CN109938442B - 一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法，属于电力作业辅助系统技术领域。该智能安全头盔包括头盔本体、摄像头模块、补光灯模块、智能控制模组和手持终端；摄像头模块和补光灯模块安装于头盔本体的前部；智能控制模组安装于头盔本体内侧；智能控制模组包括微控制器模块、无线通信模块、语音播报模块和电源模块。本发明通过智能安全头盔上集成的摄像头模块采集作业现场的视频图像，并以无线通信的方式发送到手持终端中，手持终端自动识别生成操作提示指令并发送到智能安全头盔中，智能安全头盔以语音播报的形式提醒作业人员执行相应的操作，从而对现场作业人员进行作业流程的远程监控和指导，降低安全事故发生的概率。

Description

一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法

技术领域

本发明属于电力作业辅助系统技术领域，具体涉及一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法。

背景技术

随着电力行业的快速发展，电网覆盖的范围越来越广，所使用的电力设备设施也越来越多，对于这些设备设施的巡检维护成为电力作业的主要内容之一。目前，智能巡检机器人技术已经在一定范围内得到了应用，但电力作业主要还是依靠人工作业的方式。为了保护作业人员的人生安全，并符合相关的作业安全规定，作业人员在电力作业过程中都需要佩戴安全头盔。

但现有的普通安全头盔只能在事故发生后对作业人员的头部进行一定程度的保护，对于人体的其他部位则起不到防护作用，一旦发生事故，依旧会出现人员伤亡的情况。另一方面，部分电力作业安全事故的发生主要是由于作业人员未按作业规程进行操作或对作业规程不熟悉而导致的。因此如何克服现有技术的不足是目前电力作业辅助系统技术领域亟需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法，通过智能安全头盔上集成的摄像头模块采集作业现场的视频图像，并以无线通信的方式发送到手持终端中，手持终端根据作业任务需求及作业人员所处的环境特征自动生成操作提示指令并发送到智能安全头盔中，智能安全头盔以语音播报的形式提醒作业人员执行相应的操作，从而对现场作业人员进行作业流程的远程监控和指导，降低安全事故发生的概率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于电力作业的智能安全头盔，包括头盔本体、摄像头模块、补光灯模块、智能控制模组和手持终端；

摄像头模块和补光灯模块安装于头盔本体的前部；

摄像头模块用于采集头盔正前方的视频图像信息；

补光灯模块用于对头盔正前方进行灯光补偿；

智能控制模组安装于头盔本体内侧；

所述的智能控制模组包括微控制器模块、无线通信模块、语音播报模块和电源模块；

电源模块分别与摄像头模块、补光灯模块、微控制器模块、无线通信模块、语音播报模块相连，用于对摄像头模块、补光灯模块、微控制器模块、无线通信模块和语音播报模块提供电源；

微控制器模块分别与摄像头模块、补光灯模块、无线通信模块、语音播报模块相连，用于控制摄像头模块、补光灯模块、无线通信模块和语音播报模块的工作；

无线通信模块还分别与摄像头模块、手持终端相连，用于将摄像头模块采集来的视频图像信息发送到手持终端，手持终端对传来的视频图像信息进行识别与匹配，得到操作提示指令；之后通过无线通信模块将操作提示指令接收至智能控制模组中；语音播报模块用于播报无线通信模块接收到的操作提示指令。

进一步，优选的是，无线通信模块采用2.4GHz或5.8GHz wifi网络进行数据通信。

进一步，优选的是，电源模块中的电池标称容量不低于1000mAh。

进一步，优选的是，摄像头模块的工作电压3.3V~5V，分辨率不低于720P，视频像素不低于100万，视频格式为H.264格式。

进一步，优选的是，所述的视频图像信息为作业人员所处的环境特征。

进一步，优选的是，所述的作业人员所处的环境特征包括作业人员所处环境中存在的电力设备或设施的类型、数量及位置特征。

本发明同时提供一种电力作业辅助方法，采用上述用于电力作业的智能安全头盔，包括如下步骤：

作业人员带上智能安全头盔，通过摄像头模块采集现场作业过程中的视频图像信息并发送到手持终端中，手持终端对视频图像中的电力设备或设施进行自动图像识别，生成对应的设备类型、名称信息并通过关键字匹配的方式与手持终端内预存的作业任务数据库进行匹配，提取针对该电力设备或设施的作业任务内容和操作提示说明，最后将作业任务内容及操作提示说明信息汇总为操作提示指令，发送到智能控制模组中，并通过语音播报模块进行语音播报，以提醒作业人员执行相应的操作。

本发明微控制器模块采用低功耗单片机作为核心控制器，但不限于此。

本发明的语音播报模块通常由语音解码芯片、驱动芯片和喇叭构成；电源模块通常由电池和稳压电路构成，其中电池采用锂电池，其标称容量不低于1000mAh，稳压电路采用低压差线性稳压器或开关稳压芯片进行降压和稳压处理，为微控制器模块、无线通信模块、摄像头模块、补光灯模块和语音播报模块提供电能。

本发明所述手持终端具备视频图像显示、处理功能和无线wifi通信功能，可自动识别所接收到的视频图像中的电力设备或设施，并根据作业任务中对不同电力设备或设施的作业要求生成相应的操作提示指令，通过无线通信的方式发送到智能控制模组中。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明所提出了一种用于电力作业的智能安全头盔及辅助方法，通过智能安全头盔上集成的摄像头模块采集作业现场的视频图像，在手持终端上根据作业任务需求及作业人员所处的环境特征自动生成操作提示指令并发送到智能安全头盔中，实现对现场作业人员的远程监护和指导，在保留安全头盔原有被动防护功能的基础上，使其具备对现场作业流程进行远程主动监督的功能，从而降低安全事故发生的概率。

附图说明

图1是本发明用于电力作业的智能安全头盔的结构示意图；

其中，1、头盔本体；2、摄像头模块；3、补光灯模块；4、智能控制模组；5、微控制器模块；6、无线通信模块；7、语音播报模块；8、电源模块；9、手持终端。箭头方向为数据或信号走向。

图2是本发明电力作业辅助方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

如图1所示，一种用于电力作业的智能安全头盔，包括头盔本体1、摄像头模块2、补光灯模块3、智能控制模组4和手持终端9；

摄像头模块2和补光灯模块3安装于头盔本体1的前部；

摄像头模块2用于采集头盔正前方的视频图像信息；

补光灯模块3用于对头盔正前方进行灯光补偿；

智能控制模组4安装于头盔本体1内侧；

所述的智能控制模组4包括微控制器模块5、无线通信模块6、语音播报模块7和电源模块8；

电源模块8分别与摄像头模块2、补光灯模块3、微控制器模块5、无线通信模块6、语音播报模块7相连，用于对摄像头模块2、补光灯模块3、微控制器模块5、无线通信模块6和语音播报模块7提供电源；

微控制器模块5分别与摄像头模块2、补光灯模块3、无线通信模块6、语音播报模块7相连，用于控制摄像头模块2、补光灯模块3、无线通信模块6和语音播报模块7的工作；

无线通信模块6还分别与摄像头模块2、手持终端9相连，用于将摄像头模块2采集来的视频图像信息发送到手持终端9，手持终端9对传来的视频图像信息进行识别与匹配，得到操作提示指令；之后通过无线通信模块6将操作提示指令接收至智能控制模组4中；语音播报模块7用于播报无线通信模块6接收到的操作提示指令。

一种电力作业辅助方法，采用本实施例用于电力作业的智能安全头盔，包括如下步骤：

作业人员带上智能安全头盔，通过摄像头模块采集现场作业过程中的视频图像信息并发送到手持终端中，手持终端对视频图像中的电力设备或设施进行自动图像识别，生成对应的设备类型、名称信息并通过关键字匹配的方式与手持终端内预存的作业任务数据库进行匹配，提取针对该电力设备或设施的作业任务内容和操作提示说明，最后将作业任务内容及操作提示说明信息汇总为操作提示指令，发送到智能控制模组中，并通过语音播报模块进行语音播报，以提醒作业人员执行相应的操作。

实施例2

如图1所示，一种用于电力作业的智能安全头盔，包括头盔本体1、摄像头模块2、补光灯模块3、智能控制模组4和手持终端9；

摄像头模块2和补光灯模块3安装于头盔本体1的前部；

摄像头模块2用于采集头盔正前方的视频图像信息；

补光灯模块3用于对头盔正前方进行灯光补偿；

智能控制模组4安装于头盔本体1内侧；

所述的智能控制模组4包括微控制器模块5、无线通信模块6、语音播报模块7和电源模块8；

电源模块8分别与摄像头模块2、补光灯模块3、微控制器模块5、无线通信模块6、语音播报模块7相连，用于对摄像头模块2、补光灯模块3、微控制器模块5、无线通信模块6和语音播报模块7提供电源；

微控制器模块5分别与摄像头模块2、补光灯模块3、无线通信模块6、语音播报模块7相连，用于控制摄像头模块2、补光灯模块3、无线通信模块6和语音播报模块7的工作；具体地，微控制器模块5控制摄像头模块2采集头盔正前方的视频图像信息，控制补光灯模块3补光的亮灭，控制无线通信模块6进行数据发送与接收，还控制语音播报模块7进行语音播报。

无线通信模块6还分别与摄像头模块2、手持终端9相连，用于将摄像头模块2采集来的视频图像信息发送到手持终端9，手持终端9对传来的视频图像信息进行识别与匹配，得到操作提示指令；之后通过无线通信模块6将操作提示指令接收至智能控制模组4中；语音播报模块7用于播报无线通信模块6接收到的操作提示指令。

语音播报模块7通常由语音解码芯片、驱动芯片和喇叭构成，但不限于此。

其中，无线通信模块6采用2.4GHz或5.8GHz wifi网络进行数据通信，用于实现智能控制模组4与手持终端9之间的数据通信，可直接将摄像头模块2采集到的视频图像数据发送到手持终端5中，并接收手持终端5发送的操作提示指令，传递到微控制器模块5中，微控制器模块5控制语音播报模块7对操作提示指令进行语音播报。

电源模块8中的电池标称容量不低于1000mAh。

摄像头模块2的工作电压3.3V~5V，分辨率不低于720P，视频像素不低于100万，视频格式为H.264格式。

所述的视频图像信息为作业人员所处的环境特征。所述的作业人员所处的环境特征包括作业人员所处环境中存在的电力设备或设施的类型、数量及位置特征。

一种电力作业辅助方法，采用本实施例用于电力作业的智能安全头盔，包括如下步骤：

作业人员带上智能安全头盔，通过摄像头模块采集现场作业过程中的视频图像信息，并以无线通信的方式发送到手持终端中，手持终端对视频图像中的电力设备或设施进行自动图像识别，生成对应的设备类型、名称信息并通过关键字匹配的方式与手持终端内预存的作业任务数据库进行匹配，提取针对该电力设备或设施的作业任务内容和操作提示说明，最后将作业任务内容及操作提示说明信息汇总为操作提示指令，发送到智能控制模组中，并通过语音播报模块进行语音播报，以提醒作业人员执行相应的操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，包括头盔本体（1）、摄像头模块（2）、补光灯模块（3）、智能控制模组（4）和手持终端（9）；

摄像头模块（2）和补光灯模块（3）安装于头盔本体（1）的前部；

摄像头模块（2）用于采集头盔正前方的视频图像信息；

补光灯模块（3）用于对头盔正前方进行灯光补偿；

智能控制模组（4）安装于头盔本体（1）内侧；

所述的智能控制模组（4）包括微控制器模块（5）、无线通信模块（6）、语音播报模块（7）和电源模块（8）；

电源模块（8）分别与摄像头模块（2）、补光灯模块（3）、微控制器模块（5）、无线通信模块（6）、语音播报模块（7）相连，用于对摄像头模块（2）、补光灯模块（3）、微控制器模块（5）、无线通信模块（6）和语音播报模块（7）提供电源；

微控制器模块（5）分别与摄像头模块（2）、补光灯模块（3）、无线通信模块（6）、语音播报模块（7）相连，用于控制摄像头模块（2）、补光灯模块（3）、无线通信模块（6）和语音播报模块（7）的工作；

无线通信模块（6）还分别与摄像头模块（2）、手持终端（9）相连，用于将摄像头模块（2）采集来的视频图像信息发送到手持终端（9），手持终端（9）对传来的视频图像信息进行识别与匹配，得到操作提示指令；之后通过无线通信模块（6）将操作提示指令接收至智能控制模组（4）中；语音播报模块（7）用于播报无线通信模块（6）接收到的操作提示指令。

2.根据权利要求1所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，无线通信模块（6）采用2.4GHz或5.8GHz wifi网络进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，电源模块（8）中的电池标称容量不低于1000mAh。

4.根据权利要求1所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，摄像头模块（2）的工作电压3.3V~5V，分辨率不低于720P，视频像素不低于100万，视频格式为H.264格式。

5.根据权利要求1所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，所述的视频图像信息为作业人员所处的环境特征。

6.根据权利要求5所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，所述的作业人员所处的环境特征包括作业人员所处环境中存在的电力设备或设施的类型、数量及位置特征。

7.一种电力作业辅助方法，采用权利要求1~6所述的用于电力作业的智能安全头盔，其特征在于，包括如下步骤：

作业人员带上智能安全头盔，通过摄像头模块采集现场作业过程中的视频图像信息并发送到手持终端中，手持终端对视频图像中的电力设备或设施进行自动图像识别，生成对应的设备类型、名称信息并通过关键字匹配的方式与手持终端内预存的作业任务数据库进行匹配，提取针对该电力设备或设施的作业任务内容和操作提示说明，最后将作业任务内容及操作提示说明信息汇总为操作提示指令，发送到智能控制模组中，并通过语音播报模块进行语音播报，以提醒作业人员执行相应的操作。

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