CN103794029A - 施工安全报警器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种施工安全报警器，由USB接口、麦克、蓄电池、扬声器、单片机电路板、存储芯片、单片机微控制器，时钟芯片、天线、高程感应器、卫星定位接收芯片、充电插口、电源开关、无线数传模块、高压电强度感应器、液晶触摸屏、可燃气体探测传感器、按钮、光电指示器、机壳组成。该施工安全报警器可以对户外施工人员进行安全区域识别、预警，其施工安全危险探测面更为广泛，更加综合有效，起到了积极的安全防护作用，并有效保障了工程施工环境设施安全、机械安全、减少各类事故带来的人身伤害和经济损失。

Description

施工安全报警器

技术领域

本发明涉及工程安全生产预警技术领域，尤其涉及施工安全报警器。

背景技术

在户外进行各类工程施工作业时，通常采用现场勘察、安全交底、现场监护三个步骤进行安全管理。

首先，是对施工区域周边现场踏勘，收集施工区域的地面、高空、地下的电网、通讯线缆、光缆、管网、道路交通、桥梁洞涵、房屋建筑、可燃气体、有毒气体、山体地质、河流等信息；然后在施工前技术人员逐级进行安全交底；在施工过程中，由于操作人员视野受限、安全隐患点被隐藏等原因，安全管理人员还要现场监护提示，然而，在现场生产实际由于户外施工工作面大，区域条件复杂，施工机械多种，且工种较多，每个工种的注意事项又不尽相同，提示交底工作十分复杂，而施工组织机构繁琐，管理人员配备有限，难以面面俱到，工作衔接易脱节出现疏漏；因而常有各类安全事故发生，如起重设备触高压线、挖掘机挖断地下光缆、管道损伤可燃气体、有毒气体泄漏、山体滑坡等，造成不同程度的经济损失甚至人员伤亡。

因此，依靠人员（即人工）提醒来实现安全预警和警告往往不可靠。然而现有技术中也没有存在这样的施工安全报警装置可是及时，多方面进行预警和警报。

发明内容

本发明提出了施工安全报警器，能够对多种施工安全情况进行实时监测，并通过高集成度的硬件电气结构实现预警和报警，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种施工安全报警器，包括机壳，还包括设置在所述机壳内部的控制主板（即单片机电路板），所述控制主板上集成有单片机微控制器、高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置，其中：

所述单片机微控制器分别与所述高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接；所述报警装置包括扬声器和光电指示器；

所述卫星定位接收芯片，用于确定当前卫星定位位置，并发送给单片机微控制器存储；

所述高程感应器，用于确定当前所处地理位置的高程值，并发送给单片机微控制器存储；

所述高压电强度感应器，用于感应和确定当前所处地理位置上的高压电的强度，并发送给单片机微控制器存储；

所述可燃气体探测传感器，用于探测和识别当前所处地理位置上存在的可燃气体种类，并发送给单片机微控制器存储；

所述单片机微控制器，用于预先接收工作人员针对不同高压电的强度、可燃气体种类设置的多种报警等级；实时判断当前高压电的强度、可燃气体种类是否达到报警等级；若是，则读取存储的当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类，确定报警等级并通过报警装置执行不同报警等级的报警操作。

较佳地，所述控制主板上还集成有USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块；

所述单片机微控制器分别与USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块电连接。

较佳地，所述机壳的外表面还设有液晶触摸屏和按钮；

所述液晶触摸屏与所述控制主板上的单片机微控制器电连接；

所述液晶触摸屏，用于在接收单片机微控制器的报警指令后，显示当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类以及报警等级。

较佳地，所述光电指示器包括指示灯，所述指示灯设置在所述机壳的外表面上；所述天线的一端伸出所述机壳的外侧设置。

较佳地，所述蓄电池分别与所述控制主板上的高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接。

较佳地，所述无线数传模块为GPRS/3G无线通信装置。

较佳地，所述麦克为一拖四领夹无线麦克风无线话筒。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

分析上述施工安全报警器的结构可知：此安全报警器主要由USB接口、麦克、蓄电池、报警装置（即扬声器、光电指示器）、控制主板、存储芯片、单片机微控制器，时钟芯片、天线、高程感应器、卫星定位接收芯片、充电插口、电源开关、无线数传模块、高压电强度感应器、液晶触摸屏、可燃气体探测传感器、按钮、机壳等结构组成；其中，无线麦克风（即一拖四领夹无线麦克风无线话筒）作为音频录入设备，可以录入使用者的音频资料（利用其一拖四的具体结构功能）；将多个来自不同话筒的音频进行发射，而与其无线通信的另一台施工安全报警器对接收的音频播放出来（用以实现远程通信或是即时远程报警功能）；

在户外上述施工安全报警器可以通过单片机控制器控制卫星定位接收芯片感应当前装置所在位置，在到达安全控制点，工作人员进行安全控制点的信息输入；因此，上述卫星定位接收芯片可以实现工作人员的当前的卫星定位位置（包括卫星定位的经纬坐标等），同时高程感应器用于确定工作人员的当前地理位置的高程值（即测绘控制点），确定了卫星定位位置和地理位置的高程值以便于后续的报警和维修处理。高压电强度感应器用于检测感应当前位置或是当前区域内是否存在高压放电危险；另外，可燃气体探测传感器用于感应和检测当前区域内是否存在可燃气体；单片机微控制器用于对集成在控制主板上的器件实现综合控制（即对各种监测传感器的控制和接收采集的数据）、采集数据的存储（即存储上述各种监测传感器采集的当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类等数据）、参数设置以及计算和读取；单片机微控制器作为核心控制芯片，用于将上述采集数据进行实时地接收，存储，并实时综合判断当前时刻的采集数据是否达到了预先设置的报警等级，若达到，则即时发送报警指令（并将存储的采集数据读取后一并发送）；报警装置和液晶触摸屏在接收到单片机微控制器发送的报警指令后，执行不用形式的报警操作，且一并将采集数据通过液晶触摸屏显示出来。高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器内置在同一施工安全报警器上，高度集成在一起；使其发挥出更多的，更全面的检测作用（例如：卫星定位、高程测算、高压电强度监测和可燃气体探测等）；

同时，具有上述结构的施工安全报警器在进行潜在的环境复杂的施工工程作业时，施工安全危险探测面更为广泛，更加综合有效，保证了多种施工安全危险探测面的综合即时处理、且使用时更安全，互不干扰，并通过报警装置以及液晶触控屏实现响铃报警、闪灯报警和显示报警。本发明提供的施工安全报警器，在户外工程施工过程中，可以进行安全报警提示并进行情况通报，从而避免各类安全事故发生。

附图说明

图1为本发明实施例提供的施工安全报警器的控制部分结构原理示意图；

图2为本发明实施例提供的施工安全报警器的外观整体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种施工安全报警器，包括机壳20，还包括设置在所述机壳内部的控制主板5（即单片机电路板），所述控制主板5上集成有单片机微控制器7、高程感应器10、卫星定位接收芯片11和高压电强度感应器15、可燃气体探测传感器17、麦克2和报警装置，其中：

所述单片机微控制器分别与所述高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接；所述报警装置包括扬声器4和光电指示器19；

另参见图2，所述卫星定位接收芯片11，用于确定当前卫星定位位置，并发送给单片机微控制器存储；

所述高程感应器10，用于确定当前所处地理位置的高程值，并发送给单片机微控制器存储；

所述高压电强度感应器15，用于感应和确定当前所处地理位置上的高压电的强度，并发送给单片机微控制器存储；

所述可燃气体探测传感器17，用于探测和识别当前所处地理位置上存在的可燃气体种类，并发送给单片机微控制器存储；

所述单片机微控制器7，用于预先接收工作人员针对不同高压电的强度、可燃气体种类设置的多种报警等级；实时判断当前高压电的强度、可燃气体种类是否达到报警等级；若是，则读取存储的当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类，确定报警等级并通过报警装置执行不同报警等级的报警操作。

在发明实施例中，分析上述施工安全报警器的结构可知：此安全报警器（参见图1）主要由USB接口1、麦克2、蓄电池3、报警装置（即扬声器4、光电指示器19）、控制主板5、存储芯片6、单片机微控制器7、时钟芯片8、天线9、高程感应器10、卫星定位接收芯片11、充电插口12、电源开关13、无线数传模块14、高压电强度感应器15、液晶触摸屏16、可燃气体探测传感器17、按钮18、机壳等结构组成；其中，麦克为无线麦克风（即一拖四领夹无线麦克风无线话筒）作为音频录入设备，可以录入使用者的音频资料（利用其一拖四的具体结构功能）；将多个来自不同话筒的音频进行发射，而与其无线通信的另一台施工安全报警器对接收的音频播放出来（用以实现远程通信或是即时远程报警功能）；

其中，控制主板5是一个单片机印刷线路板，上面焊接有单片机微控器7、USB接口1、麦克2、蓄电池3、扬声器4、存储芯片6、时钟芯片8、天线9、充电插口12，此外，还通过电力及信号线缆与液晶触摸屏16、高程感应器10、卫星定位接收芯片11、无线数传模块14、高压电强度感应器15及可燃气体探测传感器17相连接，充电插口12连接到蓄电池3上，无线数传模块14与天线9相连接，天线9可以内置机壳20内，为了达到更好的无线收发效果，也可以将天线9露出机壳20外，电源开关13通过线缆连接在蓄电池3和单片机电路板5之间，单片机电路板5和与其连接的多种传感器件都装配在机壳20内，而USB接口1、麦克2、充电插口12、天线9、按钮18、光电指示器19、可燃气体探测传感器17分别安装在机壳20的内侧，并根据功能的不同镶嵌或露出机壳20壳体。高程感应器10、卫星定位接收芯片11、无线数传模块14、高压电强度感应器15和可燃气体探测传感器17均为标准器件。高程感应器10用来感应携带本安全报警器工作人员施工所在的位置高度。卫星定位接收芯片11用来根据接收卫星定位信息，确定当前工作人员所在的地理坐标位置。无线数传模块14是标准的无线通讯设施，用来进行无线数据收发传输，无线数传模块，也可以是移动通讯的GPRS或CDMA类的数传模块。高压电强度感应器15是一种高压电磁感应式电流传感器，可以感应高压线附近的电流强度。可燃气体探测传感器17是一种可燃气体浓度测试的传感器，可以探测一氧化碳、天然气、甲烷等可燃气体的传感器。

此种安全报警器可以独立地进行安全控制点标定，也可以和地理信息地图结合起来使用，在地图上标出各安全控制点的安全报警信息，并可以将信息传输到无线通讯网络的计算机中，进行远程监测控制。

在户外上述施工安全报警器可以通过单片机控制器控制卫星定位接收芯片感应当前装置所在位置，在到达安全控制点，工作人员进行安全控制点的信息输入；因此，上述卫星定位接收芯片可以实现工作人员的当前的卫星定位位置，同时高程感应器用于确定工作人员的当前地理位置的高程值（即测绘控制点），确定了卫星定位位置和地理位置的高程值以便于后续的报警和维修处理。高压电强度感应器用于检测感应当前位置或是当前区域内是否存在高压放电危险；另外，可燃气体探测传感器用于感应和检测当前区域内是否存在可燃气体；单片机微控制器用于对集成在控制主板上的器件实现综合控制（即对各种监测传感器的控制和接收采集的数据）、采集数据的存储（即存储上述各种监测传感器采集的当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类等数据）、参数设置以及计算和读取；单片机微控制器作为核心控制芯片，用于将上述采集数据进行实时地接收，存储，并实时综合判断当前时刻的采集数据是否达到了预先设置的报警等级，若达到，则即时发送报警指令（并将存储的采集数据读取后一并发送）；报警装置和液晶触摸屏在接收到单片机微控制器发送的报警指令后，执行不用形式的报警操作，且一并将采集数据通过液晶触摸屏显示出来。高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器内置在同一施工安全报警器上，高度集成在一起；使其发挥出更多的，更全面的检测作用（例如：卫星定位、高程测算、高压电强度监测和可燃气体探测等）；

同时，具有上述结构的施工安全报警器在进行潜在的环境复杂的施工工程作业时，施工安全危险探测面更为广泛，更加综合有效，保证了多种施工安全危险探测面的综合即时处理、且使用时更安全，互不干扰，并通过报警装置以及液晶触控屏实现响铃报警、闪灯报警和显示报警。本发明提供的施工安全报警器，在户外工程施工过程中，可以进行安全报警提示并进行情况通报，从而避免各类安全事故发生。

需要说明的是，一拖四无线领夹麦克风无线话筒，其往往具有以下几种特性：超高频波段（例如740-790兆赫兹）有上百个频点；四通道麦克风有独立的音量控制；混合输出；静噪采用导频，场强，噪声三重检测；与控制主板上的接口互联；功耗低，节省电能等；频率收听有效范围较为合适，即一拖四无线领夹麦克风无线话筒有效距离为50-100米。

下面对本发明实施例提供的施工安全报警器的具体结构做一下详细说明：

所述控制主板上还集成有USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块；所述单片机微控制器分别与USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块电连接。

其中，所述蓄电池分别与所述控制主板上的高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接。其中，所述克风一拖四领夹无线麦克风无线话筒。较佳地，所述机壳的外表面还设有液晶触摸屏和按钮；所述液晶触摸屏与所述控制主板上的单片机微控制器电连接。另外，通过USB接口可以接入移动硬盘的存储设备。

其中，所述液晶触摸屏，用于在接收单片机微控制器的报警指令后，显示当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类以及报警等级。

所述光电指示器包括指示灯，所述指示灯设置在所述机壳的外表面上；所述天线的一端伸出所述机壳的外侧设置。

其结构以及连接方式如下：USB接口、麦克、蓄电池、扬声器、存储芯片、单片机微控制器，时钟芯片、天线、充电插口、电源开关、光电指示器焊接在单片机电路板上，其中：彼此由单片机电路板上的线路连接，整个单片机电路板及器件安装在机壳中，高程感应器、卫星定位接收芯片、无线数传模块、高压电强度感应器、液晶触摸屏、可燃气体探测传感器、光电指示器分别由导线与单片机电路板连接；USB接口、可燃气体探测传感器、无线数传模块的外置天线、充电插口、电源开关伸出机壳外侧，按钮、光电指示器、液晶触摸屏设置在机壳的面板上。

较佳地，所述无线数传模块为GPRS/3G无线通信装置。

需要说明的是，上述高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器等数据采集装置实时监测和采集，进行数据处理后，通过无线数传模块还可以将采集数据传输到其他施工安全报警器的终端上，从而实现数据共享和网络互连。其中，GPRS/3G无线通信装置（即无线通信模块）支持GPRS和短消息双通道传输数据；利用移动通信网络，进行远程的数据传输，方便各种工况环境下的系统架设和使用。通过外接多种采集接口实现采集功能：采集串口设备数据，如串口仪表、采集器、PLC等。适应于工业或适用室外恶劣环境的无线数据通信。

下面简要介绍一下本发明实施例提供的施工安全报警器的具体使用操作：

在上述施工安全报警器使用时，先根据安全报警分类及所在方位进行功能按键属性设置，例如：附近有高压线，地下有通讯电缆、有陷坑、有塌方、落物、有道路交通设施、可燃气体、有毒气体装置等等。在施工踏勘阶段，打开装置电源开关，给系统加电，在户外系统通过单片机控制器控制卫星定位接收芯片感应当前装置所在位置，在到达安全控制点，工作人员进行安全控制点的信息输入；

当到达一个控制点时，系统的卫星定位接收芯片感应卫星进行位置定位，获取坐标位置，点击设置按钮，液晶触摸屏上出现控制半径，危险源高度、危险源深度、危险等级等信息，及所在位置的坐标，控制点设定之后，通过麦克进行报警语音提示输入，最后按动系统发射按钮，应用无线数传模块功能，将所收集的施工区域安全控制点的信息、语音报警信息发送给本区域其它同样功能的安全报警装置，存储到每个装置的存储芯片中，并同时发送到远程控制中心，在工区施工的主要岗位工作人员，都配备一个这样的安全报警装置，直接接收安全交底信息。

在施工作业时，安全报警装置自动通过卫星定位接收芯片感应当前工作人员坐标位置、高程，当工作人员进入安全控制区域或控制高程的半径内时，装置根据所处安全报警等级进行不同方式、不同级别的报警，通过扬声器的语音、光电指示器的声光等形式进行报警。出现严重危及施工安全的警情，如系统的可燃气体接收传感器在检测到区域可燃气体浓度超过警戒范围或高压电强度感应器感应高压电强度超过警戒强度时，可根据预告设定的安全等级通过无线数传功能将警情通报到工区的每一个工作人员。系统也可以加载电子地图，通过地理信息和卫星定位结合，在液晶显示屏上直观地显示工作人员的当前位置、每个控制点的位置及警情等级，进行控制点信息的补充和校验。

本发明实施例提供的施工安全报警器，其设计新颖，结构小巧，方便工作人员携带，利用它可以对户外、野外、架线、管道、土方挖掘等作业的施工人员，进行安全区域识别、预警，起到了积极的安全防护作用，并有效保障了工程施工环境设施安全、机械安全、减少各类事故带来的人身伤害和经济损失。另一方面上述采集数据可通过USB接口，转移存储在计算机上，也便于事故发生后根据报警录入的信息（即采集数据）进行事故责任分析。上述施工安全报警器应用范围广泛，还可适用于公路超高、超重、超宽的大件运输过程事故的安全防范。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种施工安全报警器，包括机壳，其特征在于，还包括设置在所述机壳内部的控制主板，所述控制主板上集成有单片机微控制器、卫星定位接收芯片、高程感应器和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置，其中：

所述单片机微控制器分别与所述卫星定位接收芯片、高程感应器和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接；所述报警装置包括扬声器和光电指示器；

所述卫星定位接收芯片，用于确定当前卫星定位位置，并发送给单片机微控制器存储；

所述高程感应器，用于确定当前所处地理位置的高程值，并发送给单片机微控制器存储；

所述高压电强度感应器，用于感应和确定当前所处地理位置上的高压电的强度，并发送给单片机微控制器存储；

所述可燃气体探测传感器，用于探测和识别当前所处地理位置上存在的可燃气体种类，并发送给单片机微控制器存储；

所述单片机微控制器，用于预先接收工作人员针对不同高压电的强度、可燃气体种类设置的多种报警等级；实时判断当前高压电的强度、可燃气体种类是否达到报警等级；若是，则读取存储的当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类，确定报警等级并通过报警装置执行不同报警等级的报警操作。

2.如权利要求1所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述控制主板上还集成有USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块；

所述单片机微控制器分别与USB接口、蓄电池、存储芯片、时钟芯片、天线、充电插口、电源开关和无线数传模块电连接。

3.如权利要求2所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述机壳的外表面还设有液晶触摸屏和按钮；

所述液晶触摸屏与所述控制主板上的单片机微控制器电连接；

所述液晶触摸屏，用于在接收单片机微控制器的报警指令后，显示当前卫星定位位置、当前所处地理位置的高程值、高压电的强度、可燃气体种类以及报警等级。

4.如权利要求3所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述光电指示器包括指示灯，所述指示灯设置在所述机壳的外表面上；所述天线的一端伸出所述机壳的外侧设置。

5.如权利要求2所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述蓄电池分别与所述控制主板上的高程感应器、卫星定位接收芯片和高压电强度感应器、可燃气体探测传感器、麦克和报警装置电连接。

6.如权利要求2所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述无线数传模块为GPRS/3G无线通信装置。

7.如权利要求1所述的施工安全报警器，其特征在于，

所述麦克为一拖四领夹无线麦克风无线话筒。

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