[发明专利]基于二维倾角判据的头部姿态异常检测安全帽

摘要

本发明公开了一种基于二维倾角判据的头部姿态异常检测安全帽，在安全帽本体上设置有倾角检测装置、定位模块、通信模块、控制器、报警装置及电源，所述的控制器与倾角检测装置、报警装置、定位模块及通信模块相连，电源给各装置供电，所述的控制器与信息中心通讯连接，控制器每隔一段时间将位置信息传输给信息中心，以便信息中心实时监控现场工作人员的位置。本发明可准确的判断操作人员的头部姿态，并能通过安全帽本体上的报警装置进行声光报警。控制电路与定位模块和通信模块相连，当异常状态出现时，可以将状态信息传给信息中心，以便信息中心通知周围的工作人员实施营救。

主权项

1.一种基于二维倾角判据的头部姿态异常检测安全帽，包括安全帽本体，其特征在于：在安全帽本体上设置有倾角检测装置、定位模块、通信模块、控制器、报警装置及电源，所述的控制器与倾角检测装置、报警装置、定位模块及通信模块相连，电源给倾角检测装置、定位模块、通信模块、控制器、报警装置供电，所述的控制器与信息中心通讯连接，控制器每隔一段时间将位置信息传输给信息中心，以便信息中心实时监控现场工作人员的位置，按照某一角度旋转的数字量转换为角度值的函数为：其中：D_out表示X或Y通道的数字输出量，D_out@0°表示数值抵消，α表示角度，Sens表示倾角检测装置芯片的敏感度，在离线状态下获取N组x,y方向的倾角数据，设描述对象为x,y方向的倾角θ_x,θ_y，倾角范围为[‑90°，90°]，x,y方向的倾角变化率为Δθ_x/Δt,Δθ_y/Δt，倾角变化率的计算方法为首先对倾角数据进行预处理，训练样本的归一化，有其中倾角最小值min(θ_x),min(θ_y)为‑90°，倾角最大值man(θ_x),man(θ_y)为90°，min(Δθ/Δt)表示倾角变化率的最小值，max(Δθ/Δt)表示倾角变化率的最大值，将归一化后的数据在平面坐标系中分别表示成(θ′_x,θ′_y)，(Δθ′_x/Δt,Δθ′_y/Δt)的数据点，可以表示为将预处理后的数据点分别在直角坐标系中表示成z＝(θ′_x,θ′_y),Δz/Δt＝(Δθ′_x/Δt,Δθ′_y/Δt)，然后根据数据大小将倾角和倾角变化率数据点各分成八类，z,Δz/Δt各类的中心为其中m,n＝1,2，采用基于距离分类方法，对头部姿态进行分类，取各类的几何中心作为各类的中心，用各点到中心的距离来表征相似性，距离越远，相似性越小，通过对每个元组和各个类中心相似度来比较，从而可以找出它的最近的类中心，得到确定的类别标记，最终得到头部姿态可能情况，建立表格；在线获取数据,重复上面的数据预处理步骤，计算数据点与各中心的距离，取最小的中心点所在的类别为该数据点所属类别，根据两个类别查询表格，确定头部姿态情况。