一种建筑工人施工疲劳度检测装置与方法与流程

1.本发明属于建筑施工安全技术领域，尤其涉及一种建筑工人施工疲劳度检测装置与方法。


背景技术：

2.建筑业是安全事故高发行业,其安全形势十分严峻。研究表明，工人的不安全行为是引发安全事故的主要原因，而疲劳又是导致不安全行为的重要原因之一，身体疲劳是建筑工人主要的健康和安全问题。建筑工人在作业过程中具有工作时间长、劳动强度大等特点，容易产生疲劳，具体来说，轻体力活动可能改善认知功能，而重体力活动可能损害认知能力，这体现了身体和精神疲劳之间的复杂关系。在疲劳状态下，人的注意力下降，动作敏锐度降低，反应迟缓，容易出现判断失误、操作失误等行为。
3.现有的建筑施工设备操作人员疲劳状态检测方式主要采用问卷调查等方法收集工人的疲劳度与不安全行为数据。虽可以较好地反应建筑施工人员基本的心理及身体状态，但却不能够很好的反应驾驶员上岗前的身体状态。由于以此种方法收集的数据主观性较强，且在作业场景不可控的情况下难以获得适用的行为数据。因此，为减少工人心理疲劳而引起的安全事故和保障施工人员的人身安全，研究有效的方法来检测施工人员岗前的疲劳状态是非常必要和具有重要意义的。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种建筑工人施工疲劳度检测装置与方法，能够更加全面地在建筑施工人员上岗前评估其身体状态，保障建筑施工人员自身安全的同时减少因疲劳而引起的事故。
5.一方面为实现上述目的，本发明提供了一种建筑工人施工疲劳度检测装置，包括：
6.第一获取模块，用于获取被试者的身份信息；
7.第二获取模块，用于获取被试者的主观疲劳等级；
8.第三获取模块，用于获取被试者的身体疲劳等级；
9.等级生成模块，用于根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级；
10.主控系统分别与所述第一获取模块、所述第二获取模块、所述第三获取模块、所述等级生成模块连接；
11.输出模块分别与所述等级生成模块、所述第一获取模块连接，用于判断是否允许被试者上岗。
12.可选地，所述第二获取模块包括：
13.数据采集模块，用于采集被试者完成的疲劳量表中的信息，其中，所述疲劳量表为建筑施工设备操作人员的疲劳量表；
14.计算模块，用于判断被试者的疲劳量表的得分，根据所述得分计算出主观疲劳等级。
15.可选地，所述第三获取模块包括：
16.酒精浓度检测模块，用于采集被试者的酒精浓度；
17.生理信息检测模块，用于采集被试者的生理信息；
18.眼部检测模块，用于采集被试者的人脸信息，根据所述人脸信息采集眼部的特征，获得被试者的活动信息，从而计算得出眼部疲劳等级。
19.可选地，所述等级生成模块包括：
20.第一处理模块，用于对主观疲劳等级、眼部疲劳等级、生理信息进行标准化处理，
21.第二处理模块，用熵权法对标准化的数据进行赋予权重并计算出最终的疲劳检测等级；
22.第三处理模块与所述酒精浓度检测模块连接，用于根据酒精浓度信息确定确定被试者的身体状态。
23.可选地，所述眼部检测模块包括：
24.第三处理模块，用于对所述人脸信息的眼部的特征点进行采集并处理，得到眼睛位置信息；
25.第四处理模块，用于基于所述眼睛位置信息，计算眨眼频率值，将获取的眨眼频率值与预设疲劳阈值进行比对，获得被测者的眼部疲劳等级。
26.可选地，所述第三处理模块通过检测眼睛的边缘信息，然后检测出眼睛内像素的灰度值，得出眼部特征点的水平和竖直方向的值，进而计算出眼睛的高宽比。
27.可选地，所述生理信息检测模块包括心率检测器、红外体温检测器、肌电图仪。
28.另一方面为实现上述目的，本发明提供了一种建筑工人施工疲劳度检测方法,包括如下步骤：
29.获取被试者的身份信息；
30.获取被试者的主观疲劳等级；
31.获取被试者的身体疲劳等级；
32.根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级；
33.通过最终的疲劳检测等级与预设疲劳阈值进行比对，判断是否允许被试者上岗。
34.可选地，获取被试者的身体疲劳等级包括：采集被试者的酒精浓度、生理信息；然后进行眼部疲劳测试。
35.可选地，获根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级包括：
36.对主观疲劳等级、眼部疲劳等级、生理信息进行标准化处理；
37.用熵权法对标准化的数据进行赋予权重并计算出最终的疲劳检测等级；
38.根据酒精浓度信息确定被试者是否酒精超标。
39.本发明的技术效果为：本发明基于主观评估和客观检测相结合的方式对建筑工人施工疲劳度进行了检测，主观评测根据心理负荷测量量表，根据建筑行业自身的特点分析建筑工人产生不安全行为时的心理特征；客观评价利用由人脸识别系统、酒精浓度检测、生理信息检测模块进行岗前测试最后进行眼部疲劳测试，完成以上步骤后利用计算机系统测算出综合疲劳值决定是否允许上岗。采用本技术方案能够更加全面地在建筑施工人员上岗前评估其身体状态，保障建筑施工人员自身安全的同时减少因疲劳而引起的事故。
附图说明
40.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
41.图1为本发明实施例二的建筑工人施工疲劳度检测方法示意图。
具体实施方式
42.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
43.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
44.实施例一
45.本实施例中提供一种建筑工人施工疲劳度检测装置，包括：
46.第一获取模块，用于获取被试者的身份信息；本实施例中，第一获取模块包括人脸信息采集模块，用于采集建筑施工设备操作人员的人脸信息特征；身份确认模块，用于采集的人脸信息通过系统识别，确定测试者的身份；若系统查无此人，则不允许上岗或暂缓上岗；
47.第二获取模块，用于获取被试者的主观疲劳等级；
48.第三获取模块，用于获取被试者的身体疲劳等级；
49.等级生成模块，用于根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级；
50.主控系统分别与所述第一获取模块、所述第二获取模块、所述第三获取模块、所述等级生成模块连接；
51.输出模块分别与所述等级生成模块、所述第一获取模块连接，用于判断是否允许被试者上岗。
52.进一步优化方案，所述第二获取模块包括：
53.数据采集模块，用于采集被试者完成的疲劳量表中的信息，其中，所述疲劳量表为建筑施工设备操作人员的疲劳量表；本实例中，疲劳量表如表1所示：
[0054][0055]
计算模块，用于判断被试者的疲劳量表的得分，根据所述得分计算出主观疲劳等级。
[0056]
进一步优化方案，所述第三获取模块包括：
[0057]
酒精浓度检测模块，用于采集被试者的酒精浓度；若酒精浓度超标，则不允许上岗或暂缓上岗；
[0058]
生理信息检测模块，用于采集被试者的生理信息；
[0059]
眼部检测模块，用于采集被试者的人脸信息，根据所述人脸信息采集眼部的特征，获得被试者的活动信息，从而计算得出眼部疲劳等级。
[0060]
进一步优化方案，所述等级生成模块包括：
[0061]
第一处理模块，用于对主观疲劳等级、眼部疲劳等级、生理信息进行标准化处理，
[0062]
第二处理模块，用熵权法对标准化的数据进行赋予权重并计算出最终的疲劳检测等级；
[0063]
第三处理模块与所述酒精浓度检测模块连接，用于根据酒精浓度信息确定确定被试者的身体状态。本实施例中，将获得的分数与设定的疲劳等级阈值进行比对，进一步得出疲劳等级的计算结果，并将是否满足上岗要求分为五个等级：一级极其危险(《60分)，不允许上岗，并对其进行心理安抚及疏导工作；二级高度危险(60-70分)，延缓上岗；三级显著危险(70-80分)，需稍微整改；四级一般危险(80-90分)，需要注意；五级没有危险(90-100分)，可以直接上岗。
[0064]
进一步优化方案，所述眼部检测模块包括：
[0065]
第三处理模块，用于对所述人脸信息的眼部的特征点进行采集并处理，得到眼睛位置信息；
[0066]
第四处理模块，用于基于所述眼睛位置信息，闭眼疲劳检测利用dlib模型和opencv，根据人脸识别摄像头获取的录像信息，对眼部特征点进行采集，计算图像中眼睛高宽比，从而判断施工人员是否处于闭眼状态。此模型已在疲劳检测领域广泛使用，具体原理不再赘述。
[0067]
根据闭眼状态，可判断施工人员的眼部疲劳等级，眼部疲劳等级包括不疲劳、轻度
疲劳、中度疲劳和重度疲劳。本实施例中通过对施工人员测试过程中录像的分析，对疲劳等级进行判定。如果一分钟内施工人员闭眼时间大于2s的次数大于10次，则判定施工人员为重度疲劳状态；如果施工人员一分钟内的闭眼时间大于2s的次数小于10次并且大于5次，则判定施工人员为中度疲劳状态；如果一分钟内施工人员闭眼时间大于2s的次数小于5次并且大于2次，则判定为轻度疲劳状态；如果一分钟内施工人员的闭眼时间大于2s的次数为0，则判定为不疲劳。
[0068]
进一步优化方案，所述第三处理模块通过检测眼睛的边缘信息，然后检测出眼睛内像素的灰度值，得出眼部特征点的水平和竖直方向的值，进而计算出眼睛的高宽比，即得到眼部位置。
[0069]
进一步优化方案，所述生理信息检测模块包括心率检测器、红外体温检测器、肌电图仪。
[0070]
进一步优化方案，本检测装置还包括：显示模块，具体可采用显示器对检测结果进行可视化显示，同时可在小程序中查到最终的检测信息。
[0071]
进一步优化方案，本检测装置还包括：警报模块，用于以上任何模块检测超过阈值的检测者发出警报，不批准上岗。
[0072]
本实施例中，主控系统使用计算机，显示模块采用计算机的显示屏以及外接的一块用以展示给测试者的外接屏幕。身份识别功能以及脸部信息采集功能采用电脑外接的摄像头以实现，酒精浓度测试采用酒精测试仪，生理信息检测利用运动式心率检测器、红外体温检测器以及神经肌电图仪。警报模块可采用蜂鸣器警报装置。
[0073]
实施例二
[0074]
如图1所示，本实施例中提供一种建筑工人施工疲劳度检测方法，包括如下步骤：
[0075]
获取被试者的身份信息，若系统查无此人，则不允许上岗；
[0076]
获取被试者的主观疲劳等级；
[0077]
获取被试者的身体疲劳等级；
[0078]
根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级；
[0079]
通过最终的疲劳检测等级与预设疲劳阈值进行比对，如表2所示，本实施例中采取主观疲劳等级得分以及身体疲劳得分1:1的比例得出最终得分，并换算为百分制(预设疲劳阈值根据预实验以及施工人员访谈数据的统计特征编制得出)。
[0080]
表2
[0081]
疲劳等级分数疲劳状态等级0不疲劳[1，35]轻度疲劳[36，66]中度疲劳[67，100]重度疲劳
[0082]
进一步优化方案，获取被试者的身体疲劳等级包括：采集被试者的酒精浓度、生理信息；然后进行眼部疲劳测试。
[0083]
进一步优化方案，获根据主观疲劳等级、身体疲劳等级计算最终的疲劳检测等级包括：
[0084]
对主观疲劳等级、眼部疲劳等级、生理信息进行标准化处理；
[0085]
用熵权法对标准化后的数据进行赋予权重并计算出最终的疲劳检测等级，根据最终的疲劳检测等级判断是否允许上岗；
[0086]
根据酒精浓度信息确定被试者是否酒精超标，若酒精超标，则不允许上岗。
[0087]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。