CN113170938A - 一种基于亚米级定位的智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于亚米级定位的智能安全帽，属于工程安全帽领域，包括帽体，所述帽体内置设有：控制单元；定位模块，与所述控制单元连接；身份识别模块，用于检测戴帽者的身份信息，所述身份信息存储于云端或帽体内置存储的数据库中，所述数据库存储有身份信息所对应的工作区域信息；报警单元，与控制单元连接，所述控制单元将所述定位模块检测的定位数据与所述数据库中该身份信息所对应的工作区域信息内进行匹配，如果结果未匹配，所述报警单元触发报警。本发明的优点在于能够提高安全帽的定位精准度，同时也能更好的匹配个人工作区域，达到个性化精准报警。

Description

一种基于亚米级定位的智能安全帽

【技术领域】

本发明涉及一种基于亚米级定位的智能安全帽，属于工程安全帽领域。

【背景技术】

随着技术的发展与创新，各种定位手段在精度方面都在不断进步，不仅为高精度定位的实现提供了基础，同时也让用户对定位精度提出了更高的要求。如今，普通的北斗、GPS等卫星定位手段，精度几米到十多米，已经不足以满足很多特殊场景的应用需求，亚米级定位正在悄然普及。

经济的快速发展和竞争的日益激烈，电力、铁路、矿山、石油、建筑、抢险救灾等领域规模日益扩大，厂区面积广阔、环境复杂、作业人员和车辆众多，由于管理不科学、不完善等诸多原因，极易发生重大安全生产事故。如存在无法掌握工作人员及外来人员的位置、外来车辆在厂区内长时间逗留存在安全隐患等问题。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种基于亚米级定位的智能安全帽，能够提高安全帽的定位精准度，同时也能更好的匹配个人工作区域，达到个性化精准报警。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于亚米级定位的智能安全帽，包括帽体，所述帽体内置设有：

控制单元；

定位模块，所述定位模块为BDS/GPS双系统导航定位模块且与所述控制单元连接，所述BDS/GPS双系统导航定位模块通过无线通信模块与RTK基站连接；

身份识别模块，所述身份识别模块用于检测戴帽者的身份信息，所述身份信息存储于云端服务器或帽体内置存储的数据库中，所述数据库存储有身份信息所对应的工作区域信息；

报警单元，所述报警单元与控制单元连接，所述控制单元将所述定位模块检测的定位数据与所述数据库中该身份信息所对应的工作区域信息内进行匹配，如果结果未匹配，所述报警单元触发报警。

采用本发明的有益效果：

首先，本发明中将定位模块设置为BDS/GPS双系统导航定位模块，该定位模块在普通卫星导航定位技术基础上，使用了能接收差分/RTK数据的高精度卫导芯片，在使用区域内选取合适位置部署RTK基站，通过无线通信模块收差分数据(RTCM数据)，可以支持5G信号传输，结合接收的卫星信号解算输出高精度定位结果，尤其对于恶劣环境下的定位更为精准，减少安全隐患。

其次，本发明中，加入身份识别模块，所述身份识别模块用于检测戴帽者的身份信息，对于身份信息，本发明专门设置数据库进行存储，该数据库可以位于云端服务器，也可以位于帽体的内置存储介质中。设置身份信息后，数据库中存储了与该身份信息所对应的工作区域，比如工作人员A，其对应的工作区域为矿区1，当该工作人员意外位于矿区2的工作区域内时，定位模块中检测到的定位数据与数据库中的对应的工作区域信息不匹配，则会触发报警单元进行报警，该报警包括在帽体终端对工作人员A告警，同样也可以包括将报警信息通过无线通信模块发送给云端服务器，由控制台进行人工干预。

加入身份识别模块，不单单仅仅是识别戴帽者的身份，而且还与定位模块进行结合，可以避免工作人员误入非专属的工作区域内，尤其是一些电力、矿山区域内，非专属工作区域的设备、环境不熟悉，很容易造成安全隐患，所以本发明中身份识别模块和定位模块的有机结合，可以有效减少此类安全事故。

另外也完成了通用产品的个性化的精准定位，同样的一个安全帽，由于加入身份识别模块，即便是不同的人戴着，也能实时进行信息匹配，即安全帽是通用化的，可以根据戴帽者的不同进行实时更新。

最后，也便于人员管理，由于这种个性化精准定位报警，无论是主观上，还客观上都对工作人员有一定的警醒作用，有效管理各自的工作人员位于其专属工作区域内，提高其工作效率。

作为优选，所述帽体内置有多轴传感器，所述多轴传感器用于检测帽体在X轴、Y轴和Z轴的速度值和加速度值，所述多轴传感器检测到的速度值和加速度值，与预设的速度安全阈值和加速度安全阈值进行匹配对比，当检测的值大于预设阈值时，所述报警单元触发报警并传输至云端服务器。

作为优选，所述数据库中，根据不同的身份信息对应预设有不同的速度阈值和加速度阈值，控制单元根据身份识别模块识别出的身份信息，将多轴传感器检测的速度值和加速度值与该身份信息所对应的速度阈值和加速度阈值对比。

作为优选，所述帽体上设有音频采集端口，所述控制单元连接有闲谈提醒模块，所述闲谈提醒模块用于识别戴帽者的聊天信息中是否存在闲谈情况。

作为优选，所述数据库内存储有预设的工作词汇，在单位时间T内，所述音频采集端口采集并识别出总词汇量M和工作词汇的数量N，所述N/M小于预设值时，所述闲谈提醒模块发送信号至控制单元，以触发报警单元进行闲谈提醒。

作为优选，所述闲谈提醒包括初级提醒和二次提醒，所述初级提醒的单位时间为T1，二次提醒的单位时间为T2，T2大于T1，控制单元被配置为：

S1、在T1时间内，若N/M小于初级预设值时，仅触发闲谈提醒；

S2、在S1步骤后，继续监测，当时间达到T2时间时，若N/M小于二级预设值时，再次触发闲谈提醒并将该提醒传输至云端服务器。

作为优选，所述控制单元对所述闲谈提醒模块预设有启动时间，在非工作时间内，所述闲谈提醒模块不启动。

作为优选，所述数据库中，根据不同的身份信息对应预设有不同的工作词汇，闲谈提醒模块根据不同身份所对应的不同工作词汇进行计算分析。

作为优选，所述帽体外部设置有显示单元，所述帽体内置有电池，所述显示单元用于显示电池电量；和/或，所述帽体外部设置有显示单元，所述显示单元用于显示无线通讯模块的通讯状态；和/或，所述帽体外部设置有显示单元，所述显示单元用于显示定位信息。

作为优选，所述帽体上设有摄像单元，所述摄像单元包括外摄像头和内摄像头，所述外摄位于帽体外部，且用于采集帽体外部环境图像，所述内摄像头位于帽体内侧，且用于采集戴帽者的脸部图像。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明中智能安全帽的工作步骤图；

图2为本发明智能安全帽的结构示意图一；

图3为本发明智能安全帽的结构示意图二。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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。

如图1至图3所示，本实施例展示是一种基于亚米级定位的智能安全帽，包括帽体100，所述帽体100内置设有：控制单元；定位模块，所述定位模块为BDS/GPS双系统导航定位模块且与所述控制单元连接，所述BDS/GPS双系统导航定位模块通过无线通信模块与RTK基站连接；身份识别模块，所述身份识别模块用于检测戴帽者的身份信息，所述身份信息存储于云端或帽体100内置存储的数据库中，所述数据库存储有身份信息所对应的工作区域信息；报警单元，所述报警单元与控制单元连接，所述控制单元将所述定位模块检测的定位数据与所述数据库中该身份信息所对应的工作区域信息内进行匹配，如果结果未匹配，所述报警单元触发报警。对于身份识别，可以包括人脸识别，也可以包括指纹识别，优选是人脸识别。

在本实施例中，定位模块设置改进为BDS/GPS双系统导航定位模块，该定位模块在普通卫星导航定位技术基础上，使用了能接收差分/RTK数据的高精度卫导芯片，在使用区域内选取合适位置部署RTK基站，通过无线通信模块收差分数据(RTCM数据)，可以支持5G信号传输，结合接收的卫星信号解算输出高精度定位结果，尤其对于恶劣环境下的定位更为精准，减少安全隐患，对于BDS/GPS双系统导航定位模块由于在现有技术中已经有相应公开，本文不作过多赘述。

其次，本实施例中，加入身份识别模块，所述身份识别模块用于检测戴帽者的身份信息，对于身份信息，本实施例专门设置数据库进行存储，该数据库可以位于云端服务器，也可以位于帽体100的内置存储介质中。设置身份信息后，数据库中存储了与该身份信息所对应的工作区域，比如工作人员A，其对应的工作区域为矿区1，当该工作人员意外位于矿区2的工作区域内时，定位模块中检测到的定位数据与数据库中的对应的工作区域信息不匹配，则会触发报警单元进行报警，该报警包括在帽体100终端通过扬声器103对工作人员A告警，同样也可以包括将报警信息通过无线通信模块发送给云端服务器，由控制台的工作人员进行人工干预。

在本实施例中加入身份识别模块，不单单仅仅是识别戴帽者的身份，而且还与定位模块进行结合，可以避免工作人员误入非专属的工作区域内，尤其是一些电力、矿山区域内，非专属工作区域的设备、环境不熟悉，很容易造成安全隐患，所以本发明中身份识别模块和定位模块的有机结合，可以有效减少此类安全事故；另外也完成了通用产品的个性化的精准定位，同样的一个安全帽，由于加入身份识别模块，即便是不同的人戴着，也能实时进行信息匹配，即安全帽是通用化的，可以根据戴帽者的不同进行实时更新；也便于人员管理，由于这种个性化精准定位报警，无论是主观上，还客观上都对工作人员有一定的警醒作用，有效管理各自的工作人员位于其专属工作区域内，提高其工作效率。

为了进一步提高安全帽的安全性，所述帽体100内置有多轴传感器，所述多轴传感器用于检测帽体100在X轴、Y轴和Z轴的速度值和加速度值，通常帽体100在X轴、Y轴和Z轴的速度值和加速度值也基本代表了工作人员的实时速度和加速度值，设计多轴传感器主要还是为了防止一些突发事件发生时的报警功能，比如跌落、撞击、爆炸等事故发生时，多轴传感器检测的速度值和加速度值必然会发生实时变化，发生此类情况时，工作人员通常自身报警有困难，而在安全帽中设置这种多轴传感器，可以实现自动触发。

具体的工作原理如下：在帽体100内，数据库内预设有速度安全阈值和加速度安全阈值，所述多轴传感器检测到的速度值和加速度值传输至控制单元内，控制单元将该数据与预设的速度安全阈值和加速度安全阈值进行匹配对比，当检测的值大于预设阈值时，所述报警单元触发报警，还报警单元触发的报警会发送给云端服务器。从而云端服务器则会采取相应的应对措施。

另外，由于不同的工种所对应的工作内容不同，比如戴帽者中，可能存在驾驶员，或者升降机等等随机械设备同步运转的人，而此类工作人员在正常工作状态的速度值、加速度值，显然比其他工作人员的正常工作状态的速度值、加速度值要高，如果是统一化设置速度安全阈值和加速度安全阈值，显然会造成误报等情况，而在本实施例中，由于在帽体100内设置了身份识别模块，故该身份识别模块刚好可以用来与各自的工种信息来匹配。

具体的工作原理，在云端服务器或帽体100内置的存储的数据库中，根据不同的身份信息对应预设有不同的速度阈值和加速度阈值。例如工作人员A，为正常搬运人员，对应预设的速度阈值和加速度阈值分别为V1和加速度X1，例如工作人员B，为驾驶员，对应预设的速度阈值和加速度阈值分别为V2和加速度X2，在预设时，V2值设置要大于V1，X2值设置也要大于X1，这样对于工作人员B而言，即便正常工作时的实时速度大于工作人员A的实时速度时，也不会触发报警。

为了提高工作人员的工作效率，本实施例中，还加入了一个闲谈提醒功能，在硬件上，所述帽体100上设有音频采集端口101，而所述控制单元连接有闲谈提醒模块，所述闲谈提醒模块用于识别戴帽者的聊天信息中是否存在闲谈情况。

对于闲谈提醒模块，主要基于语音识别技术来实现，语音识别技术中，可以将音频采集端口101采集的语音转换成多个词汇单元，同时在数据库中存储预设的工作词汇，该工作词汇通常是该项工种中会频繁用到的词汇，例如工作词汇为“矿区”，当工作人员在聊天过程中，采集其每一句话的语音，同时将该语音转换成多个词汇单元，这多个词汇单元中，如果有出现“矿区”词汇的，则工作词汇数量为标记为1次，以此类推，在单位时间内T内，述音频采集端口101采集并识别出总词汇量M和工作词汇的数量N，所述N/M小于预设值时，所述闲谈提醒模块发送信号至报警单元进行闲谈提醒。

设置闲谈提醒功能，在某些环境条件下是比较有必要的，尤其是对于一些重要中间传话人员，防止其分心，使其注意力更加集中，避免在某些情况下，疲于和其他工作人员闲谈，而把重要信息遗漏、漏听等情况。当然，出于人性化考虑，闲谈有时候也是可以存着的，故对于单元时间T内，N/M的预设值，可以根据实际需要来进行调整。

另外，由于不同的工种，其工作词汇是不同的，故要精准判断不同工种的工作人员是否处于闲谈状态时，需要根据不同工种来预设不同的工作词汇，本实施例，在数据库中，根据不同工种存储设定了不同的工作词汇，当身份识别模块识别身份后，自动对应到该身份工种的工作词汇下，然后以该工种的工作词汇进行判断分析。

另外，为了保持人性化和规范性兼备，本实施例中所述闲谈提醒包括初级提醒和二次提醒，具体为：所述初级提醒的单位时间为T1，二次提醒的单位时间为T2，T2大于T1，比如T1设置为10分钟，而T2设置为30分钟，控制单元被配置为：

S1、在T1时间内，若N/M小于初级预设值时，仅触发闲谈提醒，此时不会将闲谈提醒传输至云端服务器；

S2、在S1步骤后，继续监测，当时间达到T2时间时，若N/M小于二级预设值时，再次触发闲谈提醒并将该提醒传输至云端服务器。

采用这样的提醒方式，即初级提醒时，仅仅是给当事的工作人员进行单方面提醒，以告知其目前的聊天内容已经处于闲谈状态，以催促其回归到正常工作模式中去，此时并不会将该提醒信息传输至云端服务器，是出于人性化考虑。而如果该当事的工作人员仍然继续处于闲谈状态，则在二次提醒时，不仅仅是提醒给当事的工作人员，而且还会将提醒信息传输至云端服务器，此时控制台会人工介入或者在云端服务器中进行记录，以便统计考核用。这样的设计，既考虑到了人性化的一面，同时也体现出了规范化操作。

当然，该闲谈提醒模块，也是分时间段的，只有在工作时间内才会开启监测，在非工作时间内，比如用餐时间、休息时间是不启动的，当然在智能安全帽关闭状态下，该闲谈提醒模块自然也不会启动，如此不会影响到工作人员的在非工作时间内的闲谈。

对于本实施例中，其他的硬件方面，所述帽体100外部设置有显示单元102，如图3所示，显示单元102位于帽体100的前缘底部，所述帽体100内置有电池，所述显示单元102用于显示电池电量，如此工作人员可以直观地得知目前该电池的电量情况。

当然，显示单元102的功能不局限于此，还可以用来显示无线通讯模块的通讯状态，比如WIFI是否连接正常，比如5G信号是否连接正常等等；此外，显示单元102还可以用来显示定位信息，比如定位是否正常。

另外，本实施例中的智能安全帽，也设置了多个卡槽，首先有TF卡槽104，所述TF卡槽104用于插入TF卡，TF卡用于存储数据库信息，如此数据库信息可以在终端实现匹配，而不一定要传输至云端服务器进行匹配，当然TF卡还可以用于存储其他类别的资料，比如语音资料、影像资料等。

其次，帽体100上还可以有SIM卡槽105，所述SIM卡槽105用于插装SIM卡，SIM卡主要用于无线通讯用，在没有WIFI覆盖的情况下，可以借助于SIM的通讯功能来实现无线通讯。此外还单独设置充电口107以及耳机接口108。

此外，所述帽体100上设有摄像单元，所述摄像单元包括外摄像头106和内摄像头109，所述外摄位于帽体100外部，且用于采集帽体100外部环境图像，所述内摄像头109位于帽体100内侧，且用于采集戴帽者的脸部图像，该内摄像头可以用于身份识别。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种基于亚米级定位的智能安全帽，包括帽体，其特征在于，所述帽体内置设有：

控制单元；

定位模块，所述定位模块为BDS/GPS双系统导航定位模块且与所述控制单元连接，所述BDS/GPS双系统导航定位模块通过无线通信模块与RTK基站连接；

身份识别模块，所述身份识别模块用于检测戴帽者的身份信息，所述身份信息存储于云端服务器或帽体内置存储的数据库中，所述数据库存储有身份信息所对应的工作区域信息；

报警单元，所述报警单元与控制单元连接，所述控制单元将所述定位模块检测的定位数据与所述身份信息所对应的工作区域信息内进行匹配，如果结果未匹配，所述报警单元触发报警。

2.如权利要求1所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述帽体内置有多轴传感器，所述多轴传感器用于检测帽体在X轴、Y轴和Z轴的速度值和加速度值，所述多轴传感器检测到的速度值和加速度值，与预设的速度安全阈值和加速度安全阈值进行匹配对比，当检测的值大于预设阈值时，所述报警单元触发报警并传输至云端服务器。

3.如权利要求2所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述数据库中，根据不同的身份信息对应预设有不同的速度阈值和加速度阈值，控制单元根据身份识别模块识别出的身份信息，将多轴传感器检测的速度值和加速度值与该身份信息所对应的速度阈值和加速度阈值对比。

4.如权利要求1所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述帽体上设有音频采集端口，所述控制单元连接有闲谈提醒模块，所述闲谈提醒模块用于识别戴帽者的聊天信息中是否存在闲谈情况。

5.如权利要求4所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述数据库内存储有预设的工作词汇，在单位时间T内，所述音频采集端口采集并识别出总词汇量M和工作词汇的数量N，所述N/M小于预设值时，所述闲谈提醒模块发送信号至控制单元，以触发报警单元进行闲谈提醒。

6.如权利要求5所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述闲谈提醒包括初级提醒和二次提醒，所述初级提醒的单位时间为T1，二次提醒的单位时间为T2，T2大于T1，控制单元被配置为：

S1、在T1时间内，若N/M小于初级预设值时，仅触发闲谈提醒；

S2、在S1步骤后，继续监测，当时间达到T2时间时，若N/M小于二级预设值时，再次触发闲谈提醒并将该提醒传输至云端服务器。

7.如权利要求5所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述控制单元对所述闲谈提醒模块预设有启动时间，在非工作时间内，所述闲谈提醒模块不启动。

8.如权利要求5所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述数据库中，根据不同的身份信息对应预设有不同的工作词汇，闲谈提醒模块根据不同身份所对应的不同工作词汇进行计算分析。

9.如权利要求1所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述帽体外部设置有显示单元，所述帽体内置有电池，所述显示单元用于显示电池电量；和/或，所述帽体外部设置有显示单元，所述显示单元用于显示无线通讯模块的通讯状态；和/或，所述帽体外部设置有显示单元，所述显示单元用于显示定位信息。

10.如权利要求1所述的一种基于亚米级定位的智能安全帽，其特征在于，所述帽体上设有摄像单元，所述摄像单元包括外摄像头和内摄像头，所述外摄位于帽体外部，且用于采集帽体外部环境图像，所述内摄像头位于帽体内侧，且用于采集戴帽者的脸部图像。

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