智 猫 · Z H I M A O

智能安全带 · 嵌入式开发需求说明书

高空作业全身式安全带 —— 传感器加装 / 佩戴规范性实时监测系统
文档版本:V0.4(需求梳理修订稿) 状态:待与硬件厂家对齐技术接口 适用形态:二次开发 / ODM

01项目概述

智猫智能安全带 面向高空作业场景,在现有全身式安全带的 顶部挂钩、肩部织带、各卡扣插扣点上加装独立传感器模块, 并在安全带本体上集成中控设备(如腹部位置), 实时采集佩戴状态与挂钩固定状态,实现「不正确佩戴 → 中控就地蜂鸣 → 后台告警 → 手机推送」的三级闭环。

产品形态
传感器 + 中控 + 安全带
外观由我方设计,传感器模块可拆卸固定,中控设备集成在安全带腹部位置
开发方式
二次开发 / ODM
基于厂家成熟传感器模组做二次开发与系统集成
供电方式
各模块自带电池
每个传感器及中控模块独立电池供电,无线通信
传输方式
无线网络传输
走无线网络(非离线),具体协议待厂家提供
关键定位:本项目的核心不是"造传感器",而是"用传感器数据做佩戴合规判定"。 因此传感器的数据精度、上报频率、接口协议,以及中控设备的集成方式是本项目最需要提前锁定的输入。

02系统架构与数据流向

传感器层挂钩 / 肩部 / 卡扣 ×N
→
中控设备挂在安全带腹部位置
本地判定 + 蜂鸣预警
→
云平台 / 后台集中监控 + 数据留存
→
手机 AppAndroid / iOS / 鸿蒙

说明:中控设备是安全带本体的一部分,通常挂在腹部位置,负责汇聚各传感器数据、做本地合规判定, 一旦某个监测点不合格,中控设备直接蜂鸣 / 预警提醒作业人员; 同时中控设备将数据上传云平台,由后台与手机 App 做远程告警与记录。

03传感器清单(核心)

以下为已识别的传感器点位与职责。注意:一个安全带上面有两个顶部挂钩,系统要判断的是这两个挂钩之间的间距。

编号 安装位置 监测内容 判定用途 供电 / 通信 状态
S1 顶部挂钩 A(同一安全带) 与同一安全带顶部挂钩 B 之间的间距 两挂钩间距过小 → 判定为不安全挂法 自带电池 / 无线(两挂钩间测距通信) 待确认
S2 顶部挂钩 B(同一安全带) 与同一安全带顶部挂钩 A 之间的间距 同上(双向测距,互为参照) 自带电池 / 无线(两挂钩间测距通信) 待确认
S3 肩部(织带) 与本安全带顶部挂钩之间的距离(高度差) 判断挂钩是否过肩(必须高于肩部) 自带电池 / 无线测距 待确认
S4 胸部卡扣 扣合状态(压力 / 插合) 判断胸部卡扣是否扣好 自带电池 / 无线 待确认
S5 腹部卡扣 扣合状态(压力 / 插合) 判断腹部卡扣是否扣好 自带电池 / 无线 待确认
S6 左胯部卡扣 扣合状态(压力 / 插合) 判断左侧胯部卡扣是否扣好 自带电池 / 无线 待确认
S7 右胯部卡扣 扣合状态(压力 / 插合) 判断右侧胯部卡扣是否扣好 自带电池 / 无线 待确认
S8 中控设备(腹部位置) 汇聚各传感器数据、本地判定、蜂鸣预警 不合格时直接蜂鸣 / 预警;负责上传数据 自带电池 / 无线 待确认
重点疑问(必须问厂家):
  • 中控设备的具体形态、型号、安装方式是什么?是独立设备还是与腹部卡扣传感器一体?
  • 中控设备是否自带蜂鸣器?蜂鸣音量、报警音模式是否可配置?
  • 肩部模块是否具备 红外 / 人体感知 能力?如果有,是它自动识别肩膀位置;如果没有, 则只能以"肩部模块自身位置"作为人体基准点,靠它与本安全带顶部挂钩模块的距离来反推。
  • 同一安全带的两个顶部挂钩模块之间,用何种方式测距(UWB / 超声波 / 蓝牙RSSI / 激光)?量程与精度是多少?
  • 所有卡扣位置到底装了 4 个还是 5 个?(胸部 1、腹部 1、左右胯各 1,合计 4 个;需以实物为准)

04判定逻辑与阈值

4.1 同一安全带上两个顶部挂钩间距(下限判定)

判定原则:每个安全带顶部有两个挂钩,用于向上悬挂固定。 系统要判断的是本安全带的顶部挂钩 A(S1)与顶部挂钩 B(S2)之间的距离, 该距离 不能小于 安全值;大于安全值没有关系(大了是安全的)。
即这是一个 "下限告警":间距 ≥ X 为合规,间距 < X 触发报警。

阈值 X 需根据安全带规格与现场工况标定,厂家给出建议值后我方写入固件;两个挂钩模块之间需具备双向测距通信能力。

4.2 挂钩"过肩"判定

判定原则:顶部挂钩的高度必须 高于佩戴者肩部("过肩")。
由于不同人身高差异大,不能用一个绝对高度,因此需要 肩部模块作为人体基准点, 通过 肩部模块(S3)↔ 本安全带顶部挂钩模块 的实测距离 结合几何关系换算高度差。

会议上给出的示例余量为 50cm(如"高于肩部 50cm"),此为口头示例值, 最终阈值需结合挂钩实际几何位置与实测数据标定。

4.3 卡扣扣合判定

每个卡扣点均有传感器,输出扣合状态或压力值。只需判断该值是否达到"已扣紧"阈值,无需复杂算法。判定结果分「已扣好 / 未扣好 / 传感器异常」三态。

4.4 阈值汇总表

监测项 判定逻辑 阈值 报警条件 状态
同安全带两挂钩间距 S1 ↔ S2 间距 ≥ X X = 待标定 间距 < X 待确认
过肩判定 本挂钩高度 − 肩部高度 ≥ H H = 待标定(示例 50cm) 未过肩 待确认
胸部卡扣 压力 / 插合值 ≥ P P = 待标定 未扣紧 待确认
腹部卡扣 压力 / 插合值 ≥ P P = 待标定 未扣紧 待确认
左 / 右胯卡扣 压力 / 插合值 ≥ P P = 待标定 未扣紧 待确认
电池电量 电量 ≥ Q Q = 待定(建议 20%) 低电量提醒 待确认

补充建议:实际落地时阈值为可配置参数(后台下发),避免因不同规格安全带、不同工种而需要重新烧录固件。

05报警与联动机制

中控设备说明:中控设备是安全带本体的一部分,通常安装在腹部位置,是本地判定与报警的中枢。 一旦某个监测点不合格(如挂钩间距过近、未过肩、卡扣未扣好),中控设备直接蜂鸣 / 预警,即时提醒作业人员。
一级 · 现场(本地)
安全带中控设备蜂鸣
中控设备(腹部位置)检测到不合格,直接蜂鸣 / 预警,即时提醒作业人员
二级 · 后台
后台监控告警
中控将数据上传后台,管理端实时弹窗 / 列表告警,可查看历史记录
三级 · 手机
App 推送报警
手机 App 同步推送,管理人员随时随地接收

待补充:报警升级策略(首次提醒 → 持续未纠正 → 升级上报)、报警静默/消音、误报过滤(防抖时间窗口)、 报警记录留存与导出。

06通信与接口

  • 传输方式:无线网络传输(非离线),现场有局域网 / 无线网络环境。
  • 传感器 ↔ 中控:具体协议由厂家定义,我方需要拿到传输协议文档。
  • 中控 ↔ 云平台:由我方按厂家协议对接,或按 MQTT / HTTP 自定义封装。
  • 接口要求:厂家必须提供 API 接口文档 或 串口/协议帧格式说明, 包含数据字段定义、单位、上报频率、校验方式。
谈判要点:不要只说"有接口",要拿到可落地的接口文档 + 一份真实数据样例。 拿不到就要求提供厂家技术联系人电话直接对接,避免中间转述失真。

07软件平台

端 平台 主要功能
中控设备(嵌入式固件) 嵌入式(安全带腹部位置) 汇聚传感器数据、本地合规判定、蜂鸣预警、数据上传
移动端 App Android / iOS / HarmonyOS(全平台) 实时状态查看、报警推送、佩戴记录、人员绑定
后台管理端 Web 设备管理、人员管理、报警记录、数据统计与导出、阈值配置

信创要求:本项目 不需要 信创适配,常规 Android / iOS / 鸿蒙三端覆盖即可。

08硬件与结构要求

  • 中控设备集成:中控设备需集成在安全带腹部位置,体积与重量需控制,避免影响作业动作。
  • 可拆卸设计:传感器模块以可拆卸方式固定于挂钩与织带,不破坏安全带本体,便于维护更换。
  • 独立电池:每个传感器模块及中控设备自带电池,需明确续航时间、更换/充电方式、低电量提示策略。
  • 外观设计:由我方主导外观设计,完成后模块固定死在指定位置(可拆卸结构)。
  • 蜂鸣器要求:中控设备自带蜂鸣器,需明确音量、报警音模式、是否支持消音。
  • 防护等级:高空户外作业,需明确 IP 防护等级要求(待确认)。
  • OTA:建议支持固件远程升级,便于后续阈值与算法迭代。

09待确认问题清单

点击条目可标记为已确认。

  • 中控设备的具体形态、型号、安装方式是什么?是否与腹部卡扣传感器一体?厂家
  • 中控设备是否自带蜂鸣器?音量、报警音模式是否可配置?厂家
  • 顶部挂钩传感器的具体名称、型号、测量原理(UWB / 超声波 / 蓝牙RSSI / 激光?),量程与精度是多少?厂家
  • 同一安全带的两个顶部挂钩模块之间如何互相测距与通信?是否需要配对、组网?厂家
  • 肩部传感器是否具备红外或人体感知能力?若无,如何确定"肩膀位置"?厂家
  • 卡扣传感器是压力式还是开关式?输出连续压力值还是通断信号?阈值范围多少?厂家
  • 卡扣总数确认:胸部 1 + 腹部 1 + 左右胯 2 = 4 个,是否准确?腰部是否另有独立传感器?厂家
  • 每个传感器的API 接口 / 传输协议文档,以及一份真实数据样例。厂家
  • 通信协议类型:Wi-Fi / BLE / LoRa / 4G?是否支持现场局域网?上报频率多少?厂家
  • 电池续航时间、更换方式、低电量报警阈值。厂家
  • 同一安全带两挂钩间距安全阈值 X 的建议值(现场标定)。我方+厂家
  • "过肩"判定余量 H 的最终取值(50cm 为示例,需确认)。我方
  • 是否需要定位功能(人员位置)、作业票 / 审批流程联动。我方
  • IP 防护等级、防爆要求、工作温度范围。我方+厂家
  • 后台是否需要历史数据存储周期、报表导出格式要求。我方
  • 厂家技术对接人姓名与电话(接口对不通时直接电话沟通)。厂家

10需厂家提供的资料清单

序号 资料项 用途 优先级
01各传感器及中控设备名称 + 型号清单选型核对、备件采购必须
02各传感器及中控测量参数与量程精度算法阈值设计必须
03API 接口文档 / 协议帧格式软件对接开发必须
04传输协议说明(无线类型、频率、组网方式)系统架构设计必须
05一份真实数据样例验证协议理解是否正确必须
06中控设备蜂鸣器规格与报警策略报警逻辑开发重要
07电池规格与续航数据功耗评估重要
08传感器及中控尺寸重量与安装方式外观结构设计重要
09厂家技术对接人联系方式联调支持重要

11交付物与里程碑(建议)

阶段 内容 输出物
M1 · 需求锁定 拿到厂家型号、接口文档、真实数据样例;实物穿戴确认各点位及中控位置 本需求说明书定稿 V1.0
M2 · 方案设计 系统架构、通信方案、中控集成方案、外观结构方案、阈值初值 技术方案书 + 结构图纸
M3 · 嵌入式开发 传感器数据采集、中控固件(判定算法 + 蜂鸣报警)、数据上传 固件 + 联调记录
M4 · 平台开发 后台管理端 + Android / iOS / HarmonyOS App 三端应用 + 后台系统
M5 · 集成测试 实物穿戴测试、中控蜂鸣验证、误报率验证、阈值标定 测试报告 + 标定参数表
M6 · 交付 样机交付、使用说明、售后维护方案 整套系统 + 文档
一句话总结核心风险: 本项目的成败不在算法,而在 「厂家能否提供清晰、稳定、可编程的传感器接口」,以及 「中控设备能否顺利集成到安全带腹部位置并可靠蜂鸣」。 建议在正式立项前,先拿到 型号 + 接口文档 + 真实数据样例 三件套,再启动开发。