一种基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法与流程

1.本发明涉及一种安全生产监管方法，尤其是涉及一种基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法。


背景技术：

2.安全帽的下颊带必须扣在颌下并系牢，下颚带应紧贴下颚，松紧以下颚有约束感，但不难受为宜。这样不致于被大风吹掉，或者是被其他障碍物碰掉，或者由于头的前后摆动，使安全帽脱落。
5.下颚带正确佩戴检测，看似简单，实际涉及因素很多，佩戴人员的违规方式也很多，正确判断起来困难很大；通常都是判断安全帽是否戴着，但是戴安全帽的正确方式，即下颚带正确佩戴如何检测却没有相关的检测方式。下颚带是否正确佩戴，成为安全生产监督检查人员和各个安全帽佩戴单位管理人员的关注焦点。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，解决了判断下颚带是否正确佩戴的问题，从而进一步的实现安全生产，其技术方案如下所述：
7.一种基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，包括以下步骤：
8.s1：采集安全帽的传感器信号，所述传感器信号为下颚肌电信号，并将信号发送到控制装置进行分析；
9.s2：对于步骤s1采集的肌电信号，控制装置通过肌电信号，分析并输出下颚带是否和下颚正确接触的信息，确定人员下颚带规范佩戴则转向步骤 s4，否则转向步骤s3；
10.s3：对于未正确佩戴安全帽的，控制装置发出报警；
11.s4：控制装置输出综合判断安全帽正确佩戴信息。
12.进一步的，步骤s2和步骤s4中，包括以下步骤：
13.s5：采集安全帽的脑电信号，并将信号发送到控制装置进行分析；
14.s6：对于步骤s5采集的脑电信号，控制装置通过脑电信号分析，判断佩戴人员是否佩戴安全帽，确定佩戴转向步骤s4，否则转向步骤s3。
15.进一步的，进入步骤s4之前，还包括以下步骤：
16.s7：采集安全帽的运动信息，并将信号发送到控制装置进行分析；
17.s8：对于步骤s7采集的运动信息，控制装置通过陀螺仪信号，分析并输出佩戴人员姿态信息，判断配带人员姿态、运动状态是否在正常阈值内，没有超出阈值转向步骤s4，否则转向步骤s3。
18.进一步的，步骤s5中，控制装置对脑电信号进行特征分析，是通过计算脑电的时域频域特征，时域包括eeg波形的幅度、均值、方差；频域采用小波变换，经过多层分解，得到0-8hz，8-16hz，16-32hz，32-64hz，64-128hz 的小波系数。
19.如果正确佩戴安全帽，时域特征会是相对无序的状态，频域能量会诊集中0-8hz，
8-16hz，16-32hz频段；如果未正确佩戴安全帽，时域特征会是直流偏置状态或者工频噪声状态，频域能量会诊集中0hz或者50hz。
20.进一步的，步骤s7中，控制装置计算施工人员头部当前姿态，以及计算施工人员头部在一段时间内的运动状态，判断是否超出活动范围阈值，所述阈值是指对应16位精度的陀螺仪，根据其采样数据，判断施工人员活动是否超出设定的数值。
21.进一步的，步骤s4中，控制装置计算肌电信号的时域频域特征，时域包括肌电波形的幅度、均值、方差；频域采用小波变换，经过多层分解，得到0-8hz，8-16hz，16-32hz，32-64hz，64-128hz的小波系数。
22.进一步的，如果正确佩戴安全帽，肌电信号的幅值在0-1.5mv，有用信号频率位于0-500hz，能量集中在20-150hz；如果未正确佩戴安全帽，时域特征会是直流偏置状态或者工频噪声状态，频域能量会诊集中0hz或者 50hz。
23.进一步的，控制装置通过位于安全帽帽衬的脑电采集电极，采集佩戴人员脑电信号；控制装置通过位于安全帽主板陀螺仪采集佩戴人员的运动信息；控制装置通过安全帽下颚带的肌电传感器采集佩戴人员肌电信号。
24.所述肌电信号、脑电信号、运动信息三个分析步骤的顺序能够随意进行排列，且至少通过两项才能判断安全帽正确佩戴信息。
25.所述基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，能够有效识别安全帽下颚带是否正确佩戴，并能有效杜绝各种作弊。
附图说明
26.图1是所述基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法的流程示意图；
27.图2是所述安全帽的结构示意图；
28.图3是所述下颚带的肌电传感器示意图；
29.图4是所述下颚带专利求均方差的流程图。
具体实施方式
30.安全帽的下颚带佩戴的验收标准是：必须扣在颌下并系牢，下颚带应紧贴下颚，松紧以下颚有约束感，但不难受为宜。检测安全帽是否佩戴，又是检测下颚带是否正确佩戴的前提。
31.如图1所示，所述基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，是首先通过脑电，判断安全帽是否在佩戴状态；然后通过陀螺仪进一步判断安全帽佩戴状态；最后通过肌电判断下颚带是否在正确佩戴状态，避免各种误判断和作弊。如果以上三项都正常，输出综合判断安全帽正确佩戴信息。
32.结合图2和图3所示，脑电采集传感器2位于安全帽1的帽衬前部，所述脑电采集电极2为镀金干电极，在帽衬(上面圆环)前面的内侧，其对应的测试点位于前额，3个或者5个电极，可以检测佩戴人员额叶的脑电信号。所述陀螺仪传感器3位于安全帽内，在帽子顶部，可以选用三轴传感器、六轴陀螺仪或者九轴传感器。结合图3所示，所述下颚带传感器4位于下颚带下方，所述肌电采集电极2为镀金干电极，是下颚带的小扣子装电极片，测试点位于下颚，3个或者多个，可以检测佩戴人员下颚肌电信号。
33.本发明提供的基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，具体包括以下步骤：
34.s1：采集安全帽的各传感器信号，并将信号发送到控制装置进行分析；
35.所述安全帽的各传感器，包括脑电采集电极、陀螺仪和肌电传感器，信号采集包括以下三个步骤：
36.s11：通过位于安全帽帽衬的脑电采集电极，采集佩戴人员脑电信号；
37.s12：通过位于安全帽主板陀螺仪采集佩戴人员的运动信息；
38.s13：通过安全帽下颚带的肌电传感器采集佩戴人员肌电信号。
39.上述三个步骤的顺序可以随意进行排列，并不限于本实施例提供的说明。
40.s2：对于步骤s1采集的脑电信号，控制装置通过脑电信号分析，判断佩戴人员是否佩戴安全帽，确定佩戴转向步骤s3，否则转向步骤s5。
41.控制装置通过脑电信号分析，是对脑电信号进行特征分析，判断是否正确佩戴安全帽，若正确佩戴，则计算脑电的时域频域特征，时域包括eeg 波形的幅度、均值、方差等；频域采用小波变换，经过多层分解，得到0-8hz， 8-16hz，16-32hz，32-64hz，64-128hz的小波系数。如果正确佩戴安全帽，时域特征会是相对无序的状态；频域能量会诊集中0-8hz，8-16hz，16-32hz 频段。
42.如果未正确佩戴安全帽，时域特征会是直流偏置状态或者工频噪声状态；频域能量会诊集中0hz或者50hz。没有正确佩戴时，控制装置输出人员未佩戴安全帽报警。
43.s3：对于步骤s1采集的运动信息，控制装置通过陀螺仪信号，分析并输出佩戴人员姿态信息，判断配带人员姿态、运动状态是否在正常阈值内，没有超出阈值转向步骤s4，否则转向步骤s5。
44.控制装置通过陀螺仪信号计算施工人员头部当前姿态，以及计算施工人员头部在一段时间内的运动状态，尽管不同工种工作内容不同，但是正常工作时，施工人员头部姿态是有一定活动范围的，从而能够区分晕厥、瞌睡和正常工作状态。
45.所述阈值是根据陀螺仪的数据进行设定的，所述陀螺仪采用16位精度的陀螺仪，如果10秒钟的均方差值小于60，可以判断人基本处于不动(或者不正常)的状态；如果姿态偏离正常直立状态，又长时间不动(或者不正常)，比如持续1分钟，就达到报警阈值。
46.如图4所示，陀螺仪是多参数，包含三轴的角速度和角加速度，再加上方向，是6个参数。对于陀螺仪采集的数据，根据采样率，确定计算均方根的数据长度n，然后计算最新n点x轴加速度均值，y轴加速度均值，z轴加速度均值，gx轴角加速度均值，gy轴角加速度均值，gz轴角加速度均值。
47.根据上述参数进行均方差计算：
48.均方差s＝((x1-x的平均值)^2 (x2-x的平均值)^2 (x3-x的平均值)^2 ... (xn-x的平均值)^2)/n)的平方根。
49.如果超出阈值，控制装置输出人员姿态、运动状态异常报警。
50.s4：对于步骤s1采集的肌电信号，控制装置通过肌电信号，分析并输出下颚带是否和下颚正确接触的信息，确定人员下颚带规范佩戴则转向步骤 s6，否则转向步骤s5。
51.控制装置计算肌电信号的时域频域特征，时域包括肌电波形的幅度、均值、方差等；频域采用小波变换，经过多层分解，得到0-8hz，8-16hz，16-32hz， 32-64hz，64-128hz的
小波系数。肌电信号是一种非平稳的微电信号，如果正确佩戴下颚带，其幅值在0-1.5mv，有用信号频率位于0-500hz，主要能量集中在20-150hz。
52.如果未正确佩戴下颚带，时域特征会是直流偏置状态或者工频噪声状态；频域能量会诊集中0hz或者50hz。未正确佩戴时，控制装置输出安全帽下颚带未正确佩戴报警。
53.s5：对于未正确佩戴安全帽的，控制装置发出报警。
54.对于报警信号，包括控制装置通过脑电信号分析，判断没有正确佩戴安全帽；
55.包括控制装置通过陀螺仪信号分析，输出人员姿态、运动状态异常报警；
56.还包括控制装置通过肌电信号，判断安全帽的下颚带没有规范佩戴。
57.以上报警信息可以通过不同的指示灯进行表示，从而分析是哪种情况造成。
58.s6：控制装置输出综合判断安全帽正确佩戴信息。
59.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
60.所述基于多参数的安全帽下颚带正确佩戴检测方法，能够有效识别安全帽下颚带是否正确佩戴，并能有效杜绝各种作弊。