CN111035094B - 一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，属于戴安全帽识别技术领域，本方案可以实现实时判断出现在摄像头范围内的人员是否佩戴有安全帽主体，提高安全帽主体佩戴的监督智能化和降低由于没佩戴安全帽主体所引发的安全事故，当安全帽主体受到重物撞击时，压力传感器接收撞击信号，使得安全气囊迅速展开，对佩戴者的头部进行保护，同时通过安全气囊的膨胀，可以挤压第一气囊，使得通气杆扎入第一气囊底端的气嘴中，从而释放氧气，使得佩戴者不易由于氧气的缺失而窒息，并在第二气囊受到震动后，使得第二气囊快速膨胀，从而在第一气囊内的氧气逐渐减少后，使得第二气囊可以继续对佩戴者的太阳穴部进行保护。

Description

一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统

技术领域

本发明涉及戴安全帽识别技术领域，更具体地说，涉及一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统。

背景技术

安全帽无疑是工人、管理者在很多特殊工作场合都必须佩戴的自我保护工具，没有佩戴安全帽就不能进入相应的具有危险性特殊工作区域，以前的安全帽佩戴监督基本上是靠相应工作人员、管理者的自觉。随着科技的发展，视频/图像识别技术应运而生，安全帽佩戴识别采用视频、图像智能识别技术以监督进入特殊工作场景的人员是否佩戴安全帽，免去了人员监督以及考核的惰性或人情束缚。虽然视频/图像智能识别技术趋于成熟。

目前市场视频、图像智能识别技术主要用在人脸识别上，在人员是否佩戴安全帽的识别上更多的也是在大系统上进行实现，针对采用嵌入式的低成本小系统上的实现鲜有发现、如今越来越多的特殊工作场合需要灵活配置各种低成本的由小系统组成的监控监测设备，显然目前市面上还缺乏功能更加完备的多人场景下安全帽识别系统来适应新形势下的需求。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，它可以实现实时判断出现在摄像头范围内的人员是否佩戴有安全帽，从而提高安全帽佩戴的监督智能化和降低由于没佩戴安全帽所引发的安全事故。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，包括安全帽主体和设置在安全帽主体上的识别系统，所述安全帽主体上端安装有压力传感器，所述压力传感器上端固定连接有外挡板，所述安全帽主体内部开凿有内置空腔，所述内置空腔内设有安全气囊，安全气囊在膨胀后，内部填充有氮气，所述安全气囊与压力传感器之间安装有点火器，所述外挡板上端固定连接有缓冲层，所述内置空腔内设有两个关于安全气囊对称的第一气囊，当安全帽主体受到重物撞击时，压力传感器接收撞击信号，只要达到规定的强度，压力传感器即产生动作并向电子控制器发出信号，电子控制器接收到信号后，与其原存储信号进行比较，如果达到气囊展开条件，则由驱动电路向安全气囊外端的点火器送去起动信号，点火器接到信号后引燃气体发生剂，产生大量气体，经过滤并冷却后进入安全气囊，使安全气囊在极短的时间内突破衬垫迅速展开，对佩戴者的头部进行保护，可以实现实时判断出现在摄像头范围内的人员是否佩戴有安全帽，从而提高安全帽佩戴的监督智能化和降低由于没佩戴安全帽所引发的安全事故。

进一步的，所述第一气囊和内置空腔内底端之间固定连接有一对压缩弹簧，所述内置空腔内底端开凿有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有通气杆，所述第一气囊底端安装有气嘴，所述气嘴位于螺纹孔正上方，所述第一气囊左右两端均固定连接有接触板，通过设置第一气囊，可以当佩戴者被困于密闭环境下时，通过安全气囊的膨胀，可以挤压第一气囊，使得通气杆扎入第一气囊底端的气嘴中，从而释放氧气，减少佩戴者在密闭环境下窒息的可能性。

进一步的，所述安全帽主体内壁开凿有一对与内置空腔连通的方形通孔，所述方形通孔内设有第二气囊，所述第二气囊内填充有二氧化碳水溶液，两个所述第二气囊相互靠近的一端均固定连接有橡胶垫，所述橡胶垫和内置空腔的内壁均开凿有多个均匀分布的球形槽，所述球形槽内转动连接有滚珠，所述滚珠位于接触板外侧且与接触板相抵，所述滚珠和接触板相互接触处均设有抛光层，通过设置第二气囊，可以通过第二气囊受到的震动，使得第二气囊快速膨胀，从而在第一气囊内的氧气逐渐减少后，使得第二气囊可以继续对佩戴者的太阳穴部进行保护。

进一步的，所述识别系统包括嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwellTM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元，eMMC5.1模式闪存、支持H.264/H265模式的视频编码摄像头视频采集单元、语音提示输出单元和电源供电单元，所述嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwell^TM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元、eMMC5.1模式闪存集合在一个系统主板上，他们之间的数据通信通过主板中的数据总线进行连接，支持H.264/H265 视频编码模式的视频采集摄像头单元可以通过USB接口或WIFI模式和系统主板进行数据交互传输，系统主板可以通过USB接口传输相应的语音数据给语音提示输出单元，嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwell^TM架构的 GPU处理、LPDDR4模式内存单元、eMMC5.1模式闪存和供电单元所集成的系统运行的安全帽识别模型为通过摄像头采集视频后交由CPU处理，由程序进行视频帧分解，分解之后的图片与已训练好的模型进行匹配，匹配图片中是否有未带安全帽的人，和戴了安全帽的人两类目标，对未含有目标的图片不予处理。本程序的核心算法是采用VGG16网络结构的Yolov3算法，配合MXNet 深度学习库进行识别处理。

进一步的，所述缓冲层由非牛顿流体制成，优选为D3O材质，通过使用 D30材质制作缓冲层，可以使得缓冲层在受到猛烈撞击后，使得外挡板和缓冲层不易损坏，从而可以持续的对佩戴者进行保护。

进一步的，所述内置空腔内壁固定连接有两个关于第一气囊对称的限位块，所述限位块位于接触板上侧，通过设置限位块，可以使得第一气囊在压缩弹簧的复位作用下不易向上滑动。

进一步的，所述通气杆上端开凿有主导气孔，所述通气杆底端开凿有多个均匀分布且与主导气孔连通的副导气孔，通过设置相互匹配的主导气孔和副导气孔，可以使得第一气囊在被安全气囊挤压后，不易与内置空腔的内壁由于抵紧而卡住，从而可以使得第一气囊快速的向下滑动。

进一步的，两个所述接触板内部均固定连接有磁铁块，两个所述磁铁块相互吸引，通过设置相互匹配的磁铁块在接触板的内部，可以使得第一气囊内的气体逐渐减少后，通过磁铁块之间的吸附作用，可以使得接触板对第一气囊进行挤压，使得氧气释放的速度不易减小。

进一步的，所述方形通孔上下内壁之间均固定连接有外挡块，所述第二气囊上下两端均固定连接有内挡块，所述内挡块位于外挡块外侧且与外挡块相抵，通过设置内挡块和外挡块，可以使得第二气囊不易相外膨胀，从而可以使得第二气囊和橡胶垫可以有效的对佩戴者的太阳穴进行保护。

进一步的，所述安全气囊内设有气体发生剂，所述气体发生剂被引燃后产生大量的氮气，所述第一气囊内填充有氧气，通过在第一气囊内设置氧气，可以使得佩戴者在密闭环境下不易窒息。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案可以实现实时判断出现在摄像头范围内的人员是否佩戴有安全帽主体，从而提高安全帽主体佩戴的监督智能化和降低由于没佩戴安全帽主体所引发的安全事故，并且在佩戴者佩戴安全帽主体后，当安全帽主体受到重物撞击时，压力传感器接收撞击信号，使得安全气囊在极短的时间内突破衬垫迅速展开，对佩戴者的头部进行保护，同时通过安全气囊的膨胀，可以挤压第一气囊，使得通气杆扎入第一气囊底端的气嘴中，从而释放氧气，使得佩戴者不易由于氧气的缺失而窒息，并在第二气囊受到震动后，使得第二气囊快速膨胀，从而在第一气囊内的氧气逐渐减少后，使得第二气囊可以继续对佩戴者的太阳穴部进行保护。

附图说明

图1为本发明的整体的立体图；

图2为本发明的安全帽部分的剖面图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为图3中B处的结构示意图；

图5为本发明的通气杆部分的剖面图；

图6为多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统的工作流程图；

图7为多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统的硬件结构图；

图8为多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统的软件结构工作流程图。

图中标号说明：

1安全帽主体、2压力传感器、3外挡板、4内置空腔、5安全气囊、6点火器、7缓冲层、8第一气囊、9压缩弹簧、10螺纹孔、11通气杆、12气嘴、 13接触板、14方形通孔、15第二气囊、16橡胶垫、17球形槽、18滚珠、19 限位块、20外挡块、21内挡块、22主导气孔、23副导气孔。

具体实施方式

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清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，包括安全帽主体1和设置在安全帽主体1上的识别系统，安全帽主体1上端安装有压力传感器2，压力传感器2上端固定连接有外挡板3，安全帽主体1内部开凿有内置空腔4，内置空腔4内设有安全气囊5，安全气囊5与压力传感器 2之间安装有点火器6，外挡板3上端固定连接有缓冲层7，内置空腔4内设有两个关于安全气囊5对称的第一气囊8，当安全帽主体1受到重物撞击时，压力传感器2接收撞击信号，只要达到规定的强度，压力传感器2即产生动作并向电子控制器发出信号，电子控制器接收到信号后，与其原存储信号进行比较，如果达到气囊展开条件，则由驱动电路向安全气囊5外端的点火器6 送去起动信号，点火器6接到信号后引燃气体发生剂，产生大量气体，经过滤并冷却后进入安全气囊5，使安全气囊5在极短的时间内突破衬垫迅速展开，对佩戴者的头部进行保护，可以实现实时判断出现在摄像头范围内的人员是否佩戴有安全帽主体1，从而提高安全帽主体1佩戴的监督智能化和降低由于没佩戴安全帽主体1所引发的安全事故。

请参阅图2-3，第一气囊8和内置空腔4内底端之间固定连接有一对压缩弹簧9，内置空腔4内底端开凿有螺纹孔10，螺纹孔10内螺纹连接有通气杆 11，第一气囊8底端安装有气嘴12，气嘴12位于螺纹孔10正上方，第一气囊8左右两端均固定连接有接触板13，通过设置第一气囊8，可以当佩戴者被困于密闭环境下时，通过安全气囊5的膨胀，可以挤压第一气囊8，使得通气杆11扎入第一气囊8底端的气嘴12中，从而释放氧气，减少佩戴者在密闭环境下窒息的可能性。

请参阅图2-4，安全帽主体1内壁开凿有一对与内置空腔4连通的方形通孔14，方形通孔14内设有第二气囊15，第二气囊15内填充有二氧化碳水溶液，两个第二气囊15相互靠近的一端均固定连接有橡胶垫16，橡胶垫16和内置空腔4的内壁均开凿有多个均匀分布的球形槽17，球形槽17内转动连接有滚珠18，滚珠18位于接触板13外侧且与接触板13相抵，滚珠18和接触板13相互接触处均设有抛光层，通过设置第二气囊15，可以通过第二气囊 15受到的震动，使得第二气囊15快速膨胀，从而在第一气囊8内的氧气逐渐减少后，使得第二气囊15可以继续对佩戴者的太阳穴部进行保护。

请参阅图6-8，识别系统包括嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、 NVIDIAMaxwellTM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元，eMMC5.1模式闪存、支持H.264/H265模式的视频编码摄像头视频采集单元、语音提示输出单元和电源供电单元，嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwell^TM架构的GPU 处理、LPDDR4模式内存单元、eMMC5.1模式闪存集合在一个系统主板上，他们之间的数据通信通过主板中的数据总线进行连接，支持H.264/H265视频编码模式的视频采集摄像头单元可以通过USB接口或WIFI模式和系统主板进行数据交互传输，系统主板可以通过USB接口传输相应的语音数据给语音提示输出单元，嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwell^TM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元、eMMC5.1模式闪存和供电单元所集成的系统运行的安全帽识别模型为通过摄像头采集视频后交由CPU处理，由程序进行视频帧分解，分解之后的图片与已训练好的模型进行匹配，匹配图片中是否有未带安全帽的人，和戴了安全帽的人两类目标，对未含有目标的图片不予处理。本程序的核心算法是采用VGG16网络结构的Yolov3算法，配合MXNet深度学习库进行识别处理。

请参阅图1-4，缓冲层7由非牛顿流体制成，优选为D3O材质，通过使用 D30材质制作缓冲层7，可以使得缓冲层7在受到猛烈撞击后，使得外挡板3 和缓冲层7不易损坏，从而可以持续的对佩戴者进行保护，内置空腔4内壁固定连接有两个关于第一气囊8对称的限位块19，限位块19位于接触板13 上侧，通过设置限位块19，可以使得第一气囊8在压缩弹簧9的复位作用下不易向上滑动。

请参阅图3-5，通气杆11上端开凿有主导气孔22，通气杆11底端开凿有多个均匀分布且与主导气孔22连通的副导气孔23，通过设置相互匹配的主导气孔22和副导气孔23，可以使得第一气囊8在被安全气囊5挤压后，不易与内置空腔4的内壁由于抵紧而卡住，从而可以使得第一气囊8快速的向下滑动，两个接触板13内部均固定连接有磁铁块，两个磁铁块相互吸引，通过设置相互匹配的磁铁块在接触板13的内部，可以使得第一气囊8内的气体逐渐减少后，通过磁铁块之间的吸附作用，可以使得接触板13对第一气囊8进行挤压，使得氧气释放的速度不易减小，方形通孔14上下内壁之间均固定连接有外挡块20，第二气囊15上下两端均固定连接有内挡块21，内挡块21位于外挡块20外侧且与外挡块20相抵，通过设置内挡块21和外挡块20，可以使得第二气囊15不易相外膨胀，从而可以使得第二气囊15和橡胶垫16可以有效的对佩戴者的太阳穴进行保护，安全气囊5内设有气体发生剂，气体发生剂被引燃后产生大量的氮气，第一气囊8内填充有氧气，通过在第一气囊8 内设置氧气，可以使得佩戴者在密闭环境下不易窒息。

工作流程为：把电源供电单元接上交流电，硬件系统启动运行嵌入式 Linux系统的引导程序后进入启动嵌入式Linux系统，进入嵌入式Linux系统后立马运行语音提示单元程序，接着Linux系统自动启动安全帽模式识别程序，安全帽识别程序启动后开始检测视频采集摄像头的工作状态，如果视频采集摄像头的处于无法获取视频图像的非正常工作情况下，系统会输出“请检测摄像头是否正常工作”的相应提示，如果视频采集摄像头的处于正常工作时，安全帽识别程序开始从视频采集摄像头单元处获取视频图像。

技术人员在佩戴安全帽主体1后，当安全帽主体1受到重物撞击时，压力传感器2接收撞击信号，只要达到规定的强度，压力传感器2即产生动作并向电子控制器发出信号，电子控制器接收到信号后，与其原存储信号进行比较，如果达到气囊展开条件，则由驱动电路向安全气囊5外端的点火器6 送去起动信号，点火器6接到信号后引燃气体发生剂，产生大量气体，经过滤并冷却后进入安全气囊5，使安全气囊5在极短的时间内突破衬垫迅速展开，对佩戴者的头部进行保护，当佩戴者被困于密闭环境下时，通过安全气囊5 的膨胀，可以挤压第一气囊8，使得通气杆11扎入第一气囊8底端的气嘴12 中，从而使得氧气从主导气孔22和副导气孔23中导出，减少佩戴者在密闭环境下窒息的可能性，通过第二气囊15受到的震动，使得第二气囊15快速膨胀，从而在第一气囊8内的氧气逐渐减少后，使得第二气囊15可以继续对佩戴者的太阳穴部进行保护。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明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发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，包括安全帽主体（1）和设置在安全帽主体（1）上的识别系统，其特征在于：所述安全帽主体（1）上端安装有压力传感器（2），所述压力传感器（2）上端固定连接有外挡板（3），所述安全帽主体（1）内部开凿有内置空腔（4），所述内置空腔（4）内设有安全气囊（5），所述安全气囊（5）与压力传感器（2）之间安装有点火器（6），所述外挡板（3）上端固定连接有缓冲层（7），所述内置空腔（4）内设有两个关于安全气囊（5）对称的第一气囊（8），所述第一气囊（8）和内置空腔（4）内底端之间固定连接有一对压缩弹簧（9），所述内置空腔（4）内底端开凿有螺纹孔（10），所述螺纹孔（10）内螺纹连接有通气杆（11），所述第一气囊（8）底端安装有气嘴（12），所述气嘴（12）位于螺纹孔（10）正上方，所述第一气囊（8）左右两端均固定连接有接触板（13）。

2.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述安全帽主体（1）内壁开凿有一对与内置空腔（4）连通的方形通孔（14），所述方形通孔（14）内设有第二气囊（15），所述第二气囊（15）内填充有二氧化碳水溶液，两个所述第二气囊（15）相互靠近的一端均固定连接有橡胶垫（16），所述橡胶垫（16）和内置空腔（4）的内壁均开凿有多个均匀分布的球形槽（17），所述球形槽（17）内转动连接有滚珠（18），所述滚珠（18）位于接触板（13）外侧且与接触板（13）相抵，所述滚珠（18）和接触板（13）相互接触处均设有抛光层。

3.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述识别系统包括嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwellTM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元，eMMC5.1模式闪存、支持H.264/H265模式的视频编码摄像头视频采集单元、语音提示输出单元和电源供电单元，所述嵌入式四核ARMCortexCPU处理器、NVIDIAMaxwellTM架构的GPU处理、LPDDR4模式内存单元、eMMC5.1模式闪存集合在一个系统主板上。

4.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述缓冲层（7）由非牛顿流体制成。

5.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述内置空腔（4）内壁固定连接有两个关于第一气囊（8）对称的限位块（19），所述限位块（19）位于接触板（13）上侧。

6.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述通气杆（11）上端开凿有主导气孔（22），所述通气杆（11）底端开凿有多个均匀分布且与主导气孔（22）连通的副导气孔（23）。

7.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：两个所述接触板（13）内部均固定连接有磁铁块，两个所述磁铁块相互吸引。

8.根据权利要求2所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述方形通孔（14）上下内壁之间均固定连接有外挡块（20），所述第二气囊（15）上下两端均固定连接有内挡块（21），所述内挡块（21）位于外挡块（20）外侧且与外挡块（20）相抵。

9.根据权利要求1所述的一种在多人场景下人员是否佩戴安全帽的识别系统，其特征在于：所述安全气囊（5）内设有气体发生剂，所述气体发生剂被引燃后产生大量的氮气，所述第一气囊（8）内填充有氧气。

Images