[發明專利]焊接作業無線監測報警系統

有效

• 申請號: 201610188342.X
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN105701968B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 顧菊平;華亮;王勝鋒;唐子峻;張新松;程天宇;季霆;張晴;沈慶;念路兵;蔣凌;華俊豪
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G08B21/02
• 分類號: G08B21/02
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙)32100
• 代理人: 葛雷

1.一種焊接作業無線監測報警系統，其特征是：包括焊接人員安全帽、集成有單片機內核的Zigbee片上系統、光敏傳感器及光敏傳感器接口電路、反射式紅外光電傳感器及反射式紅外光電傳感器接口電路、三軸加速度傳感器、反射片、第一遮光板、第二遮光板、護目鏡、手持式面罩、Zigbee通訊模塊；其中集成有單片機內核的Zigbee片上系統、光敏傳感器及光敏傳感器接口電路、反射式紅外光電傳感器及反射式紅外光電傳感器接口電路、第一遮光板、三軸加速度傳感器均安裝在焊接人員安全帽上；集成有單片機內核Zigbee片上系統、光敏傳感器接口電路、反射式紅外光電傳感器接口電路、三軸加速度傳感器均安裝在焊接人員安全帽內；光敏傳感器、反射式紅外光電傳感器、第一遮光板固定安裝在焊接人員安全帽外表面；當焊接人員戴上安全帽后，光敏傳感器應位于正前方，能夠感測焊接人員前方的外界光強；當焊接人員戴上安全帽、戴上護目鏡后，反射式紅外光電傳感器位于正前方，發射管指向護目鏡；第一遮光板固定安裝在反射式紅外光電傳感器前方，長度長于反射式紅外光電傳感器，確保焊接人員前方的光源不會干擾反射式紅外光電傳感器；如焊接人員佩戴護目鏡作為防護用具，護目鏡上表面與反射式紅外光電傳感器相對處，貼上反射片，第二遮光板固定安裝在反射片前方，確保焊接人員前方的光源不會經反射片反射到反射式紅外光電傳感器；在艙室門口放置有Zigbee通訊模塊，負責將安全帽中Zigbee片上系統傳遞的報警信息，通過無線網絡輸出至監控室；

焊接開始及安全帽佩戴檢測過程：

Zigbee片上系統內的單片機收到光敏傳感器信號，確認焊接開始；單片機確認焊接開始后，首先檢測焊接人員是否佩戴安全帽；確認方法如下：每個焊接人員佩戴固定的安全帽，單片機中固化有該人員的身份信息，且該安全帽內部有三軸加速度傳感器；如果該人員沒有戴安全帽，則安全帽位置信息、姿態信息不會改變；如果該人員佩戴了安全帽，則作業中，人體頭部的姿態變化會引起三軸加速度傳感器有信息輸出，由于采用三軸加速度傳感器，頭部抖動會引起三軸加速度傳感器輸出；由于焊接作業人員不可能完全靜止，因此當人員佩戴上安全帽后，三軸加速度傳感器輸出的信息是不斷變化的；因此可采用單片機實時采集三軸加速度傳感器信號，如果發現一段時間內三軸加速度傳感器三通道信息均未變化，則可認為對應的焊接人員未佩戴安全帽；

單片機在確認焊接開始后，采集三軸加速度傳感器信息；三軸加速度傳感器可輸出X、Y、Z三路模擬量或者數字量信號，如輸出模擬量信號，則送入芯片自帶的A/D口，如輸出數字量信號可直接連接至單片機；單片機每隔一段時間采集一次三軸加速度傳感器三通道數據；單片機通過軟件設置計數器，計算單片機采集三軸加速度傳感器數據的次數，如果達到設定次數三路數據均未改變，則可認為對應的焊接人員未佩戴安全帽；單片機通過Zigbee網絡發出該人員身份信息、表征該人員未佩戴安全帽的字符信息，進行遠程報警，并由監控室進行記錄和管理；如果發現三軸加速度傳感器任意一通道數據變化率超過人工設定的閾值，則可判定人員可能摔倒，則同樣通過Zigbee進行報警、記錄和管理；

在每個艙室門口，放置了Zigbee通訊模塊，作為中繼節點，安全帽中的Zigbee片上系統的單片機將報警信息傳輸給艙室門口的Zigbee通訊模塊，由該通訊模塊將信號逐層上傳，直至監控室。

2.根據權利要求1所述的焊接作業無線監測報警系統，其特征是：Zigbee片上系統采用CC2530型號的芯片，內含有51內核的單片機。

3.根據權利要求1所述的焊接作業無線監測報警系統，其特征是：所述人員身份信息為工號。

4.根據權利要求1所述的焊接作業無線監測報警系統，其特征是：單片機通過調制方式驅動反射式紅外光電傳感器發射管，調制頻率為f。