CN108885816B - 穿戴个人防护设备合规性*** - Google Patents
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Abstract
本发明包括与个人防护装备互连或可互操作的一个或多个传感设备，该传感设备感测人和防护装备之间的关系，所述传感设备出于合规性目的可将该关系传送给软件应用。
Description
相关申请
本申请要求于2015年12月15日提交的序列号为No.62/267,365的同一标题的美国临时专利申请的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及个人防护装备(“PPE”)合规性***。特别地，本发明包括监控人与防护设备件之间的关系的一个或多个传感设备，该传感设备出于合规性目的能够将该关系传送给软件应用。
背景技术
使用合适和有效的PPE是保护工人免受工作中伤害的最佳工具之一。事实上，职业安全与健康管理局(“OSHA”)制定了广泛的一系列指导方针和制度，要求工人使用各种PPE来减少和/或消除在工程和管理控制不可行或失效时员工受伤和暴露于危险的情况。在其他级别的政府、贸易团体、行业团体、安全组织和个人企业的其他组织，也做了同样的事情。
工伤的成本是惊人的。在美国，所有报告的损失工时的工伤的直接成本估计超过610亿美元，或每次工伤约40,000美元。直接成本包括工人赔偿金、医疗费用和法律服务费用。美国雇主单是为工人赔偿金就支付超过10亿美元每周。
在对各行业工人的多次调查中，绝大多数工人和安全专业人员表示，工作场所事故和伤害是主要担忧。鉴于对工伤的普遍担忧以及使用合适的PPE对工人安全的重要性，可以预计对PPE规划的遵守自然会很高。
然而，恰恰相反。不遵守PPE规划仍然是个一贯的问题。劳工***(“BLS”)的数据一致表明，在遭受各种工伤的工人中，绝大多数人没有穿戴合适的PPE。
一项调查标识了最高的常见违规PPE类别。下列比例的受访安全专业人员表示，下列PPE类别对合规性最具挑战性：
24％眼镜
18％听力防护
17％呼吸防护
16％防护服
14％手套
4％头部防护
眼镜被广泛认为是最具挑战性的PPE类别并不奇怪。BLS的统计数据显示，发现有近五分之三遭受职业性眼睛伤害的工人在受伤时没有佩戴护目用具，或者佩戴了对于该工作错误类型的护目用具。同样，受访的工人举出了不遵守PPE协议的各种原因。各种违规理由包括：
尽管存在PPE协议，但相信不需要PPE
缺乏舒适感
不合适
不吸引人
PPE不可用
缺乏时间或管理支持
缺乏培训
PPE会干扰完成工作的能力。
员工培训和管理支持是推动合规性的关键因素。对于在不同地点执行不同功能的工人，PPE要求差别很大。对于健康、安全和环境(“HSE”)管理者来说，设计、培训和实施全面的有组织的安全规划可能非常具有挑战性，这些规划有效地解决(address)复杂的操作区域中的所有危险和风险。一旦制定并实施了这些计划，HSE管理者确保合规性将面临极大的挑战。
培训是必要的，但还不够。工人会了解要求和风险，但仍然经常不遵守。此外，要求会发生变化，并且取决于具体情况，使合规性变得复杂。可以建立惩罚性***，但是它们也存在缺陷，诸如造成敌对的环境，并且它们需要持续的外场(oversite)和监控。任何依赖于监控的***都需要大量的人力、培训，并且仍然容易出现人为错误。
因此，需要一种消除现有技术缺点的改进的用于PPE合规性的***。
附图说明
图1是表示本发明的组件的示意图。
图2是表示本发明的结构的示意图。
具体实施方式
本发明包括支持PPE合规性和工人安全的智能***。该***使用与软件控制程序进行操作通信的电子传感器的组合来监控工作场所(或其他环境)中的个体工人和访客，并向安全管理者和其他人员提供关于已制定的组织安全规划的合规性的实时反馈。此外，该***还为个体工人提供自动培训强化和合规性警告。
该***包括几个组件。这些组件包括以下各项：
●在多个计算设备之间进行通信的网络环境(诸如“云”)中运行的软件应用，其映射受监控的PPE区域并包括基于规则的合规性目标和按工人、工人角色、工人位置和时间的定义。所述目标和定义可以从任何联网的计算设备访问。
●部署在工作区域内的位置/区域信标硬件网络，用于在任何给定时间定位工作区域中的工人。工人穿戴由网络/信标识别的移动收发机设备(下面描述)。所述设备通过网络将工人位置传送给软件。或者，在GPS信号可用的情况下，可以使用GPS而不是无线电信标***。
●并入传统PPE(诸如护目用具、头部防护设备、听力防护设备、手套、呼吸防护设备、服装和鞋子)的小型化蓝牙低功耗(“BLE”)通信设备。该安装到PPE的设备将工人穿戴的PPE的状态(接通/断开，关闭/打开，恰当类型等)传送给工人穿戴的移动收发机设备(下面描述)。
●允许确定工人位置的工人穿戴的身体穿戴收发机设备，从工人穿戴的PPE接收BLE信号，将工人穿戴的PPE与安全规划的工人位置和角色进行实时比较，并将这些信息传送给软件应用***。
该软件和固件是该***的核心。该***软件可以为客户定制，在这种情况下他们可以确定PPE可以穿戴的区域，必须穿戴的PPE以及其他配置参数。客户的所有PPE风险区域都由客户的安全管理人员映射到该软件中。安全管理人员在管理界面中将每个工人或访客添加到该软件中。可以基于位置、个体工人或两者将特定PPE或其他安全规划要求添加到该***。个体培训要求，因为与合规性相关，也可以纳入。此外，工人穿戴的传感器传送位置信息(例如使用GPS类技术)以确定工人在工作环境中的位置，并因此确定有关的特定本地PPE要求。该传感器可以与***相关联并向***传送哪个特定个体穿戴哪种特定PPE。然后可以将该PPE区域配置为使某些PPE成为强制、推荐或可选的。
例如，在一个特定区域，可能眼镜是必需的，钢头靴是基于工人而被推荐的，而手套是可选的；或者，取决于该区域的人员，要求可能有所不同(设备操作员可能被要求佩戴某些PPE，而主管被要求使用其他类型的PPE)——这对定义和实施工作场所中的规则和过程方面提供了大尺度的灵活性。
该软件和固件***包括控制面板，该控制面板允许安全管理人员实时监控所有员工和访客的位置和PPE合规性。可以关于已经输入到该软件中的特定组织安全规划来监控状态。可以在被配置为访问运行该软件***的任何网络的任何计算机、智能手机或移动设备上查看安全活动。可随时由团队、个体、区域、建筑和项目等生成自定义时间敏感报告，以监控合规性并访问PPE***和配置的值。
当软件检测到PPE未被穿戴或未正确穿戴时，所述软件能向特定个体实时发送违规警告，并在控制面板上显示警告。这些通知可以自动生成或由安全管理人员发起。通过这种方式，可以立即纠正违规情况并因此避免伤害。
***中的每个个体PPE设备将包括BLE微传感器或类似技术。该BLE微传感器利用专门识别PPE规范的信息编程，允许将该信息与该***软件中定义的规划要求进行比较。通过这种方式，***能够确定用户是否具有对于该位置和活动合适的PPE。
每个BLE微传感器都能够通过测量佩戴在工人腰带上的收发机设备的相对信号强度来感测接近度。除了接近度之外，BLE微传感器可以在必要时检测温度、电容、移动或其他情况。必要时，通过将接近度测量与温度、电容和移动相结合，算法确保以定义的方式穿戴正确的PPE。例如，BLE微传感器可以基于该腰带和该传感器之间的距离来确认是否正佩戴着眼镜，或者眼镜是否被折叠或者尖端(tine)是否按要求延伸。类似地，该传感器可以确定是否正佩戴着安全手套，或者呼吸面罩是否处于正确位置。该***还可用于确定是否穿戴了错误类型的PPE。例如，佩戴了无色镜片安全眼镜而不是有色眼镜，或错误类型的手套等。此信息随后被传送给软件应用，并用于创建警报(如有必要)或显示在控制面板上。
BLE微传感器元件非常小巧轻便，并且可以物理地集成到每个PPE设备中。可以将额外的传感器加到BLE微传感器上以监测特定活动或风险情况，包括温度传感器、气体监测器、碰撞传感器、加速度计、电传感器和触摸传感器等。虽然本文描述了BLE微传感器，但是可以采用其他近场通信设备，包括RFID(射频识别传感器)。
该腰带佩戴式收发机***将每个用户及其PPE连接到诸如云的计算机网络。所述***是佩戴在工人或访客腰带上的小巧轻便的移动设备。每个腰带佩戴式收发机在该软件***中是唯一识别的，以考虑到个体识别，该收发机可以用于所描述的安全合规性以及监控以确保工人在正确的区域并且没有操作他们没有资格或未经授权操作的装备(无论他们是否穿戴所要求的PPE)。
每个腰带工作设备包括一个或多个(最好所有)以下组件和特征。
●能够进行无线充电的可充电锂离子电池。
●用于实时定位的GPS无线电。
●用于连接的3G蜂窝无线电。
●用于室内可替代连接的Wi-Fi无线电。
●高度传感器和与内部定位***的无线电连接。
●用于连接工人穿戴的智能PPE的BLE接收器。
●可选传感，包括撞击、温度、加速度计、冲击振动、运动、高度、气体和陀螺仪(角速率传感器或角速度)等。
各种通信***用于将传感器信息传送到位于整个工作区域的硬件组件，然后其被连接到运行软件的网络。
进入已建立位置的每个工人和/或访客都会被发放并穿戴腰带佩戴式的个人PPE监控器。该腰带佩戴式设备和固件辨认佩戴者位置和使用的PPE，并将该数据与已编程到***中的组织安全规划进行比较。所述设备将位置和合规性的详细信息传送给基于云的软件***。
腰带佩戴式设备可以小巧轻便。另有一种方案，可以用智能手机硬件替换腰带作为该***的一部分，其可以配备类似的传感能力。当可以使用现有的智能手机时，该***的关键特征使得可以由安全人员密切控制的专用***是优选的(例如，智能手机使用的这类屏幕不是必需的，而且不包括屏幕(或包括不太复杂的屏幕)的设备将减小设备的尺寸和成本。)或者，可以用内置于工作服中的设备替换所述腰带，诸如可以放置在特殊裤兜中的设备等。
适用于本发明的PPE类型包括头部防护设备、头盔、眼睛防护设备、眼镜、安全防护罩、护目镜、呼吸防护设备、防尘面罩、CPR面罩、听力防护设备、耳塞、耳罩、手套、服装、防火服装、化学防护服、绝缘服装、防坠落设备、安全带、鞋子、靴子和鞋类等。此外，PPE可以包括不被穿戴但需要极靠近工人的设备，诸如灭火器、洗眼液、急救箱和除颤器等。
图1示出了本发明的各个组件的示意图。
具体而言，如图1左侧所示，传感器可被嵌入到PPE中(该PPE从上到下是安全帽、眼镜和手套)。传感器将与可佩戴在腰带上或设计进工人服装中的BLE(或其他)设备(如图1中PPE右侧所示)通信。该设备然后例如使用与网络(云)的无线或蜂窝连接来与软件应用程序在其上运行的任何计算设备(如图1右侧所示)进行通信。该计算机然后可以根据需要在桌面上显示相关信息，生成消息或报告。
关于商业建筑工地描述了具体的示例使用例(参见图2)。商业建筑工地可以是一个复杂的工作区域。有许多具有不同角色和培训水平的工人。安全隐患多种多样且不断变化。本发明可用于简化在建筑工地的安全隐患的定义、监控和通信。
首先，在工地周围部署无线电信标网络，该网络可用于在工作工地追踪工人穿戴的移动收发机(在图2中表示为部分同心圆)，其通过通信网络(图2中的云)与计算机***通信。可替换地或附加地，如果GPS信号可用于追踪工人位置，则可以采用GPS。
第二，为该工作工地定义安全计划并将安全计划输入软件接口。完成风险分析。PPE和培训要求由工人、角色、位置和时间定义。安全管理者可在任何时间修改安全计划。每个工人也被定义为安全计划的一部分，包括角色、培训和工作活动。
第三，向建筑工人发放移动收发机设备，该设备携带在他的腰带上或其身上。该移动收发机设备被注册到个体工人，并连接到在软件中定义的工人简档(角色、培训、工作活动)。该设备可以佩戴在工人腰带上，放在口袋里，或戴在工人的手腕上。
第四，向工人发放包括BLE设备的必需PPE。BLE设备在序列号级别识别PPE。PPE的实例可以是钢头靴、安全眼镜、手套、听力防护设备、安全带、安全帽和安全背心等。在图2中，工人具有启用BLE的PPE，包括手套、安全帽、安全眼镜和靴子，如图2中的点所示。通信设备佩戴在工人腰带上。
一旦工人进入工作工地，位置信标就能够通过识别工人穿戴的移动收发机设备来实时追踪工人的位置。工人穿戴的移动收发机设备能够计算(如上所述)该工人正在佩戴哪个PPE。工人在工作工地内的身份、角色、培训、工作活动、位置以及使用中的PPE被通过网络传送到软件***。
然后，该软件***实时地将具体的工人参数与安全计划要求进行比较。例如，***可以识别出工人在受限高度下工作而没有进行所要求的培训或使用坠落防护安全带。
该***可用于通知工人和安全管理者二者风险，并在伤害发生之前采取补救措施。
进一步，本发明涉及并利用以下方面和特征
合规性：工人穿戴PPE的合规性表征了平台的核心功能。工人位于时间、地点和角色的情景下。该平台将工人穿戴的PPE与情景的PPE要求进行比较，并允许把违规实时通知给工人和管理者(通过计算机应用安全-控制面板显示器)。
培训：与具体PPE信息和学习管理***的联接允许接入使用和检查、减少危害、工程控制和管理要求的指令，这些指令可以被工人根据需要在穿戴的通信设备上进行回顾。
检查和审核：工人在使用时接入PPE检查协议。可以实时追踪所要求的检查的验证和确认。可以汇总合规性和检查数据以用于实时审核活动。
PPE使用寿命追踪：可以追踪消耗性PPE的使用寿命。为已使用超过使用安全寿命的PPE提供通知和更换指令。
危险减除：安全工人可以识别、拍摄并快速向管理人员传送有关未知危害的信息。可以将有关危害减除的指令从管理者到工人实时传送。
危急通信：可以在整个平台上向个体、团队和组织提供情景警报和通知。管理人员可以通过个人通信设备以文本和口头方式与工人、团队和组织进行通信。
受伤工人警报：工人立即将事故或伤害以及有关位置和严重程度的信息通知管理人员的简单功能。必要时与第一响应者实时联接。
预测建模：平台是个学习***。可以基于团队、位置、活动或时间生成定义风险区域的数据驱动的“热图(heat map)”。
供应链优化：可以生成定义个体、团队和组织PPE使用模式趋势的数据，以优化PPE供应链。来自工人的关于新PPE评估的反馈可以被容易地收集以用于基于数据准备最有效的和工人接受的设计。不合适或无效的PPE可由工人快速识别出并传达给管理人员。
报告和数据：安全控制面板以直观的用户界面提供常见数据。可根据需要配置高级报告，以查看和分析风险管理、保险、OSHA或其他内部用途的所有***数据。
这些和其他优点对于本领域普通技术人员来说是明晰的。
虽然已经参考附图描述了本发明的各种实施例，但是本发明不限于此。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法和材料可用于本发明的实践或测试，但下文描述了适用的方法和材料。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献，在适用法律和法规允许的范围内其全部内容通过引用并入本文。如果发生冲突，本说明书，包括定义，将进行控制。
在不脱离本发明的精神或基本属性的情况下，本发明可以以其他具体形式实施，因此期望本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，根据所附权利要求而不是前面的描述做出的引用指出了本发明的范围。具有本本专利申请说明书的本领域普通技术人员将能够在不脱离本发明的范围的情况下进行修改和改变。例如，本发明可用于需要或应该使用或穿戴特殊装备或装置的各种不同环境中，包括运动，游乐园/拱廊，家庭或者各种诸如矿山、车库、工厂、高速公路、石油钻井平台、诸如景观美化、建筑等户外工作的工作环境。
Claims (26)
1.一种在互连的计算机***上实施的个人安全合规性监控方法，所述方法包括：
创建包括至少一个或多个工作区域的三维空间的数字模型；
将数字地图存储在互连的计算机***的存储器中以供其参考和评估；
在所述计算机***中创建在映射的工作空间内实施的安全合规性规则的数据库；
在所述计算机***内从工作空间中的穿戴在一个或多个人的腰带上的一个或多个收发机设备捕获信号，从而在映射的工作空间内定位他们；
在一个或多个个人安全用品由在所述工作空间中的一个或多个人中的人穿戴着的同时，在计算机***内从映射的工作空间内的附着于所述一个或多个个人安全用品的一个或多个近场通信设备捕获信号，并且所述信号至少包括所述人是否以定义的方式穿戴所述一个或多个个人安全用品；以及
利用所述计算机***基于来自所述一个或多个个人安全用品的信号和所述信号的位置确定所述一个或多个人是否遵守安全规则，
其中所述一个或多个近场通信设备能够通过确定所述一个或多个近场通信设备和穿戴在人的腰带上的收发机设备之间的距离来确定所述人是否以定义的方式穿戴所述一个或多个个人安全用品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中用于定位所述一个或多个个人安全用品的所述信号允许在映射的工作空间中与人相对地定位个人安全用品。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述收发机设备是移动电子设备。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述收发机设备与互连的计算机***进行无线通信。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述收发机设备由能够无线充电的可充电电池供电。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述收发机设备具有GPS定位服务能力。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述收发机设备通过蜂窝网络与计算机***进行通信。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述收发机设备通过Wi-Fi信号与计算机***进行通信。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号识别个体的人和其适用的工作空间规则。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述安全规则将个人安全用品识别为强制的、推荐的或可选的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算机***在存在违反安全规则情况时提供通知或警报。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述近场通信设备是附着于个人安全用品的BLE传感器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述BLE传感器通过测量BLE传感器与人穿戴的收发机之间的信号强度来感测接近度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述BLE传感器感测温度和电容。
15.根据权利要求1所述的方法，其中近场通信设备是附着于所述个人安全用品的RFID传感器。
16.根据权利要求1所述的方法，其中来自映射的工作空间内的所述一个或多个个人安全用品的信号被附加到远离所述人的用品上。
17.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述一个或多个个人安全用品的信号指示所述个人安全用品的大致使用寿命。
18.根据权利要求1所述的方法，其中计算机***中的安全合规性规则的数据库基于人的角色、培训、位置、工作日内的时间和认证级别。
19.根据权利要求1所述的方法，其中计算机***内来自工作空间中的所述一个或多个人的信号根据名字识别所述人。
20.根据权利要求11所述的方法，其中通知或警报可以被发送到工作空间中的人和/或工作空间外的人。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述BLE传感器感测以下各项中的一个或多个：加速度、冲击振动、运动、高度、气体存在、陀螺力或声音。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述近场通信设备是附着于所述个人安全用品的RF传感器。
23.根据权利要求1所述的方法，其中所述个人安全用品通过其信号与工作空间中的其他个人安全用品或其他人或其他用品上的传感器相互作用。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算机***聚集来自工作空间中的多个个人安全用品的信号以用于分析。
25.一种在互连的计算机***上实施的个人安全合规性监控方法，所述方法包括：
接收来自一个或多个区域信标的信号，所述一个或多个区域信标定位工作空间内的一个或多个工作区域；
将区域信标信息存储在互连的计算机***的存储器中以供其参考和评估；
在所述计算机***中创建在工作空间内实施的安全合规性规则的数据库；
在所述计算机***内从工作空间中的穿戴在一个或多个人的腰带上的一个或多个收发机设备捕获信号，从而在工作空间内定位他们；
在一个或多个个人安全用品由在所述工作空间中的一个或多个人中的人穿戴着的同时，在所述计算机***内从工作空间内的附着于所述一个或多个个人安全用品的一个或多个近场通信设备捕获信号，并且所述信号至少包括所述人是否以定义的方式穿戴所述一个或多个个人安全用品；以及
利用所述计算机***基于来自所述一个或多个个人安全用品的信号和所述信号的位置确定所述一个或多个人是否遵守安全规则，
其中所述一个或多个近场通信设备能够通过确定所述一个或多个近场通信设备和穿戴在人的腰带上的收发机设备之间的距离来确定所述人是否以定义的方式穿戴所述一个或多个个人安全用品。
26.根据权利要求25所述的方法，其中计算机***通过三角测量或信号强度来确定区域信标位置。
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