CN108402572A - 一种模块化智能头盔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化智能头盔，属于工业厂区穿戴设备。它包括头盔壳体、红外模块、显示模块、对讲模块、报警模块、摄像头模块、电池模块、充电模块、照明模块、电压检测模块、定位模块和控制模块，头盔壳体作为所有模块的安装载体，其它各模块安装于头盔内外侧，部分模块以可拆卸形式安装，使用方便。并且头盔内还设有内盖，内盖上覆盖有电磁屏蔽层，可有效防止电子设备产生的电磁辐射对人体的危害。整个头盔功能多样且模块化可拆卸，可灵活调配、自由组合，结构牢靠防水防撞击，所以既安全又智能，且应用领域更广。

Description

一种模块化智能头盔

技术领域

本发明涉及工业厂区穿戴设备技术领域，尤其涉及一种适用于变电站、隧道等工作环境的模块化智能头盔。

背景技术

变电站是各级电网的核心控制枢纽，站内电气设备需要进行定期检查。目前，国家加大了对电网建设的力度，特别是搭建了一系列的远距离传输输电网络，在不断增加输电线路的规模大小的同时，也给当前巡检作业的管理和巡查提出了更高的要求。目前广泛应用的巡检方式主要为传统的人工巡检和新兴的移动机器人巡检，前者是通过工作人员进入变电站内部，人工检测并记录设备的运行状态及数据信息，这种工作方式劳动强度大、检测质量分散，受恶劣天气干扰大。在此基础上，国内外逐步开始研制移动巡检机器人，通过机器人代替人工进入变电站，降低了工作人员的劳动强度，提高了电力设备检测效率。

而目前电力巡检系统中，对于现场巡检人员的工作环境状态没有完善的监测系统，整个巡检过程中，工作人员的位置、视频、声音、气体浓度没有准确的数据监测，无法保证人工工作质量及工作人员的安全状态。现在电力系统人工检测的工作方式仍然为文字记录，而在很多情况下，电力系统的问题复杂多变，没有图像等辅助信息很容易产生问题描述的偏差，在这样的情况下，很难将系统问题进行多部门信息共享，促使问题局限化，一定程度下造成工作效率低下。目前兴起的可穿戴技术是将穿戴设备直接穿在身上，或是整合到用户的衣服、配件的一种便携式设备。可穿戴技术主要包括嵌入式技术、语音识别技术以及传感技术，可穿戴设备则将该技术通过多样化手段进行整合，实现及时获取、处理穿戴者自身及外部环境信息的功能。

检索发现，现有的头盔设备多存在如下缺点：普通头盔只有单一的防护功能；智能头盔只有一种或者两种功能，比如照片，拍摄，功能单一，功能没有选择性；智能头盔的功能都是附加在头盔上不能随意拆卸，拆装不便，不够灵活，比如照明一种头盔，红外一种头盔，摄像一种头盔不能随意组合，功能和使用环境单一。这样的头盔必然不能满足变电站、隧道等特殊工作环境的需求。

现有的市面上的头盔多为普通头盔，起到防护作用，少数的智能头盔具有一种或者两种单一功能比如照明、拍照等，而工业厂区巡检人员等处于恶劣工作环境的人员工作时需要特定的拥有各种功能的专业头盔，而现有技术中恰好缺少这种头盔。即使有类似的头盔出现，也因为佩戴太多太大的模块而过于沉重，不适合长期佩戴，并且没有电磁屏蔽装置，头盔上安装过多的电子设备必然会对佩戴人员造成一定的辐射危害。

中国发明专利(CN102664360A，变电站智能巡检头盔)公开了一种本发明公开了一种变电站智能巡检头盔，主要用于变电站运行人员的巡检装备。包括头盔，在头盔上安装有微型摄像头、高强LED头灯、无源高压预警装置、无线视频发射装置和供电电池。该发明提供的变电站智能巡检头盔可以完成基本的巡检工作，但是其没有设置红外模块等检测所需的模块，也没有设置方便各模块安装拆卸的导轨，更没有考虑头盔的安全性设置电磁屏蔽层，其在性能和功能上都还存在多处需要改进之处。

发明内容

为解决现有技术中普通头盔功能单一，智能头盔功能太少，且各模块都是附加在头盔上不能随意拆卸，拆装不便、不够灵活的问题，本发明提供了一种适用于变电站、隧道等工作环境的多功能智能头盔设备，安全可靠，以满足特殊环境的使用要求。

本发明提供如下技术方案：一种模块化智能头盔，包括头盔壳体，其特征在于，还包括：红外模块、显示模块、对讲模块、报警模块、摄像头模块、电池模块、充电模块、照明模块、电压检测模块、定位模块和控制模块；

所述红外模块以可拆卸的外挂形式设于头盔壳体外表面左侧；

所述显示模块以可翻转可拆卸的外挂形式设于头盔壳体外表面前端；

所述对讲模块和报警模块并排设于头盔壳体内腔体前端；

所述摄像头模块设于头盔壳体外表面的前端，位于显示模块上方；

所述电池模块设于所述头盔壳体后方，可实现直接插拔更换；

所述充电模块设于头盔壳体上；

所述照明模块设于所述头盔壳体外侧面前方；

所述电压检测模块、定位模块和控制模块并排的设于所述头盔壳体顶部。

优选地，所述头盔还包括与头盔壳体匹配的内盖，内盖为塑料件，使用螺钉与头盔壳体固定连接，并封胶密封。

优选地，所述头盔还包括电磁屏蔽层，电磁屏蔽层覆盖在内盖上，设于头盔壳体与内盖之间。

优选地，头盔壳体外表面左侧设有第一导轨，所述红外模块通过第一导轨外挂于头盔壳体外表面左侧；

所述对讲模块包括对讲主板、喇叭、麦克风、对讲按键和耳机插孔，对讲主板设于头盔壳体内腔体前端，喇叭设于内盖中部，麦克风设于头盔壳体内部前端帽沿左侧下方，对讲按键设于头盔壳体内部前端右侧、帽沿下方，耳机插口设于内盖后端左侧。

优选地，所述报警模块包括三色灯和蜂鸣器，三色灯设于头盔壳体内部前侧，蜂鸣器设于控制模块上；

所述摄像头模块包括摄像头控制板、镜头和激光标靶，摄像头控制板设于头盔壳体内部前端，位于对讲主板旁边；

所述照明模块包括LED灯，可实现远光照射；

头盔壳体外侧前方紧挨帽沿处设有一凹陷的三角区域，LED灯和镜头设于三角区域内下方的左侧和右侧，激光标靶设于三角区域内的上方。

优选地，所述头盔还包括薄片状的第二壳体；

所述电池模块包括充电电池和充电指示灯，充电电池为一体式锂电池，和所述第二壳体做成一体，位于第二壳体内侧，安装时充电电池与第二壳体一起装在头盔壳体后方；充电指示灯设于内盖后端右侧。

优选地，所述电压检测模块包括近电场感应组件，用于检测高压电场；

所述定位模块包括定位芯片，用于进行实时定位；

所述控制模块用于接收处理信号并控制各个模块的工作，用于控制所有模块进行通讯，实现系统功能。

优选地，所述充电模块包括无线充电模块和有线充电接插头，无线充电模块设于头盔壳体内侧中间位置，有线充电接插头设于头盔后部；

无线充电模块包括无线充电线圈和无线充电控制板。

优选地，所述头盔壳体为一注塑件。

优选地，所述头盔壳体外表面的右侧设有第二导轨，用于安装可外挂的模块。

与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明提供的头盔和普通头盔相比除了防护作用外，还提供了多种附加的智能功能，采用上述结构的模块化智能头盔，由于功能多且模块化可拆卸，红外模块可实现导轨式安装，显示模块具有翻转式屏幕，可灵活调配，自由组合功能，结构牢靠防水防撞击，所以既安全又智能互换性高。

(2)和现有智能头盔相比，功能更加多样性，可选择性，有照明、拍照摄像、定位、近电场检测、无线充电、报警装置、红外成像等等。

(3)本发明提供的头盔功能采用模块化设计，各种功能可以模块安装和选择，根据客户要求，灵活调配，插拔式安装简单方便，各种功能随意组合，组合灵活，拆装维护方便，功能强大，使用范围广。

(4)另外，本发明提供的头盔还具有如下优点：功能多样，满足各种环境使用，如变电站、烟草厂、隧道、大型厂房、工厂仓储、地下管廊和核电站等的巡检，可为变电站巡检人员、隧道内工作人员等工作环境复杂、需要同时佩戴多种设备的人员提供便捷服务，头盔上将所有需要的模块集成到一起，且各模块体积较小，重量轻便，佩戴舒适。

(5)本发明中所用电池模块为插拔式电池结构，采用一体式锂电池，和外壳融为一体，结构新颖，外形美观。

(6)本发明提供的头盔在内盖和头盔壳体之间设有电磁屏蔽层，可有效防止头盔上安装的电子设备产生的电磁辐射对人体造成危害。

附图说明

图1为本发明提供的一种模块化智能头盔结构爆炸分解图；

图2为本发明提供的一种模块化智能头盔六视图，其中，

A为右视图，B为主视图，C为左视图，D为后视图，E为仰视图，F为俯视图。

附图中标记的具体含义如下：

1：头盔壳体；2：红外模块；3：显示模块；7：电池模块；10：电压检测模块；11：定位模块；12：控制模块；13：内盖：14：电磁屏蔽层；15：第一导轨；16：第二导轨；17：第二壳体；41：对讲主板；42：喇叭；43：麦克风；44：对讲按键；45：耳机插孔；51：三色灯；61：摄像头控制板；62：镜头；63：激光标靶；71：充电指示灯；91：LED灯。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提供的模块化智能头盔结构进行具体说明。

参考图1所示，本发明提供的模块化智能头盔包括头盔壳体1、红外模块2、显示模块3、对讲模块、报警模块、摄像头模块、电池模块7、充电模块、照明模块、电压检测模块10、定位模块11和控制模块12。头盔壳体1的外表面左侧设有第一导轨15，红外模块2通过第一导轨15外挂于头盔壳体1外表面左侧，可以随时拆卸更换模块。显示模块3以可翻转可拆卸的外挂形式设于头盔壳体1外表面前端，对讲模块和报警模块并排设于头盔壳体1内腔体前端，摄像头模块设于头盔壳体1外表面的前端，位于显示模块3上方，电池模块7设于头盔壳体1后方，可实现直接插拔更换，充电模块设于头盔壳体1上，照明模块设于头盔壳体1外侧面前方，电压检测模块10、定位模块11和控制模块12并排的设于头盔壳体1顶部。

本发明中头盔壳体1外表面顶部有一块头盔主板，电压检测模块10以及控制模块12都设在该头盔主板上。控制模块12包括控制板，蜂鸣器设于控制板上。

如图1所示的头盔，腔体内还包括与头盔壳体1匹配的内盖13，内盖13为塑料件，使用螺钉与头盔壳体1固定连接，并封胶密封，内盖13上覆盖有电磁屏蔽层14。

本发明中头盔壳体1的前端设有帽沿。对讲模块包括对讲主板41、喇叭42、麦克风43、对讲按键44和耳机插孔45，对讲主板41设于头盔壳体1内腔体前端，喇叭42设于内盖13中部，麦克风43设于头盔壳体1内部前端帽沿左侧下方，对讲按键44设于头盔壳体1内部前端右侧、帽沿下方，耳机插口设于内盖13后端左侧。报警模块包括三色灯51和蜂鸣器，三色灯51设于头盔壳体1内部前侧，蜂鸣器设于控制模块12上。

摄像头模块包括摄像头控制板61、镜头62和激光标靶63，摄像头控制板61设于头盔壳体1内部前端，位于对讲主板41旁边；照明模块包括LED灯91，可实现远光照射；头盔壳体1外侧前方紧挨帽沿处设有一凹陷的三角区域，LED灯91和镜头62设于三角区域内下方的左侧和右侧，激光标靶63设于三角区域内的上方。

头盔还包括薄片状的第二壳体17，电池模块7包括充电电池和充电指示灯71，充电电池为一体式锂电池，和第二壳体17做成一体，位于第二壳体17内侧，安装时充电电池与第二壳体17一起装在头盔壳体1后方，充电指示灯71设于内盖13后端右侧，和耳机插孔45分设于内盖13后端的两边。本发明中电池模块7的设计类似对讲机电池，薄片状的第二壳体17采用与头盔壳体1弧度相同的弧形设计，电池模块7设于第二壳体17内侧，与头盔壳体1可实现完美贴合，电池模块7和头盔壳体1基本融为一体。

电压检测模块10包括近电场感应组件，用于检测高压电场，定位模块11包括定位芯片，用于进行实时定位，控制模块12用于接收处理信号并控制各个模块的工作，用于控制所有模块进行通讯，实现系统功能。

充电模块包括无线充电模块和有线充电接插头，无线充电模块包括无线充电线圈和无线充电控制板。无线充电模块设于头盔壳体1内侧中间位置，有线充电接插头设于头盔后部。

头盔壳体1外表面的右侧设有第二导轨16，用于安装其它可外挂的模块，如手电筒、核辐射模块、AR模块等。并且第一导轨15上的红外模块2也可拆卸下来，第一、第二导轨均可用于安装可外挂的模块，安装时将各外挂模块和第一导轨15上设置的红外模块2一样推进去卡住即可。

本发明提供的头盔工作过程和各模块的功能如下：

由电池模块7给整个设备供电，控制模块12用于接受处理信号，控制各个模块的工作。处理信号通常是指主板上发出的433M无线信号，用于头盔与后台的数据交互，也可以是由外部基站发送的信号等。各模块之间通过iic，spi，串口等通讯协议进行通信，进行数据交互处理。

定位模块11用于对现场人员精确定位。

摄像头模块用于实时显示现场视频和拍照，检修时拍摄故障图像，检修设备，还可以在故障时通过实时视频和后台工程师或者领导沟通，迅速排除故障，保存数据等。

对讲模块可以使头盔间或者头盔和控制室内的主台进行对讲，具体无线通讯的距离可以通过实际需要选择设备来确定。例如在本发明的一个实施例中，主台与佩戴头盔的检修人员可实现一千米内(含)的无线通讯。

对讲模块和报警模块并排设于头盔壳体1内腔体前端，本领域技术人员应知道，头盔壳体1内腔体是指由头盔壳体1内表面构成的腔体。

电压检测模块10用于实时测量附近的电场强度，当人员在巡检或检修时，靠近带电设备时此模块会检测出电压强度，如果距离过近超过安全距离，此模块会发出警报，人员可以迅速撤离，避免人员触电危险。

红外模块2获取目标物体的温度特征，通过显示模块3显示出来，供后台进行温度分析，目标物体通常指需要检修的设备，例如变压器等，通常目标物体温度过高代表有故障。

显示模块3以可翻转可拆卸的外挂形式设于头盔壳体1外表面前端，图1中可看出，显示模块3设置时不通过导轨，而是通过类似于夹子的结构形式固定在帽沿上。

定位模块11包括定位芯片，可实现对佩戴本设备的人员的实时定位；照明模块控制LED灯91给前置摄像头补光和照明作用，LED灯91装配在头盔前端三角形状位置，LED灯91上有透镜玻璃进行聚光，因此可实现远光照射；报警模块通过三色灯51和蜂鸣器，用于给与人员危险警告。

充电模块用于对电池进行充电。

图2为本发明提供的模块化智能头盔的六视图，参考该图可以更清晰地了解本发明提供的一种模块化智能头盔的各模块结构和位置关系。

本发明中的头盔壳体1为一注塑件，此零件作为所有模块的安装载体，结构牢靠，造型美观。由于电池模块7在头盔外侧安装，电池内侧还有内盖13和头盔壳体1两层防护，能够有效防止锂电池爆炸燃烧等对头盔内部人体的伤害。本发明中所用内盖13为塑料件，内盖13和头盔壳体1用螺钉固定，封胶密封，同时内盖13上覆盖有电磁屏蔽层14，可有效防止电子设备产生的电磁辐射对人体的危害。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化智能头盔，包括头盔壳体，其特征在于，还包括：红外模块、显示模块、对讲模块、报警模块、摄像头模块、电池模块、充电模块、照明模块、电压检测模块、定位模块和控制模块；

所述红外模块以可拆卸的外挂形式设于头盔壳体外表面左侧；

所述显示模块以可翻转可拆卸的外挂形式设于头盔壳体外表面前端；

所述对讲模块和报警模块并排设于头盔壳体内腔体前端；

所述摄像头模块设于头盔壳体外表面的前端，位于显示模块上方；

所述电池模块设于所述头盔壳体后方，可实现直接插拔更换；

所述充电模块设于头盔壳体上；

所述照明模块设于所述头盔壳体外侧面前方；

所述电压检测模块、定位模块和控制模块并排的设于所述头盔壳体顶部。

2.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述头盔还包括与头盔壳体匹配的内盖，内盖为塑料件，使用螺钉与头盔壳体固定连接，并封胶密封。

3.如权利要求2所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述头盔还包括电磁屏蔽层，电磁屏蔽层覆盖在内盖上，设于头盔壳体与内盖之间。

4.如权利要求2所示的模块化智能头盔，其特征在于，头盔壳体外表面左侧设有第一导轨，所述红外模块通过第一导轨外挂于头盔壳体外表面左侧；

所述对讲模块包括对讲主板、喇叭、麦克风、对讲按键和耳机插孔，对讲主板设于头盔壳体内腔体前端，喇叭设于内盖中部，麦克风设于头盔壳体内部前端帽沿左侧下方，对讲按键设于头盔壳体内部前端右侧、帽沿下方，耳机插口设于内盖后端左侧。

5.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述报警模块包括三色灯和蜂鸣器，三色灯设于头盔壳体内部前侧，蜂鸣器设于控制模块上；

所述摄像头模块包括摄像头控制板、镜头和激光标靶，摄像头控制板设于头盔壳体内部前端，位于对讲主板旁边；

所述照明模块包括LED灯，可实现远光照射；

头盔壳体外侧前方紧挨帽沿处设有一凹陷的三角区域，LED灯和镜头设于三角区域内下方的左侧和右侧，激光标靶设于三角区域内的上方。

6.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述头盔还包括薄片状的第二壳体；

所述电池模块包括充电电池和充电指示灯，充电电池为一体式锂电池，和所述第二壳体做成一体，位于第二壳体内侧，安装时充电电池与第二壳体一起装在头盔壳体后方；充电指示灯设于内盖后端右侧。

7.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，

所述电压检测模块包括近电场感应组件，用于检测高压电场；

所述定位模块包括定位芯片，用于进行实时定位；

所述控制模块用于接收处理信号并控制各个模块的工作，用于控制所有模块进行通讯，实现系统功能。

8.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述充电模块包括无线充电模块和有线充电接插头，无线充电模块设于头盔壳体内侧中间位置，有线充电接插头设于头盔后部；

无线充电模块包括无线充电线圈和无线充电控制板。

9.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述头盔壳体为一注塑件。

10.如权利要求1所示的模块化智能头盔，其特征在于，所述头盔壳体外表面的右侧设有第二导轨，用于安装可外挂的模块。