CN111802741A - 一种智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能安全帽，所述智能安全帽包括：安全帽本体及设置在所述安全帽本体上的数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和信息提示模块。作业人员通过佩戴该智能安全帽，能够实现对人员进行多方位多功能安全监护，确保人员作业安全，对预存的作业任务能够实现修正等。

Description

一种智能安全帽

技术领域

本发明涉及作业安全防护领域，具体涉及一种智能安全帽。

背景技术

现有技术中的普通安全帽和多功能安全帽，保证佩戴者头部的安全是主要作用，虽附加了一些视频监控、有毒气体监测等功能，但不够智能化，也不能对作业进行实时监控和主动管理，防患于未然。弊端在于：一是管理人员不能实时监控和多方面掌握作业人员在现场的违章、异常、紧急状态、环境风险等，采取急救措施，避免事故扩大；二是作业人员在现场遇到其他的危险因素及发生紧急事件时，不能够及时地将信息自动提供给管理人员，提供远程指导、紧急救助等。比如：

(1)工作环境中含氧量不够、一氧化碳、氨气、氢气等有毒气体或者易燃易爆气体超标，作业人员不能及时掌握准确信息；

(2)工作环境着火了，无法提前发现对作业人员进行提醒；

(3)特殊环境下，如井下作业、厂房内作业，当井下发生紧急事件时由于井下手机信号较弱很可能会与地面上失去联系，并且遇险人员还不易被发现，得到及时的救援；

(4)在电力等工业领域，作业人员与设备的带电距离超过了安全距离，没有提醒和制止，引发触电事故；

(5)传统的安全帽，不能实现与中控远程互动、紧急呼救；企业缺少对现场作业人员实施监控和远程救助、指导服务；

(6)不能准确掌握运行人员操作是否规范、到位。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种智能安全帽，用以至少解决上述问题之一，具体包括：

本发明提供了一种智能安全帽，所述智能安全帽包括：安全帽本体及设置在所述安全帽本体上的数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和信息提示模块，其中：

所述数据采集模块，实时采集所述智能安全帽的当前位置信息、所述智能安全帽所处位置的当前作业环境信息，并将所述当前位置信息和所述当前作业环境信息发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，对所述当前位置信息和所述当前作业环境信息进行分析处理，并根据获取的分析处理结果判断智能安全帽所处当前位置及所处当前位置处是否有安全风险，并将判断结果发送给数据存储模块和信息提示模块；

所述数据存储模块，将所述数据处理模块对所述智能安全帽所处位置及所处位置处是否有安全风险的判断结果进行实时保存；

所述统计分析模块，实时或定时对所述数据存储模块的历史位置信息、历史位置作业环境信息、历史位置环境的安全风险信息进行分析，得出高风险位置信息分析结果，并将高风险位置信息分析结果发送给信息提示模块；

所述信息提示模块，根据所述数据处理模块提供的智能安全帽所处位置信息及所处位置处是否有安全风险的提示信息进行相应的信息提示；并根据所述统计分析模块分析得到的高风险位置信息分析结果进行信息提示。

进一步可选的，

所述数据采集模块设置在所述安全帽本体上，包括：定位单元；气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的一种或多种。

进一步可选的，

所述数据处理单元能根据定位单元采集的当前位置信息确定出当前需要采集的作业环境参数，然后根据所述当前需要采集的作业环境参数向所述气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的至少一种发送数据采集指令以进行数据采集。

进一步可选的，

所述数据存储模块中预存有佩戴所述智能安全帽的作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业路径，

所述数据处理模块还能根据所述作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业路径，判断佩戴所述智能安全帽的作业人员实际到达位置是否与预设工作位置匹配、实际作业内容是否与预设作业任务匹配、实际作业路径是否与预设作业路径匹配，并将判断结果发送至所述数据存储模块。

进一步可选的，

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业位置进行修正或终止，并发送新的作业位置指令至所述信息提示模块；

和/或

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业任务进行修正或终止，并发送新的作业任务指令至所述信息提示模块；

和/或

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业路径进行修正或终止，并发送新的作业路径指令至所述信息提示模块。

进一步可选的，

所述智能安全帽还包括电源管理模块，能对所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和所述信息提示模块进行供电，

其中当所述电源管理模块的当前电量不足时，所述电源管理模块能结合所述预设作业任务与所述当前电量对所述数据采集模块和信息提示模块按照省电模式进行供电。

进一步可选的，所述省电模式为：

若所述智能安全帽位于预设作业任务中的指定作业区域，则仅对所述作业环境参数中优先等级最高数据信息进行供电以采集，并通过所述信息提示模块发出电量低的提示；

若所述智能安全帽位于所述指定区域以外，则自动停止对所述数据采集模块供电，并通过所述信息提示模块发出电量低的提示。

进一步可选的，

所述提示模块包括：灯光提示单元、振动提示单元和语音提示单元中的至少一种，其中

所述灯光提示单元，包括一个或多个指示灯，所述一个或多个指示灯能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息显示相应的颜色及亮灭间隔时长；

所述振动提示单元，能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息进行振动以对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行提示；

所述语音提示单元：能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息进行语音播报以对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行提示。

进一步可选的，

所述智能安全帽还包括通讯模块，能够与计算机设备、手机或平板连接以实现交互。

进一步可选的，

所述智能安全帽还包括：USB接口，用于传输所述数据存储模块中存储的数据。

有益效果：

1)人员佩戴智能安全帽后，在作业现场，安全帽上的数据采集模块能够实时采集作业现场的作业环境参数，若作业现场存在人员违章、存在危险人身安全的泄漏等，安全帽会自动识别，利用信息提示模块发出警示，提醒相关人员注意安全，远离危险区域。

2)能对进入作业现场的人员进行实时定位采集，避免人员长期停留在危险区域、避免人员伤亡后未能被及时发现发生事故扩大，提高生产现场的安全管理标准和力度，保证作业人员人身安全。

3)基于该智能安全帽可以作为移动数据采集终端使用，基于不同作业人员佩戴的安全帽，采集记录现场作业情况、作业环境参数等。

4)能够监视人员的行为轨迹，通过安全帽定位等，能够通过分析作业现场人员行为轨迹，基于统计分析模块，分析判断出安全隐患，提前预防，避免不安全事件发生。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的智能安全帽的结构组成示意图；

图2是本发明一实施例的基于智能安全帽的安全监控系统示意图；

图3是本发明一实施例的智能安全帽的分区示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前的摄录设备终端仅作为孤立的个体存在，往往只能起到记录现场情况的目的，对作业现场发生的人员违章、意外、隐患、风险等缺少智能判断、分析，无法自动提供给管理部门；作业人员发生意外后，不能通过安全帽提供远程服务、指导等，人员的安全无法得到全面有效的保证。因此，针对作业人员，本发明通过改进安全帽，采用智能安全帽进行作业数据采集、任务修正及安全警示等，此外还结合能与智能安全帽实时进行信息交互的安全监控平台全方位的实现了数据信息采集+安全警示预警+紧急呼救等。数据信息采集包括图像、视频、位置、轨迹、温度、气体成分等；安全警示预警包括振动、耳麦、指示灯等对安全帽、后方平台监测到的安全隐患进行预警干预；作业人员需要紧急呼救时可以通过安全帽上的sos呼救按钮进行呼救，后方平台可组织就近力量及救援人员开展救援。

为进一步阐述本发明，提供了如下具体实施例。

实施例1

如图1所示，在本实施例中提供了一种智能安全帽，智能安全帽包括：安全帽本体及设置在安全帽本体上的数据采集模块、控制器和信息提示模块等，其中控制器包括：数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块等。

进一步的，利用数据采集模块实时采集所述智能安全帽的当前位置信息、所述智能安全帽所处位置的当前作业环境信息，并将当前位置信息和当前作业环境信息发送至所述数据处理模块。数据处理模块对当前位置信息和当前作业环境信息进行分析处理，并根据获取的分析处理结果判断智能安全帽所处当前位置及所处当前位置处是否有安全风险，并将判断结果发送给数据存储模块和信息提示模块。数据存储模块将所述数据处理模块对所述智能安全帽所处位置及所处位置处是否有安全风险的判断结果进行实时保存。统计分析模块实时或定时对所述数据存储模块的历史位置信息、历史位置作业环境信息、历史位置环境的安全风险信息进行分析，得出高风险位置信息分析结果，并将高风险位置信息分析结果发送给信息提示模块。信息提示模块根据数据处理模块提供的智能安全帽所处位置信息及所处位置处是否有安全风险的提示信息进行相应的信息提示；并根据所述统计分析模块分析得到的高风险位置信息分析结果进行信息提示。在本实施例中，通过将上述功能模块集合到安全帽上，使安全帽为移动终端实现了全面的智能检测、操作提示及预警。

在一些可选的实现方式中，数据采集模块设置在安全帽本体上，包括：定位单元；气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元等中的一种或多种。当数据采集模块采用带有多个上述采集功能单元时，数据处理模块能根据定位单元采集的当前位置信息确定出当前需要采集的作业环境参数，然后根据当前需要采集的作业环境参数向气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的至少一种发送数据采集指令以进行数据采集。

在本可选实现方式中：在帽体的正后方主要布置有感应模块，包括感温感烟模块、感应电压模块、温湿度模块、照度模块、有毒气体模块等，其中照度模块包括照明灯等；定位单元包括GPS定位、北斗定位等；气体检测单元，包括氢气、氨气、氧气、CO等多种检测传感器，还具有烟雾探测、利用照度模块对环境照度监测等功能。此外，摄像单元固定设置在安全帽本体正前方。摄像单元包括摄像录制摄像头，可以实现录像、拍照等。为实现精准指示方位，可以在安全帽正前方进一步加设激光指示装置等。

在一些可选的实现方式中，数据存储模块中预存有佩戴所述智能安全帽的作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业任务中的路径。数据处理模块还能根据所述作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业任务中的路径，判断佩戴所述智能安全帽的作业人员实际到达位置是否与预设工作位置匹配、实际作业内容是否与预设作业任务匹配、实际作业路径是否与预设作业路径匹配等，并将判断结果发送至所述数据存储模块。数据存储模块可以采用TF储存卡等。

数据处理模块还能基于所述判断结果对预设作业位置进行修正或终止，并发送新的作业位置指令至所述信息提示模块；和/或数据处理模块还能基于判断结果对所述预设作业任务进行修正或终止，并发送新的作业任务指令至所述信息提示模块；和/或数据处理模块还能基于判断结果对所述预设作业路径进行修正或终止，并发送新的作业路径指令至信息提示模块。

此外，基于统计分析模块对存储模块中的历史信息进行处理后，当预设作业位置被确定为高风险位置或预设作业任务中设计高风险位置或预设作业路径途径高风险位置时，统计分析模块会通过数据处理模块向信息提示模块发送风险信息，然后数据处理模块通过信息提示模块对佩戴安全帽的作业人员进行告知，甚至终止/修正任务等。

其中高风险位置包括：出现过不少于第一预设次数的水泄漏的作业位置或作业路径、出现过不少于第二预设次数的有毒气体泄露的作业位置或作业路径、出现过不少于第三预设次数的塌方事故的作业位置或作业路径、出现过不少于第四预设次数的设备故障的作业位置或作业路径、出现过不少于第五预设次数的高空坠物的作业位置或作业路径等。当智能安全帽所处当前位置或即将进入的位置包括上述任意一种作业位置或作业路径时，数据处理模块能根据确定出的所述高风险位置，向信息提示模块发送相应的任务终止指令或任务修正指令。

在一些可选的实现方式中，智能安全帽还包括电源管理模块，作为智能安全帽的电源可以对设置在安全帽本体上的各个用电模块进行供电，具体包括对数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和信息提示模块等进行供电。

可选的，当所述电源管理模块的当前电量不足时，电源管理模块能结合预设作业任务与当前电量对所述数据采集模块和信息提示模块按照省电模式进行供电。在本可选实现方式中，有电池容量监测模块、电量显示灯，充电接口和电池等，其中电池可以选用锂电池。

进一步可选的，所述省电模式为：

若智能安全帽位于预设作业任务中的指定作业区域，则仅对作业环境参数中优先等级最高数据信息进行供电以采集，并通过信息提示模块发出电量低的提示；若智能安全帽位于所述指定区域以外，则自动停止对数据采集模块供电，并通过信息提示模块发出电量低的提示。

信息提示模块可以在电量低时仅以声音、振动、灯光中的一种进行提示。

进一步可选的，针对作业环境参数优先等级的设定可以基于作业任务的要求而定，如仅需巡视检测温度时，则可以对温度检测单元和定位单元进行供电等。当电量充足时，若对于仅需检测温度的作业任务，还可对气体检测单元进行供电以定时检测有毒气体，通过加设定时检测可进一步提高对作业人员的保护。在一些其他可选的，也可以对一些次级重要程度的作业环境参数由实时检测改为定时检测等。

可选的，该电源管理模块设置在位于帽体左侧，主要布置有电池、容量监测模块、电量显示灯等。

在一些可选的实现方式中，提示模块包括：灯光提示单元、振动提示单元和语音提示单元中的至少一种。其中灯光提示单元包括一个或多个指示灯，所述一个或多个指示灯能根据所述电源管理模块的电量、提示信息显示相应的颜色及亮灭间隔时长；振动提示单元能根据电源管理模块的电量、提示信息进行振动以对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行提示；语音提示单元能根据电源管理模块的电量、提示信息进行语音播报以对佩戴智能安全帽的作业人员进行提示。

其中振动提示单元可以采用振动马达等。语音提示单元可以通过扬声器(喇叭)进行持续播报提醒。灯光提示单元可以设置一个报警灯进行灯光报警，或根据不同的报警提示设置不同颜色或不同亮灭间隔提示的报警灯进行警示提醒。此外，也可以仅设置蜂鸣器，进行声音报警提示。

在一些可选的实现方式中，智能安全帽还包括通讯模块，利用通讯模块能够与计算机设备、手机或平板连接以实现交互，其中基于所述通讯模块可以进行：语音通讯和/或视频通讯。进一步的，所述通讯模块采用无线通讯方式，包括通讯模块接口，可以接设硬件包括摄像头、麦克风等。

智能安全帽还包括：USB接口，用于传输所述数据存储模块中存储的数据。

可选的，位于帽体右侧主要布置有通讯定位设备，有GPS、北斗、UWB定位、SIM卡(4/5G)、WIFi卡、储存卡等。

在一些可选的实现方式中，针对本实施例中的数据存储模块可能会由于摄像单元等采集的数据占用空间较大，此时可针对数据存储模块设置存储更新条件，可选的：当剩余内存高于预设内存时对所述数据采集模块采集的位置信息和作业环境参数进行实时存储；当所述剩余内存低于预设内存时，对所述多个功能单元中的至少一个所采集的数据与历史数据进行比对分析，若比对结果不同则进行更新存储。

在上述可选实现方式中，为考虑穿戴者的安全及便于操作，可选的，将该智能安全帽设计为包括：帽体、帽檐、帽衬与安全网，帽体外观采用流线型、对称式设计。帽檐上方安装有工作指示灯。帽体上整体分为实现上述功能的多个安装区，实现了模块化、总线式、对称布置；在位于帽体正前方，主要布置有摄录设备、激光定位、开机键(红色)、摄像键(绿色)、麦克话筒、工作指示灯、振动马达；与手机等控制终端发射口。

针对上述的任意一种智能安全帽，在本实施例中，进一步提供了各个功能模块的可选方式，在本实施例中提供了更为具体的选择，具体如下：

如图3所示，该智能安全帽上对应配置的各硬件主要划分为四个安装区。第一安装区1位于安全帽本体前檐下方，主要布置有摄录设备、激光定位、开机键、摄像键、麦克话筒、工作指示灯；第二安装区2位于帽体右侧，主要布置有通讯定位设备，有GPS、北斗、UWB定位、SIM卡(4/5G)、WIFI卡、储存卡等；第三安装区4位于帽体正后方，主要布置有感应模块及报警设备，有感温感烟模块、感应电压模块、温湿度模块、光模块、有毒气体模块、蜂鸣器等；第四安装区3位于帽体左侧，主要布置有电源及管理部分，有电池、容量监测模块、电量显示灯等。

第一安装区：配置有摄录装置摄像头(具有夜视功能)、LED照明灯、激光指示装置、麦克话筒、喇叭、工作指示灯、振动马达，以及在紧急状态下实现一键呼救的SOS呼救按钮，控制安全帽总电源的电源开关键、控制摄像头工作的摄录开关、控制照明灯开关的照明开关键。可选的，其中部分部件的型号及使用方法如下：

a)录像装置：1300万像素、最高支持像素1080P/30fps、帽带内存支持连续录像20h；

b)激光指示装置：650nm、5mw

c)照明灯：照明灯1.5w，亮度1、2档可调，3挡频闪

d)振动马达：偏心转子式振动马达

e)麦克话筒：话筒为直径＜1.5mm的5个小孔；

f)SOS按钮：SOS紧急呼救按钮为红色，并印有SOS字样；

功能：

摄录装置：摄像头为广角摄像头、具有防抖、防尘、变焦、方向调整及夜视功能，每次开机后，摄像头自动返回初始拍摄角度，朝向作业人员正前方向下15°角拍摄。

摄像头开机工作时，自动对焦。此外若安全帽与相应的安全监控系统连接后，管理人员也可以通过后台智能监控系统、手机APP操作摄像头进行变焦和方向调节。摄像头拍摄靠摄录启停按键控制，拍摄到的视频实时上传管理系统，管理人员可以通过管理系统或手机APP监视现场作业情况。

工作指示灯包括：

指示灯1：电源及网络工作指示

当安全帽开机找到GSM网络：灯呈“红”色，5秒灭、1秒亮。

当没有找到GSM网络：灯呈“红”色，慢闪1秒亮、1秒灭。

当没有找到GSM网络(搜索1分钟后还没有找到网络)灯呈“红”色，长亮。

指示灯2：录像等工作指示

开始录像：指示灯2呈“红”色，长亮；

停止录像：指示灯2熄灭；

抓拍一次：指示灯2由录像时呈“红”色，常亮熄灭1秒后恢复；

拍照：摄像头未录像时，短按1秒摄录键后松开，拍照一次；

激光指示装置：现场作业时利用激光指示装置，准确指示现场具体位置。

照明灯：位于安全帽正前、帽檐上方的照明灯可以通过照明控制开

关操作，为作业人员作业和摄录装置拍摄提供照明。

SOS按钮：基于设置在安全帽上的wifi模块，当安全帽佩戴人员处于WiFi覆盖区域内需要紧急呼救时，可以通过SOS按钮，一键连接后台智能监控系统和相关管理人员(班组长等)，同时自动发送求救信息，主要包括安全帽佩戴人员信息，位置信息、所处环境信息等到后台智能监控系统和相关管理人员手机APP，便于相关人员组织施救。

振动马达：考虑到生产现场部分区域噪音较大，作业人员无论是否佩戴耳塞等，安全帽的蜂鸣器、喇叭可能无法达到警示佩戴人员的作用，因此，振动马达会配合部分安全警示同时启动，让安全帽佩戴人员能够第一时间收到预警信息等。

喇叭:对讲时收听语音信息。

麦克话筒：对讲时接收语音信息。

开机键(红色)：安全帽电源总开关，控制总电源开关。

摄像键(绿色)：控制摄像头开关机，实现摄录、抓拍等功能。短

按录像开关按一次，

照明开关：控制照明开关。

操作：

开机键：控制安全帽总电源

开机:关机状态下长按电源键3秒，安全帽开机，电源接通，电池向四个安装部通过总线供电，主控初始化，指示灯1开始工作，电池容量指示灯全亮一次后显示剩余电量。通讯模块，包括移动网络、定位功能；感应模块，包括气体检测、电压、光线、烟温感应模块自动开启工作；安全帽自动进行通讯网络搜寻和连接。摄录装置、照明装置需要单独的开关进行控制。

找到GSM网络：指示灯1呈“红”色，5秒灭、1秒亮；

没有找到GSM网络：指示灯1灯呈“红”色，慢闪1秒亮、1秒灭；

没有找到GSM网络(搜索1分钟后还没有找到网络)：指示灯1灯呈“红”色，长亮；

关机：开机状态下长按电源键3秒，关闭通讯、感应模块开启的功能，如果摄像头模块在录相，发送停止录相的指令，然后关闭摄像头，安全帽总电源关闭，电源电量指示灯熄灭，指示灯1、2全部熄灭。

摄录键：

开始录像：安全帽总电源接通状态下，长按摄录键3秒后松开，开始录相，指示灯呈“红”色，长亮；

停止录像：安全帽在摄录状态下，长按摄录键3秒后松开，停止录像，指示灯2熄灭；

抓拍储存：摄像头在摄录状态下，短按1秒后松开，抓拍一次，正常录像功能不中断，指示灯由“红”色常亮，熄灭1秒后继续保持长亮状态；

拍照储存：安全帽总电源接通，但摄像头未录像状态下，短按1秒后松开，拍照一次，指示灯2闪烁一次，保持熄灭状态。

SOS紧急呼救键：

紧急呼救：安全帽在开机状态下，长按SOS键3秒后松开，安全帽通过通讯网络，向后台智能监控系统发送安全帽所采集信息，同时接通后台监控系统语音对讲功能，实现通话，同时发送求救信息，到管理员手机APP。按SOS键1秒后，接通授权手机号码，可以与授权手机号码进行通话，再按1秒关闭通话。

照明开关键：

开灯：关灯状态下，短按1次强光亮；

亮灯模式选择：强光状态下，长按3秒弱光亮；弱光状态下，长按3秒频闪；频闪状态下，长按3秒强光亮，依次循环。

关灯：灯亮状态下短按1次灯灭。

第二安装区：

组成及主要参数：

第二安装区主要配置有通讯定位模块，有GPS、北斗、UWB定位、移动通讯模块(4/5G)、储存卡等；

移动通讯网络：移动/联通/电信4G、5G全网通，SIM卡支持热拔插识别，使用一个MICRO-SIM卡；

定位装置：GPS、北斗主要进行室外定位，UWB进行室内定位；

TF储存卡：可连续储存图像视频资料24h；

功能：

定位功能：室外利用百度、高德地图，结合厂内平面布置图等信息，利用GPS、北斗定位系统，对人员进行定位。移动网络功能：安全帽与后台、手机app、其他安全帽实现通信、包括语音对讲、包括图像声音、位置信息的实时传输，全部通过4/5G移动网络实现，一个MICRO-SIM卡、一顶安全帽，一个作业人员，关系一一对应。

存储功能：当安全帽与后台系统网络断开、离线工作时，TF储存卡能够储存连续24小时的影音资料，人员位置、不同位置气体成分等基本信息，当网络接通时，可以实现自动上传，也可以支持文件导出。

GSM通话功能：

如一个授权号，通过手机发送短信#master#135XXXXX#这种格式设定一个中心管理号码，主机回复：授权号设定成功；如果已设置回复则授权号已设置。然后可以通过短按SOS按键，建立制定安全帽间的对讲通话。

操作：

通话对讲功能操作：

(1)在有网络的时候，按“SOS”键1秒后松开，开始拨打授权的号码，接通后启动对讲功能。通话结束后，按“SOS”键1秒后松开，关闭通话。

(2)当有呼叫进来，且判断拨打进来的号码为授权的号码，会自动接通，然后启动对讲功能；没有授权的号码拨打进来，会挂断。

第三安装区：

组成及主要参数：

第三安装区主要配置有感应模块及报警设备，有感温感烟模块、电压感应模块、照度感应模块、有毒气体模块(氧气浓度、氨气、H2)、蜂鸣器等。

近电感应：内置电压感应芯片支持22V、10KV、35KV、110KV 220KV近电预警。

照度感应：流明传感器，按照定位明确室内、室外信息。依据室内、室外不同的照度标准，设定阈值，从而达到安全干预的作用。

操作：

整个模块在安全帽电源接通后，自动进入监测状态，每十分钟检测一次。当监测发现异常时自动启动蜂鸣器和振动马达，蜂鸣器及振动马达连续工作20秒后，自动停止，然后监测间隔由10分钟变为1分钟。当间隔2分钟2次监测未发现异常，监测自动变为间隔10分钟一次。

第四安装区：

组成及主要参数：

主要配置有电源及管理部分，有电池容量监测模块、电量显示灯、USB接口。

安全帽不是佩戴上就所有功能全部启动，根据人员的位置信息决定启动什么功能。比如在发电厂的煤场，进入煤场后根据人员定位，位置信息，自动启动CO、粉尘监测系统，当人员离开煤场时，这两部分功能关闭。当人员进入氨站是，氨气监测设备自动开启，离开氨站时自动关闭。作业人员可以通过手机app或后台管理系统，进行设置和定义，什么区域是否开启什么功能。从而达到节省用电的作用。还可以根据作业环境及条件，选择是否安装相关的功能模块。比如今天在检修车间，环境相对较好，确定不会有氨气、氢气等情况，那就可以拆除气体监测模块。只保留摄像头、人员定位等其他功能工作。

电池：锂电池，容量为4000到6000mAh，电压3.7V、连续工作时长＞8h；

电量指示灯：5个LED电量指示灯。

功能：

电池：为安全帽供电，能够直接在安全帽上通过USB接口充电，也可以将电池拆卸下来后，通过USB接口充电。

电量指示灯：电池上有5个电量指示灯5，电池电量100％、80％、60％、40％、20％时，分别亮起5个、4个、3个、2个、1个。在电池安装到位，电源接通后，5盏灯同时闪烁一次，表示电源接通。

USB接口：电池上USB接口，不仅可以给电池充电，当电池安装在安全帽上时，还可以读取安全帽中存储的信息。

实施例2

如图2所示，结合实施例1中的智能安全帽，在本实施例中对上述任意一种安全帽进行改进，并提供了一种基于安全帽的安全监控系统，具体包括：智能安全帽和与所述智能安全帽通讯连接进行信息交互的安全监控平台。通过将所述智能安全帽作为移动终端能采集数据信息，初步处理后能对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行实时作业指导及安全提示，并基于该安全监控平台能对所述数据信息进行处理并根据处理结果发送相应的指令，实现了远程监控管理佩戴所述智能安全帽的作业人员。利用安全监控平台也可对远方佩戴安全帽的作业人员进行紧急救援指导等。

具体的，在所述安全监控系统中改进后的智能安全帽包括：安全帽本体及设置在所述安全帽本体上的数据采集模块、控制器和信息提示模块，其中所述控制器包括数据处理模块、通讯模块等。

通过所述数据采集模块实时采集所述智能安全帽的当前位置信息、所述智能安全帽所处位置的当前作业环境信息，并将当前位置信息和当前作业环境信息发送至所述数据处理模块及所述安全监控平台。此时安全帽上的数据处理模块可以对当前位置信息和当前作业环境信息进行分析处理，并根据获取的分析处理结果判断智能安全帽所处当前位置及所处当前位置处是否有安全风险，并将判断结果发送给信息提示模块以及安全监控平台。

安全监控平台设有数据存储模块、统计分析模块、主控台。其中数据存储模块将所述数据处理模块对所述智能安全帽所处当前位置及所处当前位置处是否有安全风险的判断结果进行实时保存；同时还将接收的数据采集模块所采集的信息也进行存储。统计分析模块实时对数据存储模块存储的历史位置信息、历史位置作业环境信息、历史位置环境的安全风险信息进行统计分析并将分析结果发送给主控台，当得出智能安全帽所处当前位置或即将进入的位置为高风险位置时，主控台向信息提示模块发出报警信息。

智能安全帽上的所述信息提示模块接收所述数据处理模块提供的判断结果和/或所述主控台发出的警报信息并进行相应的信息提示

该安全智能监控系统能实现的一种应用场景是：利用作业人员佩戴多功能安全帽的作为终端，保护作业人员头部安全的同时，还采集作业人员、环境、设备等视频、音频、定位(UWB)信息等，利用移动通讯网络(4G、5G、WIFI)等技术，将作业人员在现场作业移动中的轨迹、定位、应用情景，通过通讯模块实时在线上传至远方的安全监控平台，由该安全监控平台对采集到的信息进行智能辨识，包括人脸识别、安全帽佩戴是否规范、人员是否长期停留在危险区域等，并进行主动干预。由于佩戴安全帽的作业人员可以为多个，当每人均佩戴后，也可通过摄像单元实现相互摄录，基于该方式进行着装及操作的监控检查。可选的，该安全监控系统包括：计算机设备、手机或平板，可通过安全帽进行数据采集处理，并进行基础的安全提示，同时利用安全监控平台进行远端的管理，如远方工作人员通过手机或平板或计算机等进行实时查看，并发送相应的作业任务及安全处置提示。

在一些可选的实现方式中，所述数据采集模块设置在所述安全帽本体上，包括：定位单元；气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元等中的一种或多种。当所述数据采集模块采用带有多个上述采集功能单元时，所述数据处理模块能根据定位单元采集的当前位置信息确定出当前需要采集的作业环境参数，然后根据所述当前需要采集的作业环境参数向所述气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的至少一种发送数据采集指令以进行数据采集。

在本可选实现方式中：在帽体的正后方主要布置有感应模块，包括感温感烟模块、感应电压模块、温湿度模块、照度模块、有毒气体模块等，其中照度模块包括照明灯等；定位单元包括GPS定位、北斗定位等；气体检测单元，包括氢气、氨气、氧气、CO等多种检测传感器，还具有烟雾探测、利用照度模块对环境照度监测等功能。此外，摄像单元固定设置在安全帽本体正前方。摄像单元包括摄像录制摄像头，可以实现录像、拍照等。为实现精准指示方位，可以在安全帽正前方进一步加设激光指示装置等。

在一些可选的实现方式中，所述数据存储模块中预存有佩戴所述智能安全帽的作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业任务中的路径。所述数据处理模块还能根据所述作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业任务中的路径，判断佩戴所述智能安全帽的作业人员实际到达位置是否与预设工作位置匹配、实际作业内容是否与预设作业任务匹配、实际作业路径是否与预设作业路径匹配等，并将判断结果发送至所述数据存储模块。此外，进一步可选的，安全帽上也可设置有单独的存储单元，该存储单元可以采用TF储存卡等，能独立对数据采集模块的信息进行存储，可以作为突发情况下备份存储保留，如在安全帽与平台之间断网后进行存储等。

主控台还能基于判断结果对所述预设作业位置进行修正或终止，并发送新的作业位置指令至所述信息提示模块；和/或所述主控台还能基于判断结果对预设作业任务进行修正或终止，并发送新的作业任务指令至所述信息提示模块；和/或主控台还能基于判断结果对所述预设作业路径进行修正或终止，并发送新的作业路径指令至信息提示模块。

此外，基于统计分析模块对存储模块中的历史信息进行处理后，当预设作业位置被确定为高风险位置或预设作业任务中设计高风险位置或预设作业路径途径高风险位置时，主控台均会通过信息提示模块对佩戴安全帽的作业人员进行告知，甚至终止/修正任务等。其中所述高风险位置包括：出现过不少于第一预设次数的水泄漏的作业位置或作业路径、出现过不少于第二预设次数的有毒气体泄露的作业位置或作业路径、出现过不少于第三预设次数的塌方事故的作业位置或作业路径、出现过不少于第四预设次数的设备故障的作业位置或作业路径、出现过不少于第五预设次数的高空坠物的作业位置或作业路径等。当智能安全帽所处当前位置或即将进入的位置包括上述任意一种作业位置或作业路径时，主控台能根据确定出的所述高风险位置，向信息提示模块发送相应的任务终止指令或任务修正指令。与此同时，位于监控平台处的工作人员也可在通过安全帽上的摄像单元进行实时查看，发现有进行相应的违规操作或危险也可远程指挥，对作业任务进行修改等。

在一些可选的实现方式中，智能安全帽还包括电源管理模块，作为智能安全帽的电源可以对设置在安全帽本体上的各个用电模块进行供电，具体包括能对设置在安全帽上的数据采集模块、信息提示模块和通讯模块等用电单元进行供电。

其中当所述电源管理模块的当前电量不足时，电源管理模块能结合所述预设作业任务与当前电量对数据采集模块和信息提示模块按照省电模式进行供电。在本可选实现方式中，有电池容量监测模块、电量显示灯，充电接口和电池等，其中电池可以选用锂电池。

可选的，所述省电模式为：

若智能安全帽位于预设作业任务中的指定作业区域，则仅对作业环境参数中优先等级最高数据信息进行供电以采集，并通过信息提示模块发出电量低的提示；若智能安全帽位于所述指定区域以外，则自动停止对数据采集模块供电，并通过信息提示模块发出电量低的提示，

信息提示模块可以在电量低时仅以声音、振动、灯光中的一种进行提示。

进一步可选的，针对作业环境参数优先等级的设定可以基于作业任务的要求而定，如仅需巡视检测温度时，则可以对温度检测单元和定位单元进行供电等。当电量充足时，若对于仅需检测温度的作业任务，还可对气体检测单元进行供电以定时检测有毒气体，通过加设定时检测可进一步提高对作业人员的保护。在一些其他可选的，也可以对一些次级重要程度的作业环境参数由实时检测改为定时检测等。

在一些可选的实现方式中，所述提示模块包括：灯光提示单元、振动提示单元和语音提示单元中的至少一种。其中所述灯光提示单元包括一个或多个指示灯，所述一个或多个指示灯能根据电源管理模块的电量、提示信息显示相应的颜色及亮灭间隔时长；振动提示单元能根据所述电源管理模块的电量、提示信息进行振动以对佩戴智能安全帽的作业人员进行提示；语音提示单元能根据电源管理模块的电量、提示信息进行语音播报以对佩戴智能安全帽的作业人员进行提示。

其中振动提示单元可以采用振动马达等。语音提示单元可以通过扬声器(喇叭)进行持续播报提醒。灯光提示单元可以设置一个报警灯进行灯光报警，或根据不同的报警提示设置不同颜色或不同亮灭间隔提示的报警灯进行警示提醒。此外，也可以仅设置蜂鸣器，进行声音报警提示。

在一些可选的实现方式中，所述智能安全帽中的通讯模块采用无线通讯，能够与计算机设备、手机或平板连接以实现交互，其中可实现语音通讯和/或视频通讯。进一步的，所述通讯模块采用无线通讯方式，包括通讯模块接口，可以接设硬件包括摄像头、麦克风等。

所述智能安全帽还包括：USB接口，用于传输所述数据存储模块中存储的数据。

可选的，位于帽体右侧主要布置有通讯定位设备，有GPS、北斗、UWB定位、SIM卡(4/5G)、WIFi卡、储存卡等。

在上述可选实现方式中，为考虑穿戴者的安全及便于操作，可选的，将该智能安全帽设计为包括：帽体、帽檐、帽衬、安全网及功能模块组成。帽体外观采用流线型、对称式设计。帽体上设计有四大安装部，采用模块化、总线式、对称布置。安全帽在提供佩戴者头部安全保护的同时，通过四大安装部不同的功能模块，与后台的安全监控系统联动，达到信息采集、识别、预警、干预等作用。此外，该安全帽的整体防护等级达到IP64。

将作业人员头上佩戴的安全帽，作为一种移动摄像装置，摄录作业人员身体状况、安全工器具佩戴、现场环境、设备(设施)风险，实时上传摄录资料和监测到的环境风险，智能安全管理系统对上传视频资料进行模型分析，发现人员违章、环境风险、设备(设施)隐患等，平台报警，并紧急启动喇叭，与就地作业人员互动，进行救助、指导、服务。同时手机APP可以对作业人员分组管理，实施监控作业轨迹、定位、违章及风险信息等。本安全帽，发挥监视器和控制器的作用，本安全监控系统，发挥智能识别违章、风险，主动干预违章，对风险采取紧急处置措施，同时对作业过程进行了留痕管理。

需要说明的是，在实施例2中也可选用上述实施例1中的部分硬件设备的来实现。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽包括：安全帽本体及设置在所述安全帽本体上的数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和信息提示模块，其中：

所述数据采集模块，实时采集所述智能安全帽的当前位置信息、所述智能安全帽所处位置的当前作业环境信息，并将所述当前位置信息和所述当前作业环境信息发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，对所述当前位置信息和所述当前作业环境信息进行分析处理，并根据获取的分析处理结果判断智能安全帽所处当前位置及所处当前位置处是否有安全风险，并将判断结果发送给数据存储模块和信息提示模块；

所述数据存储模块，将所述数据处理模块对所述智能安全帽所处位置及所处位置处是否有安全风险的判断结果进行实时保存；

所述统计分析模块，实时或定时对所述数据存储模块的历史位置信息、历史位置作业环境信息、历史位置环境的安全风险信息进行分析，得出高风险位置信息分析结果，并将高风险位置信息分析结果发送给信息提示模块；

所述信息提示模块，根据所述数据处理模块提供的智能安全帽所处位置信息及所处位置处是否有安全风险的提示信息进行相应的信息提示；并根据所述统计分析模块分析得到的高风险位置信息分析结果进行信息提示。

2.根据权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述数据采集模块设置在所述安全帽本体上，包括：定位单元；气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的智能安全帽，其特征在于，所述数据处理单元能根据定位单元采集的当前位置信息确定出当前需要采集的作业环境参数，然后根据所述当前需要采集的作业环境参数向所述气体检测单元、摄像单元、温湿度检测单元、声音检测单元中的至少一种发送数据采集指令以进行数据采集。

4.根据权利要求3所述的智能安全帽，其特征在于，所述数据存储模块中预存有佩戴所述智能安全帽的作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业路径，

所述数据处理模块还能根据所述作业人员信息、预设作业任务以及所述预设作业路径，判断佩戴所述智能安全帽的作业人员实际到达位置是否与预设工作位置匹配、实际作业内容是否与预设作业任务匹配、实际作业路径是否与预设作业路径匹配，并将判断结果发送至所述数据存储模块。

5.根据权利要求4所述的智能安全帽，其特征在于，

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业位置进行修正或终止，并发送新的作业位置指令至所述信息提示模块；

和/或

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业任务进行修正或终止，并发送新的作业任务指令至所述信息提示模块；

和/或

所述数据处理模块还能基于所述判断结果对所述预设作业路径进行修正或终止，并发送新的作业路径指令至所述信息提示模块。

6.根据权利要求5所述的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括电源管理模块，能对所述数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块、统计分析模块和所述信息提示模块进行供电，

其中当所述电源管理模块的当前电量不足时，所述电源管理模块能结合所述预设作业任务与所述当前电量对所述数据采集模块和信息提示模块按照省电模式进行供电。

7.根据权利要求6所述的智能安全帽，其特征在于，所述省电模式为：

若所述智能安全帽位于预设作业任务中的指定作业区域，则仅对所述作业环境参数中优先等级最高数据信息进行供电以采集，并通过所述信息提示模块发出电量低的提示；

若所述智能安全帽位于所述指定区域以外，则自动停止对所述数据采集模块供电，并通过所述信息提示模块发出电量低的提示。

8.根据权利要求7所述的智能安全帽，其特征在于，所述提示模块包括：灯光提示单元、振动提示单元和语音提示单元中的至少一种，其中

所述灯光提示单元，包括一个或多个指示灯，所述一个或多个指示灯能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息显示相应的颜色及亮灭间隔时长；

所述振动提示单元，能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息进行振动以对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行提示；

所述语音提示单元：能根据所述电源管理模块的电量、所述提示信息进行语音播报以对佩戴所述智能安全帽的作业人员进行提示。

9.根据权利要求8所述的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括通讯模块，能够与计算机设备、手机或平板连接以实现交互。

10.根据权利要求9所述的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括：USB接口，用于传输所述数据存储模块中存储的数据。

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