整个系统建立在一条因果链上:人员进入危险区域(因)→ 视觉或周界传感捕捉到异常(检测) → 规则判定是否构成危险(判定)→ 多通道提醒佩戴者与现场(果)。 下面按环节拆解原理,并诚实标注每一步的证据等级。
塔吊回转半径大、吊装载荷在高空移动,地面人员难以持续观察吊物位置,误入吊装落点区的风险长期存在。
文献支持工地机械噪声常掩盖人声喊话,安全员即使发现危险,提醒也常常无法及时传达——所以我们选择"语音 + 震动 + 灯光"多通道头盔提醒。
文献支持一个现场管理人员难以同时看管 4 个以上的危险边界。机器视觉与红外对射可以并行、不间断地值守。
工程推论摄像头怕遮挡与光照变化,红外对射只有"通/断"两种状态。两者互补,才有更可靠的感知。
工程推论
YOLO(You Only Look Once)是单阶段目标检测模型:一次前向推理同时输出画面中所有目标的
边界框、类别与置信度。我们使用 COCO 预训练的 YOLOv8 权重,
只取 person 类(类别 0),
置信度阈值默认 0.5——低于阈值的目标视为不可信,不参与告警。
画面里有人 ≠ 危险。系统取检测框底边中心点(近似脚部位置),用射线法判断它是否落入 预先配置的 ROI 危险区多边形(每路摄像头独立配置)。只有"人在危险区里"才触发告警, 大幅减少无效报警。
同一摄像头 3 秒冷却期内不重复触发;危险状态持续 2 秒后自动清除, 避免检测抖动导致告警轰炸。
在危险作业区模型四周布置 4 组红外对射传感器(E18-D80NK 漫反射型), 收发一体:正常时持续收到反射信号,有人/物遮挡时信号丢失,即判定入侵。
传感器输出高/低电平,STM32 周界板轮询 4 路 GPIO 状态。
任一路被遮挡,周界板通过 CH340 串口上报 INTRUSION:N。
蜂鸣器 + 红色 LED 立即工作,提醒周围人员。
同一事件同步推送到头盔端,播放入侵语音提醒。
| 环节 | 机制 | 证据等级 |
|---|---|---|
| 事件生成 | 视觉(ROI 内有人)或周界(红外遮挡)产生带时间戳、区域/传感器编号、置信度的事件 | 已实现 · 已验证 |
| 语音播报 | 告警触发后用 Windows TTS 播报具体内容("X号区域危险区发现人员,请立即离开"/"周界N号传感器被触发"),预录 mp3 兜底,支持静音开关 | 已实现 · 已验证 |
| 头盔指令 | HC-05 蓝牙串口下发 D1–D4(区域 1–4)/ VIB(震动)/ CLEAR(解除) | 已实现 |
| 头盔响应 | STM32 头盔端驱动红色警示灯 2 秒、震动 0.5 秒、语音播报,绿色呼吸灯指示运行 | 已实现 |
| 数据留痕 | 每次事件记录"时间/摄像头/目标/置信度/警报/联动动作",可导出 Excel | 已实现 · 已验证 |