CN110122965A - 安全帽 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种安全帽，安全帽包括：安全帽本体、信号处理模块、正向安装电容感应模块以及反向安装电容感应模块；正向安装电容感应模块的感应区域朝向安全帽内部空间，用于获取第一电压信号，并将其传输至信号处理模块；反向安装电容感应模块的感应区域对应安全帽外部环境，用于获取第二电压信号，并将其传输至信号处理模块；信号处理模块用于根据第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态。由于反向安装的电容感应模块只受当前环境温度的影响，因此通过第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值判断安全帽的佩戴状态，能够避免当前环境温度对安全帽佩戴状态的影响，进一步避免的安全帽佩戴状态的误判，降低了安全隐患。

Description

安全帽

技术领域

本申请涉及安全防护技术领域，特别是涉及一种安全帽。

背景技术

在建筑工地施工过程中，会有建筑工人、监理、外来人员等相关人员进入工地。一般都会要求佩戴安全帽才会被允许进入工地现场。但往往相关人员安全意识不强在到达工地现场后经常会把安全帽无故的摘下。工地有很多施工区域看似很普通其实是非常危险的。这样往往会出现一些意想不到的生产事故给人员生命财产安全带来巨大的损失。所以准确的安全帽佩戴检测对于工地来说需求非常迫切。

目前的传统技术中，采用在安全帽内设置电容传感器，通过检测电容传感器的值，根据电容传感器的值的变化，判断安全帽当前的佩戴状态。但电容传感器高温环境、低温环境以及常温环境容值变化大，也就是电容传感器容易受到温度的影响。目前的传统技术受到环境温度变化的影响大，容易造成安全帽佩戴状态的误判，增大了安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免环境温度的影响避免安全帽佩戴状态误判的安全帽。

一种安全帽，所述安全帽包括：安全帽本体以及设置在所述安全帽本体上的信号处理模块、正向安装电容感应模块以及反向安装电容感应模块；所述正向安装电容感应模块的感应区域对应安全帽内部空间，所述反向安装电容感应模块的感应区域对应安全帽外部环境；所述信号处理模块分别与所述正向安装电容感应模块以及所述反向安装电容感应模块连接；所述正向安装电容感应模块用于获取第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至信号处理模块；所述反向安装电容感应模块用于获取第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至信号处理模块；所述信号处理模块用于接收第一电压信号以及第二电压信号，并根据所述第一电压信号和第二电压信号判断所述安全帽的佩戴状态。

在其中一个实施例中，所述正向安装电容传感模块和反向安装电容感应模块都包括：信号接收单元、信号发射单元以及信号感应单元；所述信号接收单元、信号发射单元以及信号感应单元依次排布，所述信号发射单元以及所述信号感应单元分别与所述信号处理模块连接，所述信号感应单元分别与所述信号接收单元和信号发射单元形成电容，所述信号感应单元背向所述信号发射单元的一面形成感应区域。

在其中一个实施例中，所述信号发射单元的长宽尺寸小于周期信号波长的二分之一；所述信号接收单元的长宽尺寸大于等于所述信号发射单元的长宽尺寸；所述信号感应单元的长宽尺寸小于等于所述信号发射单元的长宽尺寸。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于获取所述第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值，若所述电压差值大于等于正数电压门限值，则确定所述安全帽处于佩戴状态；若所述电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则确定所述安全帽处于未佩戴状态；若所述电压差值小于等于负数电压门限值，则确定所述安全帽处于异常状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于在确定所述安全帽的佩戴状态之后，再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据再次获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于判断第一预设时间内所述第一电压信号的第一电压值变化量是否大于电压门限值，若所述第一电压值的变化量大于电压门限值，则根据第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值以及电压门限值判断是否切换安全帽的状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于若第一预设时间内所述第一电压值变化量小于等于电压门限值，则继续获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于在所述安全帽状态为佩戴状态时，若所述电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态；以及若所述电压差值小于等于负数电压门限值或大于等于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于在所述安全帽状态为未佩戴状态时，若所述电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态；以及若所述电压差值小于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块还用于当确定所述安全帽状态为异常状态时，再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据所述第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态，直至所述安全帽状态不为异常状态。

上述安全帽，在安全帽本体的外壁设置有信号处理模块、正向安装电容感应模块以及反向安装电容感应模块。正向安装电容感应模块的感应区域朝向安全帽内部空间，用于获取第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至信号处理模块；反向安装的电容感应模块的感应区域朝向安全帽外部环境，用于获取第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至信号处理模块。信号处理模块根据所述第一电压信号和第二电压信号判断所述安全帽的佩戴状态。由于反向安装的电容感应模块的感应区域朝向安全帽外部环境，因此反向安装的电容感应模块只受当前环境温度的影响，通过第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值判断安全帽的状态，能够避免当前环境温度对安全帽佩戴状态的影响，进一步避免的安全帽佩戴状态的误判，降低了安全隐患。

附图说明

图1为一个实施例中安全帽的结构示意图；

图2为一个实施例中电容感应模块的功能框图；

图3为一个实施例中电容感应模块的电路框图；

图4为一个实施例中电容感应模块产生电场的示意图；

图5为一个实施例中外部导体对电容感应模块分压示意图；

图6为一个实施例中安全帽状态检测方法的流程示意图；

图7为一个实施例中安全帽状态切换方法的流程示意图。

附图标记：安全帽本体100、信号处理模块200、正向安装电容感应模块300、信号接收单元310、信号发射单元320、信号感应单元330、反向安装电容感应模块400。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，图1为一个实施例中安全帽的结构示意图。

如图1所示，一种安全帽，安全帽包括：安全帽本体100以及设置在安全帽本体100上的信号处理模块200、正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400；正向安装电容感应模块300的感应区域对应安全帽内部空间，反向安装电容感应模块400的感应区域对应安全帽外部环境；信号处理模块200分别与正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400连接；正向安装电容感应模块300用于获取第一电压信号，并将第一电压信号传输至信号处理模块200；反向安装电容感应模块400用于获取第二电压信号，并将第二电压信号传输至信号处理模块200；信号处理模块200用于接收第一电压信号以及第二电压信号，并根据第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态。

具体地，信号处理模块200、正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400可以安装在安全帽本体100的内壁上，也可以安装在安全帽本体100的外壁上。并且正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400可以安装在安全帽本体100上的任意位置，只需要满足正向安装电容感应模块300的感应区域朝向安全帽内部空间，反向安装电容感应模块400的感应区域朝向安全帽外部环境即可。优选的，将信号处理模块200、正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400安装在安全帽本体100的外壁上。其中，正向安装电容感应模块300和反正安装电容感应模块都至少设置一个。正向安装电容感应模块300的感应区域朝向安全帽内部空间，当人体头部佩戴安全帽时正向安装电容感应模块300电容值发生变化，从而使正向安装电容感应模块300向信号处理模块200传输的第一电压信号的第一电压值发生变化。可以理解的正向安装电容感应模块300根据人体头部的佩戴状态输出第一电压信号给信号处理模块200。反向安装电容感应模块400的感应区域对应安全帽外部环境，用于为安全帽提供一个实时随着温度变化而变化的环境温度基准第二电压信号。更具体地，正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400的规格和参数完全一致，可以理解的正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400需要使用同一类型电容感应传感器。其中，正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400所使用的电容传感器可以为现有的通用电容传感器，也可以使用自行设计的电容传感器。信号处理模块200通过第二电压信号，排除第一电压信号中环境温度所带来的干扰，最终进行安全帽状态的判断。

在其中一个实施例中，如图2、图3以及图4所示，正向安装电容传感模块和反向安装电容感应模块400都包括：信号接收单元310、信号发射单元320以及信号感应单元330；信号接收单元310、信号发射单元320以及信号感应单元330依次排布，信号发射单元320以及信号感应单元330分别与信号处理模块连接，信号感应单元330分别与信号接收单元310和信号发射单元320形成电容，信号感应单元330背向信号发射单元320的一面形成感应区域。

具体地，正向安装电容传感模块和反向安装电容感应模块400采用上述自行设计的电容传感器，包括依次平行排布的信号接收单元310、信号发射单元320以及信号感应单元330。信号发射单元320与信号处理模块连接，从信号处理模块200接收周期信号。信号发射单元320对空中发出一个周期信号，所发出的周期信号频率以及幅值等信号参数与信号发射单元320接收的周期信号相同。其中，周期信号的电压幅值的取值范围为0V-60V安全电压，最优选的周期信号的幅值应设置在3.3V电压以上。周期信号的频率理论上可以设置为任意值，优选的将周期信号的频率设置在30KHz-200KHz之间。信号发射单元320可以为任意材质的导体，并且信号发射单元320的长宽尺寸小于周期信号波长的二分之一。因为长宽尺寸不超过波长的二分之一，就不能形成连续的磁场变化，也就对外不会形成磁场辐射。信号发射单元320与信号接收单元310之间形成一个电场。可以理解的信号发射单元320的作用是对外形成一个电场。信号接收单元310的长宽尺寸大于等于信号发射单元320的长宽尺寸，并且信号接收单元310也可以为任意材质的导体。可以理解的信号接收单元310的作用是提供电流回路，并与信号发射单元320发出的周期信号形成电场，为信号感应单元330提供信号检测环境。信号感应单元330的长宽尺寸小于等于信号发射单元320的长宽尺寸。并且信号感应单元330也可以为任意材质的导体。信号感应单元330处于信号发射单元320与信号接收单元310所形成的电场内。信号感应单元330的作用是分别与信号接收单元310和信号发射单元320形成电容。将正向安装电容传感模块和反向安装电容感应模块400安装在安全帽本体100时，正向安装电容传感模块所形成的电场方向朝向人体头部，反向安装电容传感模块所形成的电场方向朝向安全帽的外部环境。其中外部环境是指安全帽外部空间。

在其中一个实施例中，如图5所示，信号发射单元320和信号感应单元330之间形成电容Ca，信号感应单元330和信号接收单元310之间形成电容Cb。其中电容Ca和电容Cb的容值根据电容通过公式C＝εS/4πkd计算，其中ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。电容极板为形成电容的信号感应单元330和信号接收单元310，以及信号发射单元320和信号感应单元330。ε和k为已知参数，所以决定电容值的为电容极板的正对面积S和电容极板的距离d。由于信号接收单元310的长宽尺寸大于等于信号发射单元320的长宽尺寸，并且大于信号感应单元330的长宽尺寸，可以理解的，形成电容Ca和形成电容Cb的电机板的正对面积S相同。这样电容Ca和电容Cb的容值由信号感应单元330与信号接收单元310之间的距离以及信号感应单元330与信号发射单元320之间的距离决定。将信号感应单元330与信号发射单元320之间的距离记作S1，将信号感应单元330与信号接收单元310之间的距离S2，因此电容容值与距离的关系为：

Ca/Cb＝S2/S1

电容Ca和电容Cb在电场Ea内形成分压电容，将分压后的电压信号传输给信号处理模块200，计算电压信号的电压值的公式为：

Vp＝Vac*Ca/(Ca+Cb)

其中Vac是周期信号的电压幅值，Ca为信号发射单元320和信号感应单元330之间形成电容的电容值，Cb为信号感应单元330和信号接收单元310之间形成电容的电容值。

当安全帽进行佩戴操作时，人体头部接近电容感应模块的感应区域，也就是有外部导体接近正向安装电容感应模块300的感应区域，也就是接近信号感应单元330背向信号发射单元320的一面时，外部导体可以等效为另一个信号接收单元310，此时信号感应单元330与外部导体之间形成电容Ce。电容Ce和电容Cb并联等效为电容Cb增加，信号感应单元330在电场Ea内形成的电容分压关系发生变化。也就是此时信号感应单元330通过Dp点向信号处理模块200传输正向安装电容感应模块300的电压信号，此时电压信号的值为Vp＝Vac*Ca/(Ca+Cb+Ce)。此时，反向安装电容感应模块400输出电压值Vn＝Vac*Ca/(Ca+Cb)，也就是此时Vp小于Vn，信号处理模块200根据正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400传输的电压信号的电压值判断是否有外部导体接近正向安装电容感应模块300，也就是判断安全帽的佩戴状态。由Vp＝Vac*Ca/(Ca+Cb+Ce)可以看出：电容Ce的容值越大，就会越容易使Vp发生变化。影响电容Ce容值的参数是信号感应模块的面积以及信号感应模块与外部导体之间的距离，所以在电场Ea内，信号感应单元330的面积越大，电容感应模块所检测的距离越远。

将正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400使用同样规格和参数电容传感器。能够确保温度的变化对正向安装电容感应模块300以及反向安装电容感应模块400的影响相同，能够更好的排除温度对电容带来的影响。当环境温度变化时正向安装电容感应模块300与反向安装电容感应模块400的容值变化量相同。可以理解的此时正向安装电容感应模块300与反向安装电容感应模块400传输的电压信号的电压值变化量也相同。因此通过将反向安装电容感应模块400传输的电压信号的电压值Vn与正向安装电容感应模块300传输的电压信号的电压值Vp做差，来排除温度对电容感应模块的影响。

在其中一个实施例中，信号处理模块还用于获取第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值，若电压差值大于等于正数电压门限值，则确定安全帽处于佩戴状态；若电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则确定安全帽处于未佩戴状态；若电压差值小于等于负数电压门限值，则确定安全帽处于异常状态。

具体地，信号处理模块200接收正向安装电容感应模块300传输的第一电压信号以及反向安装电容感应模块400传输的第二电压信号。其中，第一电压信号包括第一电压值；第二电压信号包括第二电压值。当信号处理模块200判断当前安全帽处于异常状态时，信号处理模块200再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态，直至安全帽状态不为异常状态。

在其中一个实施例中，信号处理模块还用于在确定安全帽的佩戴状态之后，再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据再次获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

具体地，在安全帽初始上电后，信号处理模块首先确定安全帽的佩戴状态，在确定完佩戴状态之后，判断第一预设时间内第一电压信号的第一电压值变化量是否大于电压门限值，若第一电压值的变化量大于电压门限值，则根据再次获取的第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值以及电压门限值判断是否切换安全帽的状态。若第一预设时间内第一电压信号的第一电压值变化量是否小于等于电压门限值，则继续获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

在其中一个实施例中，信号处理模块根据第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值以及电压门限值判断是否切换安全帽的状态，当开始确定安全帽状态处于佩戴状态时，若电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态；若电压差值小于等于负数电压门限值或大于等于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态。

在其中一个实施例中，信号处理模块根据第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值以及电压门限值判断是否切换安全帽的状态，当开始确定安全帽状态处于未佩戴状态时，若电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态；以及若电压差值小于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种安全帽状态检测方法，首先预先设置安全帽的电压门限值△Vth，其中△Vth可以是大于零的任意值，根据实际需要进行设置，本实施例不做具体限定。设置完成后安全帽上电，信号处理模块200获取正向安装电容感应模块300传输的第一电压信号Vp以及反向安装电容感应模块400传输的第二电压信号Vn。首先判断第二电压信号Vn与第一电压信号Vp之间的电压差值是否小于等于负数电压门限值-△Vth，如果Vn-Vp≤-△Vth，则确定安全帽处于异常状态。当安全帽处于异常状态时，再次获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并根据第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值判断安全帽的佩戴状态，直至安全帽状态不为异常状态。如果Vn-Vp＞-△Vth，则再判断第二电压信号Vn与第一电压信号Vp之间的电压差值是否大于等于正数电压门限值△Vth，如果Vn-Vp≥+△Vth，则确定安全帽处于佩戴状态。如果-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，则确定安全帽处于未佩戴状态。在信号处理模块200确定安全帽佩戴状态之后，信号处理模块200再次获取正向安装电容感应模块300传输的第一电压信号Vp以及反向安装电容感应模块400传输的第二电压信号Vn，当此时安全帽处于佩戴状态时，检测Vp的变化，判断是否满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，如果满足，则将当前安全帽的状态由佩戴状态切换至未佩戴状态；如果不满足，则当前安全帽的状态保持佩戴状态。当此时安全帽处于未佩戴状态，检测Vp的变化，判断是否满足Vn-Vp≥+△Vth，如果满足，则将当前安全帽的状态由未佩戴状态切换至佩戴状态；如果不满足，则当前安全帽的状态保持未佩戴状态。本实施例中安全帽状态检测方法能够避免当前环境温度对安全帽佩戴状态的影响，进一步避免的安全帽佩戴状态的误判，降低了安全隐患。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种安全帽状态切换方法。在预先设置安全帽电压门限值△Vth的同时一并设定第一预设时间T1以及第二预设时间T2，T1以及T2可以为大于零的任意值，根据实际情况进行设置，本实施例不做具体限定。当确定安全帽处于佩戴状态时，首先判断在第一预设时间T1内，第一电压信号Vp的第一电压值变化量是否大于电压门限值△Vth，如果第一电压值变化量小于等于电压门限值△Vth，则当前安全帽的状态保持佩戴状态，继续获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并根据获取的第一电压信号Vp和第二电压信号Vn判断是否切换安全帽的佩戴状态；如果第一电压值变化量大于电压门限值△Vth，则再判断是否满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，如果满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，则将当前安全帽的状态由佩戴状态切换至未佩戴状态，如果不满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，则延时第二预设时间T2再次获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并判断是否满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，如果满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，则将当前安全帽的状态由佩戴状态切换至未佩戴状态；如果不满足-△Vth＜Vn-Vp＜+△Vth，则当前安全帽的状态保持佩戴状态，继续获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并根据获取的第一电压信号Vp和第二电压信号Vn判断是否切换安全帽的佩戴状态。当确定安全帽处于未佩戴状态时，首先判断在第一预设时间T1内，第一电压信号Vp的第一电压值变化量是否大于电压门限值△Vth，如果第一电压值变化量小于等于电压门限值△Vth，则当前安全帽的状态保持佩戴状态，继续获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并根据获取的第一电压信号Vp和第二电压信号Vn判断是否切换安全帽的佩戴状态；如果第一电压值变化量大于电压门限值△Vth，则再判断是否满足Vn-Vp≥+△Vth，如果满足Vn-Vp≥+△Vth，则将当前安全帽的状态由未佩戴状态切换至佩戴状态，如果不满足Vn-Vp≥+△Vth，则延时第二预设时间T2再次获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并判断是否满足Vn-Vp≥+△Vth，如果满足Vn-Vp≥+△Vth，则将当前安全帽的状态由未佩戴状态切换至佩戴状态；如果不满足Vn-Vp≥+△Vth，则当前安全帽的状态保持佩戴状态，继续获取第一电压信号Vp以及第二电压信号Vn，并根据获取的第一电压信号Vp和第二电压信号Vn判断是否切换安全帽的佩戴状态。根据上述安全帽状态切换方法完成安全帽在佩戴状态和未佩戴状态之间的切换。上述方法通过设置第二预设时间T2，增加了延时判断，能够抑制外部环境中由于误触碰所造成的干扰，进一步的提高检测的准确性。

表1安全帽佩戴状态真值表

	Vn-Vp≥△Vth	-△Vth＜Vn-Vp＜△Vth	Vn-Vp≤-△Vth
				Vp+△Vth，Vn不变	未佩戴	未佩戴	异常
Vp-△Vth，Vn不变	佩戴	未佩戴	未佩戴
				Vn+△Vth，Vp不变	佩戴	未佩戴	未佩戴
Vn-△Vth，Vp不变	佩戴	未佩戴	异常
				Vp+△Vth，Vn+△Vth	佩戴	未佩戴	异常
Vp-△Vth，Vn-△Vth	佩戴	未佩戴	异常
				Vp+△Vth，Vn-△Vth	未佩戴	异常	异常
Vp-△Vth，Vn+△Vth	佩戴	佩戴	佩戴

上述安全帽佩戴状态真值表，表头横向表示安全帽当前的佩戴状态，表头纵向表示第一电压信号和第二电压信号的电压值变化量。

上述安全帽由于正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400的规格和参数完全一致，因此正向安装电容感应模块300和反向安装电容感应模块400受温度的影响是相同的，进一步地，第一电压信号和第二电压信号受温度影响的电压值变化量也是相同的。在安全帽的使用过程中，环境温度的改变对第一电压信号和第二电压信号产生的变化相同，但第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值不会变化。只有在佩戴安全帽、脱下安全帽以及手触碰反向安装电容感应模块400才会使第一电压信号或第二电压信号单独发生变化。但手误触碰反向安装电容感应模块400是个短暂的过程，通过设置第二预设时间T2，并在延时第二预设时间T2后再次判断第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值与电压门限值之间的关系，就能排除由于误触碰所带来的误判断。在佩戴安全帽或脱下安全帽时，必定会引起第一电压信号的变化，此时第一电压信号的变化引起第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值的变化，并且电压差值满足相应安全帽佩戴状态的条件，则切换当前安全帽的佩戴状态至满足条件的佩戴状态。

上述安全帽，在安全帽本体的外壁设置有信号处理模块、正向安装电容感应模块以及反向安装电容感应模块。正向安装电容感应模块的感应区域朝向安全帽内部空间，用于获取第一电压信号，并将第一电压信号传输至信号处理模块；反向安装的电容感应模块的感应区域朝向安全帽外部环境，用于获取第二电压信号，并将第二电压信号传输至信号处理模块。信号处理模块根据第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态。由于反向安装的电容感应模块的感应区域朝向安全帽外部环境，因此反向安装的电容感应模块只受当前环境温度的影响，通过第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值判断安全帽的状态，能够避免当前环境温度的影响，进一步避免的安全帽佩戴状态的误判，降低了安全隐患。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种安全帽，其特征在于，所述安全帽包括：安全帽本体、设置在所述安全帽本体上的信号处理模块、正向安装电容感应模块以及反向安装电容感应模块；

所述正向安装电容感应模块的感应区域对应安全帽内部空间，所述反向安装电容感应模块的感应区域对应安全帽外部环境；所述信号处理模块分别与所述正向安装电容感应模块以及所述反向安装电容感应模块连接；

所述正向安装电容感应模块用于获取第一电压信号，并将所述第一电压信号传输至信号处理模块；

所述反向安装电容感应模块用于获取第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至信号处理模块；

所述信号处理模块用于接收第一电压信号以及第二电压信号，并根据所述第一电压信号和第二电压信号判断所述安全帽的佩戴状态。

2.根据权利要求1所述的安全帽，其特征在于，所述正向安装电容传感模块和反向安装电容感应模块都包括：信号接收单元、信号发射单元以及信号感应单元；

所述信号接收单元、信号发射单元以及信号感应单元依次排布，所述信号发射单元以及所述信号感应单元分别与所述信号处理模块连接，所述信号感应单元分别与所述信号接收单元和信号发射单元形成电容，所述信号感应单元背向所述信号发射单元的一面形成感应区域。

3.根据权利要求2所述的安全帽，其特征在于，

所述信号发射单元的长宽尺寸小于周期信号波长的二分之一；

所述信号接收单元的长宽尺寸大于等于所述信号发射单元的长宽尺寸；

所述信号感应单元的长宽尺寸小于等于所述信号发射单元的长宽尺寸。

4.根据权利要求1所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于获取所述第一电压信号与第二电压信号之间的电压差值，若所述电压差值大于等于正数电压门限值，则确定所述安全帽处于佩戴状态；若所述电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则确定所述安全帽处于未佩戴状态；若所述电压差值小于等于负数电压门限值，则确定所述安全帽处于异常状态。

5.根据权利要求1所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于在确定所述安全帽的佩戴状态之后，再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据再次获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

6.根据权利要求5所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于判断第一预设时间内所述第一电压信号的第一电压值变化量是否大于电压门限值，若所述第一电压值的变化量大于电压门限值，则根据第二电压信号与第一电压信号之间的电压差值以及电压门限值判断是否切换安全帽的状态。

7.根据权利要求6所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于若第一预设时间内所述第一电压值变化量小于等于电压门限值，则继续获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据获取的第一电压信号和第二电压信号判断是否切换安全帽的佩戴状态。

8.根据权利要求6所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于在所述安全帽状态为佩戴状态时，若所述电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态；以及若所述电压差值小于等于负数电压门限值或大于等于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于负数电压门限值且小于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至未佩戴状态。

9.根据权利要求6所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于在所述安全帽状态为未佩戴状态时，若所述电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态；以及若所述电压差值小于正数电压门限值，则延时第二预设时间再次获取第一电压信号以及第二电压信号，若再次获取的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差值大于等于正数电压门限值，则切换安全帽的状态至佩戴状态。

10.根据权利要求6所述的安全帽，其特征在于，

所述信号处理模块还用于当确定所述安全帽状态为异常状态时，再次获取第一电压信号以及第二电压信号，并根据所述第一电压信号和第二电压信号判断安全帽的佩戴状态，直至所述安全帽状态不为异常状态。