防盗螺栓73的连接扣72与高空平台上的挂点连接（包括与一体成型的中空框架结构连接，通过挂点装置与挂点连接），并在拧紧该异型防盗螺栓73后，不使用专用工具，无法松开异型防盗螺栓73，保证了该常闭活门无法轻易被使用者随意取下。
[0062] 图11中的连接配件包括连接绳71和带有保险装置的连接扣72。所述连接扣用于连接挂点，所述连接绳用于连接所述连接扣和所述子机。所述保险装置可以是经过两次及以上的手动操作才能解除保险的装置，例如设置一个或两个螺栓或其他锁定结构。当采用螺栓时，可参考图10示例的拆装方式。
[0063] 图10、图11示例中的连接绳71可选为绝缘蚕丝绳或锦纶绳等人工或合成纤维通过编织、绞制、套织等工艺制成的常规型、防潮型高机械强度绳索，由于高空平台（工作斗）内作业，涉及多种行业多种作业场所，如静电、焊接、化学品接触、割伤危害等，因此该连接绳外层应浸塑处理或加透明防护套。本实施例为浸塑绝缘蚕丝绳。
[0064] 图12中的连接配件包括带有保险装置的连接扣72。所述连接扣用于连接所述挂点和所述子机。所述保险装置可以是经过两次及以上的手动操作才能解除保险的装置，例如设置一个或两个螺栓或其他锁定结构。当采用螺栓时，可参考图10示例的拆装方式。
[0065] 无论上述哪一种连接配件，应具备足够的静拉力和抗冲击测试性能，等同于是挂点的机械延伸。当挂点上有挂点装置时，可利用连接配件连接挂点装置。当高空平台上只设有与挂点一体成型的中空框架结构时，也可以通过连接配件将子机作为挂点的延伸，使其能够监测坠落悬挂安全带连接器是否按规范正确有效与挂点进行连接。
[0066] 图13、图14示出了子机3通过挂点装置21与挂点2连接的示意图，图中的高空平台为工作斗8。图13中，挂点2在工作斗上8，其上有挂钩或挂环。子机3通过挂点装置，如连接扣与挂点上的挂钩或挂环连接。图13中设置两个挂点，分别在工作斗两端，每端各连接有一子机。此工作斗可为两个作业工人提供连接监测装置。图14中，挂点2在工作斗8上，挂点带有引出连接绳的安全挂钩或挂环。子机3通过挂点装置实现子机与挂点连接。图中连接绳的安全挂钩或挂环优选为8字环。每个连接绳经连接扣连接一子机3。
[0067] 由于高空作业车而在行驶过程中不断振动，为避免子机与工作斗发生反复擦碰，影响子机使用寿命。为此，本公开实施例的高空平台安全带连接监测装置还包括子机盒32。如图15、图16，所述子机盒32可以是容器盒形式或卡合槽形式。图中示例为采用柔性耐磨橡胶制成的子机盒32，用来在子机不使用时进行存放子机3。所述子机盒32通过螺杆33固定在工作斗8上。
[0068] 如图15，当高空平台为工作斗8时，所述子机盒32挂接在所述工作斗8上。所述子机盒32用于容置所述子机3。所述挂点选择带有引出连接绳的安全挂钩或挂环的挂点。由于连接绳可弯折，可便于子机3稳固放置于所述子机盒32内。此外，当挂点上未设置挂点装置时，也可通过设置连接配件来连接挂点和子机。例如采用图10、图11所示的连接配件。利用连接扣连接挂点，并利用连接绳连接连接扣和子机。
[0069] 本公开实施例的子机还包括电源开关和电源模块。所述电源模块用于为子机工作提供电能。所述电源模块可以是电池供电模块或其他供电电源。当采用电池供电模块时，电池可以使用碱性电池或锂电池，性能需要满足子机日常使用需求，通常一次更换可使用时长在6个月左右。本公开实施例中使用标准18650电池作为内置电池或其他规格如21700、26650电池。
[0070] 在一种实施方式下，所述电源开关为主动触发的机械开关。当作业人员进入工作平台完成安全带佩戴和安全带挂点连接后，主动开启子机电源开关，之后子机启动。
[0071] 在另一种实施方式下，所述电源开关为被动触发的感应开关。例如，可采用前述实施例中设于连接构件上的机械开关或光电开关。当连接器与连接构件连接时，触发电源模块启动，否则子机不启动。
[0072] 本公开实施例的子机还包括显示模块，显示模块可以是显示屏或指示灯。例如，当采用显示屏时，可以图文和/或影像的方式显示安全带的连接器与子机连接构件的连接状态。又例如，当采用指示灯时，如连接状态指示灯，在子机与安全带连接器按规范有效可靠连接时长亮显示，未按规范有效可靠连接时通过频闪进行显示；又如对码显示灯，用来在初次使用时，当现场主机需要获得不同高空平台子机连接状态时，在主机识别高空平台（工作斗）内挂点时使用。此外，还可以有电源指示灯、电量指示灯。电源指示灯在子机启动后显示。电量指示灯随着电池电量的减少逐渐由绿黄红进行渐变或频闪进行电量不足告警，提示及时更换电池。
[0073] 除了显示屏或指示灯作为显示模块外，显示模块还可设置不同频率或分贝的声音或振动。上述显示模块可采用一种或两种或多种形式来实现提示。
[0074] 考虑到现场有多个高空作业平台，且每个高空作业平台可能不止一个挂点。现场需要统一实时监测每个挂点处子机与安全带的连接器连接状态。为此，本公开实施例还包括主机，所述主机与所述子机可进行数据通信。所述子机可将实时监测数据发送给所述子机。
[0075] 如图16，主机9由外壳91、警示灯92、天线93、提手94、充电接口95、开关96等组成，外壳内部设有电源、信号接收和传输装置、智能边缘计算装置等。主机外壳可通过设置在底座位置上的磁铁，固定于高空作业车的任意部分，本实施例是设置在高空作业车工具箱的顶端。所述主机接收来自所述子机的监测数据，并通过其显示模块显示安全带连接器与挂点之间连接状态。
[0076] 主机电源为设置在外壳内的可充电电池作业电源，同时主机也可以使用车载充电电源线，通过将车载充电电源线末端的雪茄插头连接至高空作业车上的雪茄插座，可以对主机充电或直接使用高空作业车上的车载电源。主机使用安装在主机壳体内的内置的MCU模块以及无线接收和发射通信模块，接收来自子机部分的数据。
[0077] 本公开实施例的主机还包括显示模块，显示模块可以是显示屏或指示灯。例如，当采用显示屏时，可以图文和/或影像的方式在主机上显示安全带的连接器与子机连接构件的连接状态。又例如，当采用指示灯时，如连接状态指示灯，在子机与安全带连接器按规范有效可靠连接时长亮显示，未按规范有效可靠连接时通过频闪进行显示。
[0078] 除了显示屏或指示灯作为主机显示模块外，显示模块还可设置不同频率或分贝的声音或振动。上述显示模块可采用一种或两种或多种形式来实现提示。
[0079] 当现场有工作负责人巡视时，现场作业人员和工作负责人都能通过主机的显示模块的状态显示，很容易的辨识高空平台（工作斗）内安全带与挂点之间的连接状态。进一步，主机还可将收到来自子机的监测数据发送给监管人员的手持移动端。
[0080] 本公开实施例的高空平台安全带连接监测装置还包括视频采集传输装置，用于采集高空平台内工作人员佩戴安全带的影像，并确定安全带佩戴情况。
[0081] [03]所述视频采集传输装置由采集装置和数据传输装置组成，通常为一体化设置。所述视频采集传输装置包括可以是具有360度全方位云台和高倍数光学和数字变焦镜头，能够对作业现场进行全方位的视频监控布控球（车载式或现场固定立式或以无人机作为承载装置）或者是上述布控球加头戴式或单兵式移动视频监控装置的组合配置、或者是其他任何可以在现场进行视频数据采集传输的摄像装置组成，可以对现场高空作业平台上作业人员是否佩戴安全带进行视频数据采集传输。所述视频采集传输装置将采集的现场作业视频数据以无线形式传输给所述主机。所述主机对发送来的现场作业视频数据，利用边缘算法对作业人员是否佩戴安全带进入高空作业平台进行判定。此外，所述视频采集传输装置还可设置边缘计算装置，对采集的现场作业视频数据进行边缘计算并做出是否佩戴安全带判定，之后将判定数据发送给主机，此时主机不再进行判定。
[0082] 在此实施方式下，所述主机可通过显示模块显示安全带与挂点连接状态，以及安全带佩戴状态。
[0083] 虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
[0084] 尽管已经采用特定于结构特征语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征。相反，上面所描述的特定特征仅仅是实现权利要求书的示例形式。
[0085] 以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
