CN110623361A - 一种智能安全帽及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能安全帽及监测方法。智能安全帽包括安全帽和监测系统，监测系统包括生命体征监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、电源模块、报警模块、微处理器和控制终端。监测方法包括利用监测系统对佩戴者及作业环境进行监测，并将监测到的数据通过网络传输模块传送到控制终端；控制终端根据接收到的监测数据实时显示佩戴者的所处位置、身体情况、环境情况，并判断佩戴者是否处于安全区域，身体机能是否正常，作业环境是否安全。本发明的有益效果：实时监测佩戴者的生命体征、作业环境、所处位置，在出现危险时可以第一时间进行抢救，降低死亡率；受到冲击时具有一定的减震缓冲作用，降低冲击对佩戴者的伤害；具有一定的减噪功能。

Description

一种智能安全帽及监测方法

技术领域

本发明涉及一种安全帽及使用方法，尤其涉及一种智能安全帽及监测方法。

背景技术

在施工现场，为了保护工作人员的安全，工作人员需要佩戴安全帽。然而现有的安全帽仅有减缓机械撞击的保护功能，不具有实时生命体征采集功能；或者具备一定的智能功能，但不具备生命体征采集功能。这样在危险作业过程中，无法做到随时监控操作人员的生理特征，同时也无法做到在出现危险的第一时间进行抢救。随着科技的不断发展进步、智能化管理，现有简单防护设备已不能满足现代化管理和检修作业的需要，需要在保证安全的基础上实现多功能，同时实现生命体征的采集和数据的实时传输功能。

例如，中国专利文献 CN201721630426.0公开了“一种用于电力系统的智能安全帽”，通过在帽体上分别设置GPS定位块、摄像头、照明灯和太阳能发电装置，不仅使安全帽具有安全防护的作用，还可以使安全帽具有实时录像、照明及定位等功能，同时通过摄像头可以完成一些信息的收集等，上述专利文献不具备人体生命体征的监测功能，也无法进行监测数据的实时传输。

发明内容

本发明主要解决原有安全帽不具备实时监测人体生命体征功能的技术问题；提供一种智能安全帽及监测方法，在作业过程中，可以实时监测佩戴者的生命体征、所在位置及周围作业环境。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的智能安全帽包括安全帽和监测系统，所述监测系统包括生命体征监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、电源模块、报警模块、微处理器和控制终端，所述生命体征监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、微处理器和报警模块分别与电源模块相连接，所述生命体征监测传感器、卫星定位模块和报警模块分别与微处理器相连接，所述微处理器通过网络传输模块与控制终端相连接，所述生命体征监测传感器包括体温传感器、血压传感器和心跳传感器，所述体温传感器、血压传感器和心跳传感器设在安全帽不同区域。

生命体征监测传感器实时监测佩戴者的生命体征，控制终端可以根据生命体征数据确认佩戴者身体机能是否正常，为后续的医疗救援提供依据。卫星定位模块实时监测佩戴者的地理位置，如果佩戴者超出了安全区域，则发出报警指令提醒佩戴者回到安全区域。

作为优选，所述的监测系统还包括环境监测传感器，所述环境监测传感器包括环境温度传感器、环境湿度传感器和环境气压传感器，所述环境监测传感器与所述的电源模块和微处理器相连接。

环境监测传感器实时监测佩戴者作业环境，当环境不利于作业时，可及时通知佩戴者和控制终端，减少对佩戴者的损伤。

作为优选，所述的监测系统还包括对讲模块，所述对讲模块与所述的电源模块和微处理器相连接。

对讲模块用于佩戴者和控制终端之间实时通讯。

作为优选，所述的安全帽帽壳与帽衬之间设有空气弹簧。。

空气弹簧既可以在安全帽受到冲击时起到减震缓冲的作用，又可以隔离一定量的噪声。

本发明的一种利用上述智能安全帽实现的监测方法，包括：

利用生命体征监测传感器对佩戴者进行监测，并将监测到的数据通过网络传输模块传送到控制终端；

利用环境监测传感器对佩戴者周围环境进行监测，并将监测到的数据通过网络传输模块传送到控制终端；

控制终端根据接收到的监测数据实时显示佩戴者的所处位置、身体情况、环境情况，并判断佩戴者是否处于安全区域，身体机能是否正常，作业环境是否安全。

生命体征监测传感器实时监测佩戴者的生命体征，控制终端可以根据生命体征数据确认佩戴者身体机能是否正常，为后续的医疗救援提供依据。环境监测传感器实时监测佩戴者作业环境，当环境不利于作业时，可及时通知佩戴者和控制终端，减少对佩戴者的损伤。卫星定位模块实时监测佩戴者的地理位置，如果佩戴者超出了安全区域，则发出报警指令提醒佩戴者回到安全区域。

作为优选，所述控制终端判断佩戴者身体机能是否正常：

生命体征监测传感器实时采集佩戴者的生理特征数据，按照要求将数据传送给控制终端，如果生理特征数据超出了设定的正常范围，则发出报警信号。

生命体征监测传感器实时监测佩戴者的生命体征，控制终端可以根据生命体征数据确认佩戴者身体机能是否正常，为后续的医疗救援提供依据。

作为优选，当人体活动静止3分钟后，安全帽监测系统自动对外发送报警信号，发送频率为每隔1分钟发送一次。

当无法监测到佩戴者的生命体征数据时，无需控制终端的处理，安全帽自动对外发送报警信号，减少了处理时间。

作为优选，所述控制终端判断佩戴者是否处于安全区域：

随着佩戴者的移动，卫星定位数据会实时传输到控制终端，佩戴者的移动轨迹会在地图上显示，如果佩戴者超出了安全区域，控制终端会发出报警指令。

卫星定位模块实时监测佩戴者的地理位置，如果佩戴者超出了安全区域，则发出报警指令提醒佩戴者回到安全区域。

作为优选，所述控制终端判断佩戴者作业环境是否安全：

环境监测传感器实时采集佩戴者的作业环境数据，按照要求将数据传送给控制终端，如果环境数据超出了设定的正常范围，则发出报警信号。

环境监测传感器实时监测佩戴者作业环境，当环境不利于作业时，可及时通知佩戴者和控制终端，减少对佩戴者的损伤。

本发明的有益效果是：1）实时监测佩戴者的生命体征，在出现危险时可以第一时间进行抢救，降低死亡率；2）实时监测佩戴者的作业环境，减少因作业环境不安全导致的损伤；3）对佩戴者作业范围的限定，防止佩戴者误入不安全区域；4）受到冲击时具有一定的减震缓冲作用，降低冲击对佩戴者的伤害；5）具有一定的减噪功能。

附图说明

图1是本发明的一种智能安全帽结构示意图。

图2是本发明的一种智能安全帽结构剖视图。

图3是本发明的一种设备盒结构示意图。

图4是本发明的一种设备盒展开结构示意图。

图5是本发明的一种监测系统结构框图。

图中1. 安全帽，101. 加强筋，102. 帽檐，103. 帽壳，104. 帽衬，105.帽箍，2.设备盒，201. 盒体，202. 盒盖，203. 电源开关，204. 照明开关，205. 照明灯，206. 指示灯， 3. 微型摄像头，4. 空气弹簧，5. 生命体征监测传感器，501. 体温传感器，502. 血压传感器，503. 心跳传感器，6. 环境监测传感器，601. 环境温度传感器，602. 环境湿度传感器，603. 环境气压传感器，7. 卫星定位模块，8. 网络传输模块，9. 对讲模块，901. 扬声器，902微型麦克，10. 电源模块，11. 报警模块，111. 振动传感器，12. 微处理器，13.控制终端，131. 网络传输模块A。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种智能安全帽，如图1所示，包括安全帽1和设置在安全帽上的监测系统，安全帽的右侧固定安装有设备盒2，如图3、图4所示，设备盒包括盒体201和盒盖202，盒体和盒盖通过螺钉固定连接，盒体的一侧设置有电源开关203、照明开关204、照明灯205和指示灯206，安全帽的顶部安装有加强筋101，安全帽的帽檐102正对人脸处安装有微型摄像头3，如图2所示，安全帽的帽壳103和帽衬104之间固定安装有多个均匀分布的空气弹簧4。

如图5所示，监测系统包括生命体征监测传感器5、环境监测传感器6、卫星定位模块7、网络传输模块8、对讲模块9、电源模块10、报警模块11、微处理器12和控制终端13，其中生命体征监测传感器位于安全帽帽箍105正对人头部太阳穴的位置，环境监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、电源模块、报警模块和微处理器位于设备盒中，生命体征监测传感器通过柔性电路板与微处理器相连接，柔性电路板嵌入在安全帽的内部。卫星定位模块、环境监测传感器、报警模块、对讲模块与微处理器电连接，微处理器通过网络传输模块与控制终端进行信息和数据的交互。生命体征监测传感器包括体温传感器501、血压传感器502和心跳传感器503，体温传感器用于测量佩戴者的体温，血压传感器用于测量佩戴者的血压，心跳传感器用于测量佩戴者的心跳。环境监测传感器包括环境温度传感器601、环境湿度传感器602和环境气压传感器603，分别测量佩戴者作业环境中的温度、湿度和气压。对讲模块包括扬声器901和微型麦克902，报警模块在本实施例中为振动报警器111，电源模块为给各传感器、模块和设备供电，控制终端位于控制室内，控制终端包括计算机和网络传输模块A131，可以实时接收数据。

利用上述系统实现的监测方法：

1. 在佩戴前，佩戴者首先打开设备盒上的电源开关，安全帽各个传感器、模块和设备通电，安全帽完成自检，确认定位功能正常，传感器工作正常，网络传输正常，照明功能正常，报警功能正常，通讯功能正常，若其中某一部分功能不正常，则指示灯呈红色。

2. 佩戴好以后，随着佩戴者的移动，卫星定位模块会将定位数据实时传输到控制室中的控制终端，佩戴者的移动轨迹会在地图上显示，如果佩戴者超出了安全区域，控制终端会发出报警指令，此时振动报警器接收到报警指令会发出振动信号，带动安全帽振动，佩戴者可以有所察觉，从而回到安全区域。

3. 在佩戴过程中，体温传感器、心跳传感器、血压传感器实时采集佩戴者的生命体征数据，微处理器接收到生命体征数据的同时将生命体征数据实时传输给控制终端，如果生命体征数据超出了设定的正常范围，安全帽会自动发出报警信息，报警信息分为生命体征正常、生命体征异常和无生命体征，这个报警信息同时发送给控制终端和佩戴者，双方可以根据生命体征数据确认佩戴者身体机能是否正常，为后续的医疗救援提供依据。

4. 在佩戴过程中，环境温度传感器、环境湿度传感器、环境气压传感器实时采集佩戴者的作业环境数据，微处理器接收到作业环境数据的同时将作业环境数据实时传输给控制终端，如果作业环境数据超出了设定的正常范围，安全帽会自动发出报警信息，这个报警信息同时发送给控制终端和佩戴者，佩戴者接收到信息后立即撤离所在地。

5. 当人体活动静止3分钟之后，监测系统自动对外发送无线报警信号，发送频率为每间隔1分钟发送一次。

6.对讲模块用于佩戴者与控制室之间的实时通讯，佩戴者可以将信息通过对讲模块发送给控制终端。在必要的情况下，控制终端也可以将指令发给佩戴者，指导佩戴者进行施工作业。

7.微型摄像头拍摄佩戴者脸部图像，并将图像通过无线传输模块发送给控制终端，控制终端进行人脸识别，确认佩戴者是否是区域指定作业者，若不是则发送报警信息通知相关负责人。

8.需要照明时，佩戴者打开设备盒上的照明开关，启动照明灯照明。

Claims (9)

1.一种智能安全帽，其特征在于包括安全帽和监测系统，所述监测系统包括生命体征监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、电源模块、报警模块、微处理器和控制终端，所述生命体征监测传感器、卫星定位模块、网络传输模块、微处理器和报警模块分别与电源模块相连接，所述生命体征监测传感器、卫星定位模块和报警模块分别与微处理器相连接，所述微处理器通过网络传输模块与控制终端相连接，所述生命体征监测传感器包括体温传感器、血压传感器和心跳传感器，所述体温传感器、血压传感器和心跳传感器设在安全帽不同区域。

2.根据权利要求1所述的一种智能安全帽，其特征在于所述监测系统还包括环境监测传感器，所述环境监测传感器包括环境温度传感器、环境湿度传感器和环境气压传感器，所述环境监测传感器与所述的电源模块和微处理器相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能安全帽，其特征在于所述监测系统还包括对讲模块，所述对讲模块与所述的电源模块和微处理器相连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能安全帽，其特征在于所述安全帽帽壳与帽衬之间设有空气弹簧。

5.一种利用权利要求4所述的智能安全帽实现的监测方法，其特征在于所述监测方法包括：

利用所述的生命体征监测传感器对佩戴者进行监测，并将监测到的数据通过网络传输模块传送到所述的控制终端；

利用所述的环境监测传感器对佩戴者周围环境进行监测，并将监测到的数据通过网络传输模块传送到控制终端；

控制终端根据接收到的监测数据实时显示佩戴者的所处位置、身体情况、环境情况，并判断佩戴者是否处于安全区域，身体机能是否正常，作业环境是否安全。

6.根据权利要求5所述的一种监测方法，其特征在于所述控制终端判断佩戴者身体机能是否正常：

生命体征监测传感器实时采集佩戴者的生理特征数据，按照要求将数据传送给控制终端，如果生理特征数据超出了设定的正常范围，则发出报警信号。

7.根据权利要求5所述的一种监测方法，其特征在于当人体活动静止3分钟后，安全帽监测系统自动对外发送报警信号，发送频率为每隔1分钟发送一次。

8.根据权利要求5所述的一种监测方法，其特征在于所述控制终端判断佩戴者是否处于安全区域：

随着佩戴者的移动，卫星定位数据会实时传输到控制终端，佩戴者的移动轨迹会在地图上显示，如果佩戴者超出了安全区域，控制终端会发出报警指令。

9.根据权利要求5或6或7或8所述的一种监测方法，其特征在于所述控制终端判断佩戴者作业环境是否安全：

环境监测传感器实时采集佩戴者的作业环境数据，按照要求将数据传送给控制终端，如果环境数据超出了设定的正常范围，则发出报警信号。