【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及安全防護(hù)，尤其是一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、為了保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，需要定期進(jìn)行架空線路檢修作業(yè)，進(jìn)行架空線路檢修作業(yè)時(shí)需要作業(yè)人員在高空進(jìn)行作業(yè)，為了保證作業(yè)人員的安全在進(jìn)行作業(yè)時(shí)需要佩戴安全繩，以防止墜落，但在實(shí)際作業(yè)中，存在部分作業(yè)人員未正確使用安全繩而導(dǎo)致作業(yè)人員墜落，帶來安全事故問題。
2、為了監(jiān)督作業(yè)人員正確使用安全繩，需要額外的人員實(shí)時(shí)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)督，但在監(jiān)督過程中，由于作業(yè)人員在高空作業(yè)而監(jiān)管人員一般在地面進(jìn)行監(jiān)管，監(jiān)管人員難以看清安全繩的工作狀態(tài)，不能判斷出安全繩是否存在虛掛等問題，存在很大的安全隱患，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還不能保證監(jiān)督效果；
3、為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一些安全繩監(jiān)測(cè)設(shè)備，如基于圖像識(shí)別技術(shù)判斷是否正確佩戴安全帶，雖然解決部分易獲取完整作業(yè)圖像的監(jiān)管要求，但對(duì)于很多復(fù)雜的高空作業(yè)場(chǎng)景，如存在遮擋物、遠(yuǎn)距離等情形，還是存在檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)準(zhǔn)確率低的問題，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，不能夠很好的預(yù)防墜落事故。
4、基于此，本專利技術(shù)提供一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置及方法，以縮短檢測(cè)時(shí)間，提升檢測(cè)準(zhǔn)確率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，保障人員安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置及方法，以縮短檢測(cè)時(shí)間，提升檢測(cè)準(zhǔn)確率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，保障人員安全。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案
3、一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，包括：穿戴部分、一端與穿戴部分固定連接的安全繩、與安全繩另一端可拆卸連接的掛鉤；
4、所述穿戴部分設(shè)有背扣，背扣外側(cè)設(shè)有監(jiān)測(cè)主機(jī)；所述安全繩外側(cè)可拆卸連接有監(jiān)測(cè)副機(jī)；監(jiān)測(cè)副機(jī)用于檢測(cè)安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器檢測(cè)安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)；陣列位移傳感器能夠采集安全繩自掛鉤底部至背扣連接點(diǎn)的安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測(cè)副機(jī)與監(jiān)測(cè)主機(jī)電性連接；
5、所述監(jiān)測(cè)主機(jī)，用于根據(jù)監(jiān)測(cè)副機(jī)輸出的安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)，判斷安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)，并將安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)管終端。
6、優(yōu)選地，所述陣列位移傳感器集成于耐磨線纜中，耐磨線纜與安全繩緊密包裹。
7、優(yōu)選地，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)包括：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)。
8、優(yōu)選地，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估基于以下方法：
9、步驟1：監(jiān)測(cè)主機(jī)讀取部署的mobilenetv2模型；
10、步驟2：監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器檢測(cè)安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)主機(jī)；
11、步驟3：監(jiān)測(cè)主機(jī)將安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)輸入mobilenetv2模型進(jìn)行分類，將安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)分為：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)；
12、步驟4：將安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)信息發(fā)送至監(jiān)管終端。
13、優(yōu)選地，所述步驟2中監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器檢測(cè)安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)通過以下方法進(jìn)行：
14、步驟2.1：監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器實(shí)時(shí)捕獲安全繩在三維空間中各部分的空間坐標(biāo)x、y、z，基于獲取的安全繩在三維空間中各部分的空間坐標(biāo)x、y、z，利用插值算法填補(bǔ)數(shù)據(jù)間的空隙，形成連續(xù)的點(diǎn)陣分布；
15、步驟2.2：利用生成的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)生成矢量圖，表示安全繩的整體形態(tài)，矢量圖的特征包含安全繩的長(zhǎng)度、彎曲程度及傾斜角度；
16、步驟2.3：對(duì)生成的矢量圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
17、優(yōu)選地，所述mobilenetv2獲取方法為：
18、步驟1：數(shù)據(jù)采集：收集不同狀態(tài)的安全繩狀態(tài)圖像；
19、步驟2：數(shù)據(jù)標(biāo)注與處理：
20、步驟2.1：標(biāo)注內(nèi)容：使用labelstudio工具進(jìn)行標(biāo)注，構(gòu)建包含標(biāo)注人員、標(biāo)注時(shí)間、圖像id等信息的數(shù)據(jù)庫(kù)；為每張圖片標(biāo)注邊界框，識(shí)別出安全繩狀態(tài)，并分類為：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)；
21、步驟2.2：矢量圖提取：使用邊緣檢測(cè)方法提取安全繩的矢量圖，生成特征點(diǎn)信息，作為后續(xù)模型輸入；
22、步驟2.3：統(tǒng)一輸入格式：所有圖像統(tǒng)一調(diào)整為224×224像素，同時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)化方法將像素值歸一化到[0,1]區(qū)間；
23、步驟2.4：數(shù)據(jù)增強(qiáng)：通過添加高斯噪聲、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等技術(shù)增加樣本的多樣性和魯棒性；
24、步驟3：特征提取與模型選擇：
25、選擇mobilenetv2作為基礎(chǔ)模型，加載在imagenet上預(yù)訓(xùn)練的mobilenetv2模型，使用weights＝'imagenet'參數(shù)，設(shè)置前面的卷積層為不訓(xùn)練的層；
26、在最后一層添加自定義的全連接層，輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)設(shè)為4，分別對(duì)應(yīng)正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)和拉直狀態(tài)；
27、應(yīng)用softmax激活函數(shù)用于分類任務(wù)；
28、步驟4：數(shù)據(jù)劃分與模型訓(xùn)練：
29、步驟4.1：數(shù)據(jù)劃分：將提取的矢量圖數(shù)據(jù)集按7:2:1比例劃分為訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測(cè)試集；
30、步驟4.2：模型訓(xùn)練：采用adam優(yōu)化器和交叉熵?fù)p失函數(shù)，設(shè)置適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)率；引入dropout層和早停策略，監(jiān)控驗(yàn)證集損失，在其不再下降時(shí)提前停止訓(xùn)練；使用網(wǎng)格搜索優(yōu)化超參數(shù)，包括學(xué)習(xí)率、批次大小、dropout比率；
31、步驟5：模型驗(yàn)證與性能評(píng)估：
32、使用驗(yàn)證集測(cè)試模型的分類性能，記錄分類準(zhǔn)確率、召回率及f1分?jǐn)?shù)，設(shè)定測(cè)試集的目標(biāo)準(zhǔn)確率達(dá)到90％以上；
33、生成混淆矩陣，分析模型在不同狀態(tài)類別上的表現(xiàn)，以便于后續(xù)的模型調(diào)整；
34、步驟6：模型部署：將訓(xùn)練好的模型部署至監(jiān)測(cè)主機(jī)中，使其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)安全繩狀態(tài)并提供反饋。
35、優(yōu)選地，所述mobilenetv2獲取方法中，步驟1數(shù)據(jù)采集及步驟2數(shù)據(jù)標(biāo)注中，與處理還可以通過以下方法進(jìn)行：
36、步驟1：搭建模擬檢測(cè)平臺(tái)；
37、步驟2：使用帶陣列位移傳感器的安全繩進(jìn)行安全繩狀態(tài)模擬，模擬分類為：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)；通過讀取分析陣列位移傳感器輸出數(shù)據(jù)分別獲取對(duì)應(yīng)模擬狀態(tài)下的安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)，將獲取分類好的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一輸入格式，將所有圖像統(tǒng)一調(diào)整為224×224像素，同時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)化方法將像素值歸一化到[0,1]區(qū)間。
38、優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)主機(jī)通過lora無線通訊手持監(jiān)測(cè)終端通訊，所述手持監(jiān)測(cè)終端通訊能夠接受多個(gè)監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)送的監(jiān)測(cè)信息。
39、本專利技術(shù)的另一目的在于提出一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警方法，使用上述高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，包括以下步驟：
40、s1：登高作業(yè)人員穿戴好穿戴部分；
41、s2：打開檢測(cè)主機(jī)及監(jiān)測(cè)副機(jī)，進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)，進(jìn)行安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估；
42、s2.1：監(jiān)測(cè)副機(jī)定時(shí)通過陣列位移傳本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，包括：穿戴部分、一端與穿戴部分固定連接的安全繩、與安全繩另一端可拆卸連接的掛鉤；
2.如權(quán)利要求1所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于所述陣列位移傳感器集成于耐磨線纜中，耐磨線纜與安全繩緊密包裹。
3.如權(quán)利要求1所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)包括：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估基于以下方法：
5.如權(quán)利要求4所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述步驟2中監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器檢測(cè)安全繩空間形態(tài)數(shù)據(jù)通過以下方法進(jìn)行：
6.如權(quán)利要求4所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述MobileNetV2獲取方法為：
7.如權(quán)利要求6所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述MobileNetV2獲取方法中，步驟1數(shù)據(jù)采集及步驟2數(shù)據(jù)標(biāo)注中，與處理還可以通過以下方法進(jìn)行：
8.如權(quán)利要求
9.一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警方法，使用權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，包括：穿戴部分、一端與穿戴部分固定連接的安全繩、與安全繩另一端可拆卸連接的掛鉤；
2.如權(quán)利要求1所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于所述陣列位移傳感器集成于耐磨線纜中，耐磨線纜與安全繩緊密包裹。
3.如權(quán)利要求1所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)包括：正常狀態(tài)、低掛高用狀態(tài)、虛掛狀態(tài)、拉直狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述安全繩實(shí)時(shí)狀態(tài)評(píng)估基于以下方法：
5.如權(quán)利要求4所述的高處作業(yè)安全帶失效預(yù)警裝置，其特征在于，所述步驟2中監(jiān)測(cè)副機(jī)通過陣列位移傳感器檢測(cè)安全...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：牟誠(chéng)德，高山，姚望，趙拯，周劍峰，李斌，段軍鵬，張必朝，鈕建波，張林華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司楚雄供電局，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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