CN111631476A - 智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能安全帽，智能安全帽包括帽体和智能模块组件，智能模块组件包括：中部安装座内设有惯性测量模块，惯性测量模块包括测控电路板，其中，测控电路板预设第一加速度阈值A1以及第一持续阈值T1、第二加速度阈值A2以及第二持续阈值T2、第三加速度阈值A3以及第三持续阈值T3，其中，A3＞A2＞A1，检测步骤包括：S1：获取三向加速度；S2：根据检测的三向加速度，计算合成加速度a；S3：若a≤A1，并且持续了T1以上，则判定员工脱帽或未佩戴；若A1＜a≤A2并持续T2以上，则判定员工熟睡或休克；若a＞A3，且持续T3后，A1＜a≤A2，则判定员工摔倒或被重物击倒。根据本发明实施例的智能安全帽的结构简单，适用范围广，安全性能高。

Description

智能安全帽

技术领域

本发明涉及工业智能保护产品技术领域，尤其是涉及一种智能安全帽。

背景技术

相关技术中的智能安全帽通常被封装为一体结构，用户在使用时无法根据实际工作环境选择合适的功能模块，造成智能安全帽适用性相对较差，而且，无法及时获知人体头部运动信息以判断运动状态，同时，相关技术中的惯性测量模块等由于刚度不均衡，力学结构不合理，容易产生共振激励、占用体积较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种智能安全帽，所述智能安全帽的结构简单，用户可以自行根据实际工况选择不同功能模块，使用便利、适用范围广，并且可以及时获知人体运动状态，安全性能高。

根据本发明实施例的智能安全帽，包括：帽体；智能模块组件，所述智能模块组件形成为一侧敞开的环状体，且所述智能模块组件套设于所述帽体，所述智能模块组件包括：中部安装座，所述中部安装座内设有惯性测量模块、以及摄像模块和/或照明模块，所述惯性测量模块包括刚性传感支架、测控电路板以及惯性传感器；左侧安装座，所述左侧安装座耦合连接于所述中部安装座的一端，所述左侧安装座内限定出多个功能模块安装槽；右侧安装座，所述右侧安装座耦合连接于所述中部安装座的另一端，所述右侧安装座内限定出电池组安装槽；电池组件，所述电池组件可拆卸地安装于所述电池组安装槽；其中，所述测控电路板内的处理器中预设第一加速度阈值A1以及第一持续阈值T1、第二加速度阈值A2以及第二持续阈值T2、第三加速度阈值A3以及第三持续阈值T3，其中，A3＞A2＞A1，所述惯性测量模块的检测步骤包括：S1：实时获取佩戴员工的人体头部的X\Y\Z三向加速度信息；S2：根据检测的X\Y\Z三向加速度信息，计算人体头部的合成加速度a；S3：将合成加速度a与测控电路板中的预设值比较，若a≤A1，并且持续了T1以上，则判定员工脱帽或未佩戴；若A1＜a≤A2并持续T2以上，则判定员工熟睡或休克；若a＞A3，且持续T3后，A1＜a≤A2，则判定员工摔倒或被重物击倒。

根据本发明实施例的智能安全帽，通过设置包括中部安装座、左侧安装座和右侧安装座彼此耦合连接的智能模块组件，并且，在左侧安装座设有多个功能模块安装槽，这样，用户在使用时可以根据实际的工况环境选择在功能模块安装槽内安装不同的功能模块，从而满足不同需求，扩大智能安全帽的适用范围，同时，在中部安装座内设置惯性测量模块，通过惯性测量模块可以有效地获知人体头部的运动信息，从而判断人体所处运动状态，进而提高安全性能。

根据本发明的一些实施例，所述智能安全帽还包括报警模块、通讯模块以及定位模块中的至少一种，所述报警模块、所述通讯模块以及所述定位模块均可插设于所述功能模块安装槽内。

根据本发明的一些实施例，所述中部安装座的中部设有安装盒，所述摄像模块安装于所述安装盒内且背向所述智能模块组件的环状中心。

根据本发明的一些实施例，所述惯性测量模块安装于所述安装盒内且朝向所述智能模块组件的环状中心。

根据本发明的一些实施例，所述惯性测量模块包括：刚性传感支架，所述刚性传感支架设于所述安装盒内；测控电路板，所述测控电路板设于所述刚性传感支架的外壁；惯性传感器，所述惯性传感器设于所述测控电路板，且位于所述刚性传感支架与所述刚性传感支架之间。

根据本发明的一些实施例，所述刚性传感支架包括六个表面，所述刚性传感支架的六个所述表面中的至少一个设有凹槽，所述惯性传感器嵌设于所述凹槽内。

根据本发明的一些实施例，所述惯性传感器包括陀螺仪和加速度计。

根据本发明的一些实施例，所述测控电路板为柔性测控电路板。

根据本发明的一些实施例，所述惯性测量模块还包括减震元件，所述减震元件设于所述安装盒内且位于所述安装盒的内壁与所述惯性测量模块之间。

根据本发明的一些实施例，所述左侧安装座和所述右侧安装座的下侧分别设有卡扣，所述帽体与所述卡扣相应的位置设有适于与所述卡扣卡接的卡槽。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的智能安全帽的立体图；

图2是根据本发明实施例的智能安全帽的智能模块组件的立体图；

图3是根据本发明实施例的智能安全帽的智能模块组件的拆解立体图；

图4是根据本发明实施例的智能安全帽的惯性测量模块的立体图；

图5是根据本发明实施例的智能安全帽的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的智能安全帽与管理后台、手机端配合的示意图。

附图标记：

智能安全帽100；

帽体10；

智能模块组件20；左侧安装座21；中部安装座22；右侧安装座23；

电池组安装槽211；卡扣212(232)；安装盒221；功能模块安装槽231；

电池组件30；摄像模块40；

惯性测量模块50；刚性传感支架51；测控电路板52；惯性传感器53；凹槽511；

报警模块60；通讯模块70；定位模块80；

管理后台200；手机端300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的智能安全帽100。

根据本发明实施例的智能安全帽100包括帽体10和智能模块组件20。

智能模块组件20大致形成为具有敞开口的环状体，并且智能模块组件20可以通过敞开口卡箍在帽体10上，这样，用户在使用智能安全帽100时，既可以选择将智能模块组件20从帽体10上去除，从而使得帽体10作为普通安全帽使用，也可以选择将智能模块组件20安装在帽体10上，使得帽体10成为智能安全帽100使用，进而提高用户使用便利性。

进一步地，智能模块组件20包括中部安装座22、左侧安装座21和右侧安装座23，左侧安装座21和右侧安装座23分别耦合连接于中部安装座22的左侧和右侧，从而实现三者之间的电路连接。

中部安装座22内设有惯性测量模块50、摄像模块40和/或照明模块(如图2-3)，用户通过惯性测量模块50可以实现对于人体头部的运动信息的检测，从而根据运动信息判断人体所处的运动状态，例如，根据检测结果结合智能算法判定人员是否脱帽、休克、摔倒或被重物击中，从而及时反馈或报警，提醒本人或管理后台200，保证安全性。

左侧安装座21内限定出多个功能模块安装槽231，右侧安装座23内限定出电池组安装槽211，电池组件30可拆卸地安装在电池组安装槽211内，从而为惯性模块、摄像模块40、照明模块以及其他功能模块等提供电能，而功能模块安装槽231内可以根据实际环境工况选择插设不同的功能模块，例如报警模块60、通讯模块70、气体检测模块、报警模块60等，从而使得智能安全帽100可以适用不同工作环境，同时，提高智能安全帽100的适应性，相比于相关技术中采用一体结构的智能安全帽100，也能够通过去除不需要的功能模块，减轻工作人员的头部负重。

其中，惯性测量模块50的检测以及判定过程如下：

首先，实时获取佩戴员工的人体头部的X\Y\Z三向加速度信息；

其次，惯性测量模块50的测控电路板52中的处理器根据X\Y\Z三向加速度信息计算合成加速度a；

第三，在惯性测量模块50的测控电路板52内的处理器中预设第一加速度阈值A1以及第一持续阈值T1，如果a≤A1，并且持续了T1以上，则可以判定员工脱帽未佩戴；

同时，在惯性测量模块50的测控电路板52内的处理器预设第二加速度阈值A2以及第二持续阈值T2，若A1＜a≤A2并持续T2以上，则可以判定该员工熟睡或休克，此时第二加速度阈值A2是由人体熟睡或休克时由于呼吸、心跳等生理活动造成，并且A2大于A1。

而且，在惯性测量模块50的测控电路板52内的处理器内还预设有第三加速度阈值A3以及第三持续阈值T3，若a＞A3，并且在持续T3后改变为，A1＜a≤A2，则管理后台200可以判定该员工摔倒或被重物击倒，其中,A3远大于A2且大于普通员工正常行走或在工况环境下跑步时的合成加速度a。

由此，根据本发明实施例的智能安全帽100，通过设置包括中部安装座22、左侧安装座21和右侧安装座23彼此耦合连接的智能模块组件20，并且，在左侧安装座21设有多个功能模块安装槽231，这样，用户在使用时可以根据实际的工况环境选择在功能模块安装槽231内安装不同的功能模块，从而满足不同需求，扩大智能安全帽100的适用范围，同时，在中部安装座22内设置惯性测量模块50，通过惯性测量模块50可以有效地获知人体头部的运动信息，从而判断人体所处运动状态，进而提高安全性能。

如图1-3以及图5所示，在本发明的一些实施例中，智能安全帽100包括报警模块60、通讯模块70以及定位模块80中至少一种，用户可以选择将报警模块60插设在功能模块安装槽231内以实现智能安全帽100的报警功能，将通讯模块70插设于功能模块安装槽231内以实现智能安全帽100与管理后台200、手机端300以及其他智能安全帽100之间的通讯功能，而定位模块80可以为GPRS模块，通过将定位模块80可以实现智能安全帽100对于佩戴者的及时定位，使得管理后台200及时了解佩戴员工的所处区域，方便管理后台200进行总控。

如图1-3，在本发明的一些实施例中，安装盒221设在中部安装座22的中部，摄像模块40或者照明模块可以设于安装盒221内，并且位于安装盒221的前部，背向智能模块组件20的环状中心，其中摄像模块40和照明模块可以形成为多功能集成件。

如图1-3，在本发明的一些实施例中，安装盒221设在中部安装座22的中部，惯性测量模块50设于安装盒221的后部，并且朝向智能模块组件20的环状中心，从而既可以减少空间占用，同时提高惯性测量装置的测量稳定性。

如图4，在本发明的一些实施例中，惯性测量模块50包括刚性传感支架51、测控电路板52和惯性传感器53，刚性传感支架51设在安装盒221内，刚性传感支架51可以为正方体结构(如图4)，测控电路板52设于刚性传感支架51的外壁面，惯性传感器53位于刚性传感支架51与测控电路板52之间。由此，可以大幅减小惯性测量模块50的梯级，减少三向刚度不等、共振激励等产生的误差。

进一步地，刚性传感支架51的外壁面设有凹槽511，例如可以在个平面均刻有凹槽511，惯性传感器53可以位于测控电路板52朝向凹槽511的一侧表面，从而利用凹槽511进一步减少惯性测量模块50的体积占用，进而提高智能安全帽100的结构紧凑性。

如图4，惯性传感器53可以包括陀螺仪和加速度计，加速度计可以MEMS加速度计，测控电路板52可以为柔性测控电路板52，其中柔性测控电路板52包括信号预处理功能，例如包括A/D转换模块、抗混叠电路等，A/D信号转换模块、抗混跌电路、陀螺仪和加速度计等可以分别焊接在柔性测控电路板52朝向凹槽511的一侧，并且，分别嵌装在刚性传感支架51表面的凹槽511中。由此，可以进一步减少惯性测量模块50的体积占用，增强紧凑型，实现小型化设置。

在本发明的一些实施例中，为进一步减少惯性测量模块50的测量误差，提高稳定性及准确性，惯性测量模块50还包括减震单元，减震单元可以为泡沫、橡胶、弹簧等，减震单元设置在柔性测控电路板52背向凹槽511的一侧且位于安装盒221内壁与柔性测控电路板52之间。

如图3，在本发明的一些实施例中，为便于智能模块组件20与帽体10之间的安装便利性，左侧安装座21下沿以及右侧安装座23下沿均设有卡扣212(232)，帽体10与左侧安装座21和右侧安装座23对应的位置处设有卡槽，通过卡扣212(232)与卡槽配合可以将智能模块组件20与帽体10实现扣合连接。

根据本发明实施例的智能安全帽100的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能安全帽，其特征在于，包括：

帽体；

智能模块组件，所述智能模块组件形成为一侧敞开的环状体，且所述智能模块组件套设于所述帽体，所述智能模块组件包括：

中部安装座，所述中部安装座内设有惯性测量模块、以及摄像模块和/或照明模块，所述惯性测量模块包括刚性传感支架、测控电路板以及惯性传感器；

左侧安装座，所述左侧安装座耦合连接于所述中部安装座的一端，所述左侧安装座内限定出多个功能模块安装槽；

右侧安装座，所述右侧安装座耦合连接于所述中部安装座的另一端，所述右侧安装座内限定出电池组安装槽；

电池组件，所述电池组件可拆卸地安装于所述电池组安装槽；

其中，所述测控电路板内的处理器中预设第一加速度阈值A1以及第一持续阈值T1、第二加速度阈值A2以及第二持续阈值T2、第三加速度阈值A3以及第三持续阈值T3，其中，A3＞A2＞A1，所述惯性测量模块的检测步骤包括：

S1：实时获取佩戴员工的人体头部的X\Y\Z三向加速度信息；

S2：根据检测的X\Y\Z三向加速度信息，计算人体头部的合成加速度a；

S3：将合成加速度a与测控电路板中的预设值比较，若a≤A1，并且持续了T1以上，则判定员工脱帽或未佩戴；

若A1＜a≤A2并持续T2以上，则判定员工熟睡或休克；

若a＞A3，且持续T3后，A1＜a≤A2，则判定员工摔倒或被重物击倒。

2.根据权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，还包括报警模块、通讯模块以及定位模块中的至少一种，所述报警模块、所述通讯模块以及所述定位模块均可插设于所述功能模块安装槽内。

3.根据权利要求2所述的智能安全帽，其特征在于，所述中部安装座的中部设有安装盒，所述摄像模块安装于所述安装盒内且背向所述智能模块组件的环状中心。

4.根据权利要求3所述的智能安全帽，其特征在于，所述惯性测量模块安装于所述安装盒内且朝向所述智能模块组件的环状中心。

5.根据权利要求4所述的智能安全帽，其特征在于，所述刚性传感支架设于所述安装盒内，所述测控电路板设于所述刚性传感支架的外壁，所述惯性传感器设于所述测控电路板，且位于所述刚性传感支架与所述刚性传感支架之间。

6.根据权利要求5所述的智能安全帽，其特征在于，所述刚性传感支架包括六个表面，所述刚性传感支架的六个所述表面中的至少一个设有凹槽，所述惯性传感器嵌设于所述凹槽内。

7.根据权利要求6所述的智能安全帽，其特征在于，所述惯性传感器包括陀螺仪和加速度计。

8.根据权利要求6所述的智能安全帽，其特征在于，所述测控电路板为柔性测控电路板。

9.根据权利要求5所述的智能安全帽，其特征在于，还包括减震元件，所述减震元件设于所述安装盒内且位于所述安装盒的内壁与所述惯性测量模块之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的智能安全帽，其特征在于，所述左侧安装座和所述右侧安装座的下侧分别设有卡扣，所述帽体与所述卡扣相应的位置设有适于与所述卡扣卡接的卡槽。

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