CN104720175B - 一种具有提示和报警功能的安全帽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有提示和报警功能的安全帽，帽体由从外向内依次结合的封装层、保护层、消能层和内衬层组成，第一帽带和第二帽带的第一端固定于消能层；消能层为中空结构，在其内侧的内表面上间隔设有振动元件和多个第一压力传感器；在第一帽带内设有两条导电带，两条导电带的端部分别设有第一导电片和第二导电片，在保护层的外表面还间隔设有多个第二压力传感器，多个第二压力传感器被封装在封装层中，在保护层的外部还设有声光报警器和定位器。本发明的安全帽，不仅能够自动提醒没有正确佩戴，而且还能在人员被埋后或者上方存在高空坠物时即时发出报警信息。本发明的具有提示和报警功能的安全帽适用于建筑安全的技术领域。

Description

一种具有提示和报警功能的安全帽
技术领域
本发明涉及一种具有提示和报警功能的安全帽，属于建筑安全的技术领域。
背景技术
安全帽是建筑施工尤其是地下施工时广泛使用的一种安全器具。在矿山、隧道、勘察等领域，正确地佩戴安全帽可以大幅度减小事故中的死亡率。然而现实中，很多工人并不具有足够的安全意识，要么不戴安全帽，要么佩戴方式不正确，导致发生事故时的死亡率很大。为了避免工人不正确地佩戴安全帽，现有技术中需要一种能够自动提醒佩带者没有正确佩戴的具有提示功能的安全帽。
另一方面，近些年，煤矿坍塌事故屡有发生。在经过72小时黄金救援期以后，人员被成功救出的概率很低。其中的一个重要原因就是事故发生以后，不清楚被埋人员的位置信息，无法组织高效的营救。因此，现有技术中需要一种在人员被埋以后能够即时发出报警信息和定位信息的安全帽。
再一方面，施工现场的高空坠物容易对施工人员的安全造成重大的威胁。现有技术中也需要一种能够对人员上方一定范围内的高中坠物发出警报的安全帽。
发明内容
本发明正是为了克服现有技术中的上述问题而做出的。
具体地，本发明涉及一种具有提示和报警功能的安全帽，包括帽体和帽带，在安全帽后部的帽体内设有电源，在帽体的外部涂刷有反光带，帽体由从外向内依次结合的封装层、保护层、消能层和内衬层组成，第一帽带的第一端和第二帽带的第一端固定于消能层；
消能层为中空结构，在其内侧的内表面上间隔设有振动元件和多个第一压力传感器；在消能层中还设有第一放大电路和第一比较器，第一放大电路的输入端连接多个第一压力传感器，其输出端连接第一比较器；第一放大电路用于将多个第一压力传感器检测到来自人体头部的压力平均值放大成电信号，并将其与第一比较器中存储的第一压力阈值对应的电信号相比；
在第一帽带内设有两条导电带，两条导电带的端部分别设有第一导电片和第二导电片，第一导电片和第二导电片彼此弹性接触；其中，多个第一压力传感器、振动元件、第一放大电路、第一比较器和两条导电带与电源连通形成第一回路，以在多个第一压力传感器检测到来自人体头部的压力平均值大于设定的第一压力阈值且用户没有正确佩戴安全帽时使振动元件振动；
在保护层的外表面还间隔设有多个第二压力传感器，多个第二压力传感器被封装在封装层中，在保护层的外部还设有声光报警器和定位器；在封装层内还设有第二放大电路和第二比较器，第二放大电路的输入端连接多个第二压力传感器，其输出端连接第二比较器；第二放大电路用于将多个第二压力传感器检测到作用于帽体周围的外部压力平均值放大成电信号，并将其与第二比较器中存储的第二压力阈值对应的电信号相比；
多个第二压力传感器、声光报警器、定位器、第二放大电路和第二比较器与电源连通形成第二回路，以在多个第二压力传感器检测到帽体周围的压力平均值大于设定的第二压力阈值时，使声光报警器和定位器发出报警信息和定位信息。
优选地，用于涂刷反光带的材料由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇16-30份、钛白粉20-30份、玻璃微珠15-20份、滑石粉5-10份、铝粉5-10份、消泡剂1-2份。更优选地，用于涂刷反光带的材料由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇25份、钛白粉30份、玻璃微珠18份、滑石粉6份、铝粉6份、消泡剂1份。
优选地，用于保护层的材料由以下质量份数的成分制成：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶20-30份、玻璃纤维10-12份、碳纤维15-20份、聚酰胺纤维6-10份、环氧树脂8-10份、阻燃剂1-2份、亚磷酸酯抗氧剂1-2份。更优选地，用于保护层的材料由以下质量份数的成分制成：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶22份、玻璃纤维10份、碳纤维20份、聚酰胺纤维10份、环氧树脂10份、阻燃剂1.5份、亚磷酸酯抗氧剂1份。
优选地，在消能层的内部空腔内填充吸能材料，吸能材料可以为泡沫铝。
优选地，封装层由硅橡胶制成，内衬层由纤维织物制成。
优选地，安全帽的顶部还设有加速度感应器和预警提示器，加速度感应器设置在封装层内，预警提示器设置在消能层内；在封装层内设有第三放大电路和第三比较器，第三放大电路的输入端连接加速度感应器，其输出端连接第三比较器；第三放大电路用于将加速度感应器检测到的安全帽上方落下的重物的加速度放大成电信号，并将其与第三比较器中存储的加速度阈值对应的电信号相比；
加速度感应器、预警提示器、第三放大电路和第三比较器与电源连通形成第三回路，以在加速度感应器检测到的安全帽上方落下的重物的加速度大于设定的加速度阈值时，使预警提示器向用户发出报警信息。其中，上述加速度阈值可以为0.5g。
根据本发明的具有提示和报警功能的安全帽，不仅能够自动提醒佩带者没有正确佩戴安全帽，而且还能在人员被埋以后能够即时发出报警信息和定位信息。另外，如果人员上方一定范围内存在高空坠物时，能够提前向人员发出警报以免被砸伤。
附图说明
图1是根据本发明的具有提示和报警功能的安全帽的外观示意图。
图2显示了安全帽的帽体沿图1中A-A线的剖视图。
图3显示了帽带的结构示意图。
图4显示了设有加速度感应器和预警提示器的安全帽的帽体的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
参见图1，其中显示了根据本发明的具有提示和报警功能的安全帽，包括帽体1和帽带2，在安全帽后部的帽体1内设有电源4，在帽体1的外部涂刷有反光带3。其中，电源4是拆卸的，并且在其电量低于一定程度时，能够发出警示光，以提醒用户更换电源。
优选地，用于涂刷反光带的材料可由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇16-30份、钛白粉20-30份、玻璃微珠15-20份、滑石粉5-10份、铝粉5-10份、消泡剂1-2份。更优选地，构成反光带的材料可由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇25份、钛白粉30份、玻璃微珠18份、滑石粉6份、铝粉6份、消泡剂1份。经过测试，本发明中的反光带相对于普通安全帽上的反光材料能够在黑暗环境中将其亮度提高25％左右，从而使其具有更好的反光效果。其制备过程为：将松香树脂溶于正丁醇后加热到80-90℃，依次加入滑石粉和铝粉，搅拌半小时后重新加热至75℃左右时加入钛白粉、玻璃微珠和消泡剂，继续搅拌15分钟后制备完成。
参见图2，其中显示了根据本发明的安全帽的帽体1沿图1中A-A线的剖视图。帽体1由从外向内依次结合的封装层10、保护层11、消能层12和内衬层13组成，第一帽带21和第二帽带22各自的第一端固定于消能层12，在其第二端相互扣合时，能够将安全帽正确地佩戴于人体的下颚部位。优选地，封装层10由硅橡胶制成，内衬层13由纤维织物制成。
保护层11起主要的保护作用，其具有很高的强度和抗撞击性能。优选地，制成本发明的保护层11的材料中各成分的质量份数为：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶20-30份、玻璃纤维10-12份、碳纤维15-20份、聚酰胺纤维6-10份、环氧树脂8-10份、阻燃剂1-2份、亚磷酸酯抗氧剂1-2份。更优选地，保护层11的材料中各成分的质量份数为：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶22份、玻璃纤维10份、碳纤维20份、聚酰胺纤维10份、环氧树脂10份、阻燃剂1.5份、亚磷酸酯抗氧剂1份。经过试验测试证明，由上述材料制成的本发明的保护层的强度相比市场上已有安全帽的强度能够提高30％-40％。
消能层12为中空结构，在其内侧的内表面上间隔设有振动元件16和多个第一压力传感器14，其内部空腔内填充吸能材料，例如泡沫铝。如果多个第一压力传感器14检测到来自人体头部的压力平均值大于设定的第一压力阈值并且帽带没有正确地佩戴时，振动元件16开始振动以向用户提示要系紧帽带。
具体地，在消能层12中还设有第一放大电路和第一比较器，第一放大电路的输入端连接多个第一压力传感器14，其输出端连接第一比较器。如图3所示，在第一帽带21内设有两条导电带23，两条导电带23的端部分别设有第一导电片24和第二导电片25。正常状况下，第一导电片24和第二导电片25彼此弹性接触。其中，多个第一压力传感器14、振动元件16、第一放大电路、第一比较器和两条导电带23与电源4连通形成第一回路。第一放大电路用于将多个第一压力传感器14检测到来自人体头部的压力平均值放大成电信号，并将其与第一比较器中存储的第一压力阈值对应的电信号相比，如果多个第一压力传感器14检测到来自人体头部的压力平均值大于设定的第一压力阈值，则认为用户已经将安全帽戴在了头上。此时，第一回路形成闭合回路，电源4向振动元件16供电使其振动，以提示用户系紧帽带。只有用户将第二帽带22端部的不导电的塑料插头26插入第一导电片24和第二导电片25之间使其分离以后，才能将第一回路断开，此时振动元件16停止振动，表明用户已将第一帽带21和第二帽带22正确地佩戴。并且在正确佩戴时，第一帽带21和第二帽带22通过其各自的搭扣部件27和28实现牢固的扣合。
另外，为了在用户被埋时能够发出报警信息，在本发明的安全帽的保护层11的外表面间隔设有多个第二压力传感器15，多个第二压力传感器15被封装在封装层10中。在保护层11的外部还设有声光报警器17和定位器18。当用户被埋在地下时，第二压力传感器15检测埋于其头部周围的物体对帽体产生的压力，当多个第二压力传感器15检测到的压力平均值大于设定的第二压力阈值时，声光报警器17发出声光报警，定位器18将人员被埋的位置信息发送到信息接收终端，从而使得外部救援人员能够迅速且准确地确定被埋人员的位置，并进行及时的营救。
具体地，在封装层10内设有第二放大电路和第二比较器，第二放大电路的输入端连接多个第二压力传感器15，其输出端连接第二比较器。多个第二压力传感器15、声光报警器17、定位器18、第二放大电路和第二比较器与电源4连通形成第二回路。第二放大电路用于将多个第二压力传感器15检测到作用于帽体周围的外部压力平均值放大成电信号，并将其与第二比较器中存储的第二压力阈值对应的电信号相比，如果多个第二压力传感器15检测到帽体周围的压力平均值大于设定的第二压力阈值，则第二回路形成闭合回路，使得声光报警器17和定位器18发出报警信息和定位信息。
根据本发明的安全帽，其不仅强度高、抗撞击性能优异，还能够自动提示用户正确佩戴，并且在用户被埋时能够自动发出警告和定位信息，增加了用户被成功营救的可能性。
更加优选地，为了避免重物砸伤用户的头部，还可以在安全帽的顶部设置加速度感应器，以用于在检测到用户上方有重物落下时提前发出警报。该功能在施工环境中是非常有用的，可以有效地减小因重物下落造成的伤亡。
具体地，如图4所示，在安全帽的顶部还设有加速度感应器20和预警提示器21，加速度感应器20设置在封装层10内，预警提示器21设置在消能层12内。加速度感应器20能够检测到安全帽上方一定范围内(例如，安全帽上方60°角的范围，即图4中α为30°时)重物落下时的加速度。当检测到有重物以一定的加速度下落时，认为用户有被重物砸伤的危险，通过预警提示器21向用户发出警报，以使其尽可能地避开落下的重物。
此时，在封装层10内还设有第三放大电路和第三比较器，第三放大电路的输入端连接加速度感应器20，其输出端连接第三比较器。加速度感应器20、预警提示器21、第三放大电路和第三比较器与电源4连通形成第三回路。第三放大电路用于将加速度感应器20检测到的安全帽上方落下的重物的加速度放大成电信号，并将其与第三比较器中存储的加速度阈值对应的电信号相比，如果加速度感应器20检测到的安全帽上方落下的重物的加速度大于设定的加速度阈值，则第三回路形成闭合回路，使得预警提示器21向用户发出报警信息。为了增强用户的安全性，本发明中的加速度阈值例如可以为0.5g，其中g为重力加速度。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术用户，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种具有提示和报警功能的安全帽，包括帽体和帽带，在安全帽后部的帽体内设有电源(4)，在帽体的外部涂刷有反光带，其特征在于，
所述帽体(1)由从外向内依次结合的封装层(10)、保护层(11)、消能层(12)和内衬层(13)组成，第一帽带(21)的第一端和第二帽带(22)的第一端固定于所述消能层；
所述消能层为中空结构，在其内侧的内表面上间隔设有振动元件(16)和多个第一压力传感器(14)；在所述消能层中还设有第一放大电路和第一比较器，所述第一放大电路的输入端连接所述多个第一压力传感器，其输出端连接所述第一比较器；所述第一放大电路用于将所述多个第一压力传感器检测到来自人体头部的压力平均值放大成电信号，并将其与所述第一比较器中存储的第一压力阈值对应的电信号相比；
在所述第一帽带内设有两条导电带(23)，两条导电带的端部分别设有第一导电片(24)和第二导电片(25)，所述第一导电片和所述第二导电片彼此弹性接触；其中，所述多个第一压力传感器、所述振动元件、所述第一放大电路、所述第一比较器和所述两条导电带与所述电源连通形成第一回路，以在所述多个第一压力传感器检测到来自人体头部的压力平均值大于设定的所述第一压力阈值且用户没有正确佩戴安全帽时使所述振动元件振动；
在所述保护层的外表面还间隔设有多个第二压力传感器(15)，所述多个第二压力传感器被封装在所述封装层中，在所述保护层的外部还设有声光报警器(17)和定位器(18)；在所述封装层内还设有第二放大电路和第二比较器，所述第二放大电路的输入端连接所述多个第二压力传感器，其输出端连接所述第二比较器；所述第二放大电路用于将所述多个第二压力传感器检测到作用于帽体周围的外部压力平均值放大成电信号，并将其与所述第二比较器中存储的第二压力阈值对应的电信号相比；
所述多个第二压力传感器、所述声光报警器、所述定位器、所述第二放大电路和所述第二比较器与所述电源连通形成第二回路，以在所述多个第二压力传感器检测到帽体周围的压力平均值大于设定的所述第二压力阈值时，使所述声光报警器和所述定位器发出报警信息和定位信息。
2.根据权利要求1所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，用于涂刷反光带的材料由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇16-30份、钛白粉20-30份、玻璃微珠15-20份、滑石粉5-10份、铝粉5-10份、消泡剂1-2份。
3.根据权利要求1所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，用于涂刷反光带的材料由以下质量份数的成分制成：松香树脂100份、正丁醇25份、钛白粉30份、玻璃微珠18份、滑石粉6份、铝粉6份、消泡剂1份。
4.根据权利要求1或2或3所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，用于所述保护层的材料由以下质量份数的成分制成：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶20-30份、玻璃纤维10-12份、碳纤维15-20份、聚酰胺纤维6-10份、环氧树脂8-10份、阻燃剂1-2份、亚磷酸酯抗氧剂1-2份。
5.根据权利要求1或2或3所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，用于所述保护层的材料由以下质量份数的成分制成：聚碳酸酯100份、丁苯橡胶22份、玻璃纤维10份、碳纤维20份、聚酰胺纤维10份、环氧树脂10份、阻燃剂1.5份、亚磷酸酯抗氧剂1份。
6.根据权利要求1所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，在所述消能层的内部空腔内填充吸能材料。
7.根据权利要求6所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，所述吸能材料为泡沫铝。
8.根据权利要求1或2或3所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，所述封装层由硅橡胶制成，所述内衬层由纤维织物制成。
9.根据权利要求1所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，安全帽的顶部还设有加速度感应器(20)和预警提示器(21)，所述加速度感应器设置在所述封装层内，所述预警提示器设置在所述消能层内；在所述封装层内设有第三放大电路和第三比较器，所述第三放大电路的输入端连接所述加速度感应器，其输出端连接第三比较器；所述第三放大电路用于将所述加速度感应器检测到的安全帽上方落下的重物的加速度放大成电信号，并将其与所述第三比较器中存储的加速度阈值对应的电信号相比；
所述加速度感应器、所述预警提示器、所述第三放大电路和所述第三比较器与所述电源连通形成第三回路，以在所述加速度感应器检测到的安全帽上方落下的重物的加速度大于设定的加速度阈值时，使所述预警提示器向用户发出报警信息。
10.根据权利要求9所述的具有提示和报警功能的安全帽，其特征在于，所述加速度阈值为0.5g。
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