CN206251989U - 一种穿戴式多功能头盔装置 - Google Patents
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Abstract
一种穿戴式多功能头盔装置，包括地理方位监测模块(1)、体征参数监测模块(2)、有毒气体监测模块(3)、场景监测模块(4)、MCU(5)、用于存储各个监测模块的监测结果的存储模块(6)、用于显示各个监测模块的监测结果的显示模块(7)、用于将监测结果发往远程中心的通信模块(8)、电池(9)、用于对各个模块进行电源管理的电源管理模块(10)；本实用新型适用于野外考古探险的，集地理方位监测、体征参数监测、有毒气体检测、场景监测四大功能于一体，不仅可对地理位置、有毒气体数据、人体生理体征信号进行采集和分析，还可通过场景监测模块来实现与远程声音或视频数据的交互通信，并通过通信模块来实现监测数据的上传和信息交互。
Description
技术领域
本实用新型涉及可穿戴设备领域，尤其涉及一种穿戴式多功能头盔装置。
背景技术
随着科技的发展，人们不再满足手持式的移动智能终端，如手机、平板电脑等，进而研发出许多可穿戴式的智能设备，例如可穿戴头盔。现有技术中，可穿戴头盔大都在头盔本身结构、佩戴舒适型等方面进行设计，功能比较单一，例如并未对室外探险可能存在的环境、地理方位、探险过程中人体不适等因素进行考虑。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种穿戴式多功能头盔装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种穿戴式多功能头盔装置，包括地理方位监测模块、体征参数监测模块、有毒气体监测模块、场景监测模块、MCU、用于存储各个监测模块的监测结果的存储模块、用于显示各个监测模块的监测结果的显示模块、用于将监测结果发往远程中心的通信模块、电池、用于对各个模块进行电源管理的电源管理模块；所述地理方位监测模块、体征参数监测模块、有毒气体监测模块、场景监测模块、存储模块、显示模块、通信模块、电池分别连接至MCU，所述电源管理模块连接所述电池；
其中，地理方位监测模块包括GPS定位模块、电子罗盘传感器和气压高度计，体征参数监测模块包括呼吸传感器、体温传感器、脑电检测模块和心电检测模块，有毒气体监测模块包括空气质量传感器和一氧化氮检测模块，场景监测模块包括LED照明灯模块、语言对讲模块和摄像头模块。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，电源管理模块包括用于输出4.2V电压的电压稳压器、用于将4.2V电压转换为3.3V电压的直流降压转换器、用于将3.3V电压转换为1.8V电压以供MCU使用的第一低压差线性稳压器、用于将3.3V电压转换为1.85V电压以供各个监测模块使用的第二低压差线性稳压器、用于给电池充电的充电管理芯片；
所述电压稳压器连接电池和所述直流降压转换器，直流降压转换器连接第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器，第一低压差线性稳压器连接至MCU，第二低压差线性稳压器与各个监测模块分别通过一个开关器件连接，各开关器件的控制端连接至所述MCU，充电管理芯片连接至所述电池。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，所述电压稳压器包括MP2359芯片，直流降压转换器包括LM2576S芯片，所述第一低压差线性稳压器包括AMS1117-1.8LDO芯片，第二低压差线性稳压器包括RT9193芯片，开关器件为三极管或者MOS管，充电管理芯片采用XC6802。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，GPS定位模块采用NEO-6Q UBLOX芯片，电子罗盘传感器采用霍尼韦尔HMC5883L磁传感器，气压高度计采用MS5611-01BA03传感器。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，呼吸传感器采用粘贴式pt1000铂电阻贴片式温度传感器，贴于佩戴者鼻孔下方；体温传感器采用非接触式人体红外体温计MLX90615；脑电检测模块和心电检测模块分别嵌设在头盔两边的内侧且电极为金属织物电极，脑电检测模块包括神念科技公司的TGMA脑电模块，心电检测模块包括神念科技公司的BMD101心电检测模块。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，空气质量传感器和一氧化氮检测模块位于头盔后方，空气质量传感器采用MQ135传感器，一氧化氮检测模块采用SKA/NO-101检测模块。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，所述LED照明灯模块安装在所述头盔的正前方，摄像头模块位于LED照明灯模块下方，语言对讲模块包括头盔的位于嘴巴下方的麦克风和位于耳朵两侧的耳机。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，通信模块采用GSM/4G通信模块。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，MCU采用三星的S5PC110处理芯片，所述电池置于头盔顶部，采用4.2V锂离子电池。
在本实用新型所述的穿戴式多功能头盔装置中，所述装置还包括与所述MCU连接的用于触发通信模块向远程中心发送求救信号的按键模块。
实施本实用新型的穿戴式多功能头盔装置，具有以下有益效果：本实用新型的穿戴式多功能头盔装置，适用于野外考古探险的，集地理方位监测、体征参数监测、有毒气体检测、场景监测四大功能于一体，不仅可对地理位置、有毒气体数据、人体生理体征信号进行采集和分析，还可通过场景监测模块来实现与远程声音或视频数据的交互通信，并通过通信模块来实现监测数据的上传和信息交互。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型穿戴式多功能头盔装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
在原始野外丛林或沙漠探险过程中，经常会遇到极其恶劣的环境和气候，比如有毒气体、迷失方向、人体体征参数异常(缺氧，心律不齐)等因素，甚至会有因环境或人体体征参数异常而导致死亡的风险，为了克服上述问题，本实用新型设计了一种适用于野外考古探险的集地理方位监测、体征参数监测、有毒气体检测、场景监测功能于一体的穿戴式多功能头盔装置。
如图1所示，是本实用新型穿戴式多功能头盔装置的结构示意图。
本实用新型的穿戴式多功能头盔装置，包括地理方位监测模块1、体征参数监测模块2、有毒气体监测模块3、场景监测模块4、MCU5、用于存储各个监测模块的监测结果的存储模块6、用于显示各个监测模块的监测结果的显示模块7、用于将监测结果发往远程中心的通信模块8、电池9、用于对各个模块进行电源管理的电源管理模块10；所述地理方位监测模块1、体征参数监测模块2、有毒气体监测模块3、场景监测模块4、存储模块6、显示模块7、通信模块8、电池9分别连接至MCU5，所述电源管理模块10连接所述电池9；
其中，地理方位监测模块1包括GPS定位模块、电子罗盘传感器和气压高度计，体征参数监测模块2包括呼吸传感器、体温传感器、脑电检测模块和心电检测模块，有毒气体监测模块3包括空气质量传感器和一氧化氮检测模块，场景监测模块4包括LED照明灯模块、语言对讲模块和摄像头模块。
地理方位监测模块1、体征参数监测模块2、有毒气体监测模块3的监测数据通过通信模块8发往远程中心存储。场景监测模块4实现与远程中心的声音或视频数据的交互通信，并通过通信模块8来实现监测数据的上传和信息交互。优选的，当有毒气体浓度超过安全标准阀值或体征参数异常时，本装置可以进行语音报警，还可以通过通信模块8及时向远程中心发出警报求助，以减少因身体突发异常状况或环境异常而导致死亡的风险。
进一步优选的，装置还包括按键模块11，当探险者遇到困难时，可以通过头盔上的按键模块11进行一键呼救。
较佳实施例中，通信模块8选取GSM/GPRS芯片MG323-B作为远程通信芯片，也可将上述芯片更换成4G芯片，对此并不做限制。
可以理解的是，各个监测模块的数据通过通信模块8发往远程中心所涉及到的通信协议等并不是本实用新型的重点，本实用新型仅仅是选定合适的通信模块8，基于通信领域中现有的通讯协议等转发各个监测模块的数据而已。
较佳实施例中，MCU5采用三星的S5PC110处理芯片，所述电池9置于头盔顶部，采用4.2V锂离子电池。
S5PC110处理芯片是三星推出的一款适用于智能手机等多媒体设备的应用处理器，具有小尺寸封装，适用于多个信号的采集与智能处理。此外，S5PC110基于CORTEX-A8架构，且采用各式各样的低功率技术来降低功耗，确保电池能够使用更长时间，其低功耗技术包括使用了45纳米(nm)低功率制程、以及精细的低功率架构，且采用1GHz主频，响应速度快。
电源管理模块10可以实现各个模块的低功耗管理以及对电池9的充电管理。为了延长续航时间，电源管理模块10包括用于输出4.2V电压的电压稳压器、用于将4.2V电压转换为3.3V电压的直流降压转换器、用于将3.3V电压转换为1.8V电压以供MCU5使用的第一低压差线性稳压器、用于将3.3V电压转换为1.85V电压以供各个监测模块使用的第二低压差线性稳压器、用于给电池9充电的充电管理芯片；
所述电压稳压器连接电池9和所述直流降压转换器，直流降压转换器连接第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器，第一低压差线性稳压器连接至MCU5，第二低压差线性稳压器与各个监测模块分别通过一个开关器件连接，各开关器件的控制端连接至所述MCU5，充电管理芯片连接至所述电池9。
较佳实施例中，所述电压稳压器包括MP2359芯片，直流降压转换器包括LM2576S芯片，所述第一低压差线性稳压器包括AMS1117-1.8LDO芯片，第二低压差线性稳压器包括RT9193芯片，开关器件为三极管或者MOS管，充电管理芯片采用XC6802。
S5PC110处理芯片内部自带的电源管理模块来延长电池的续航时间，可通过开启或关闭来使能RT9193的供电输入电压，从而控制外围器件的供电，达到节省电能，延长电池续航时间的目的。XC6802由于采用了外置RSEN电阻,可以任意设定充电电流(最大充电电流为800mA),能对应通用性非常高的各种各样用途的充电要求。另外,在保护电路中内置过电流和过热保护功能。此外还搭载了限制突入电流的功能,以便提供更安全稳定的充电电流。且采用小型封装既保证放热特性的优越性,又有利于节省设计电路的空间，因此，本装置采用XC6802作为锂离子电池充电芯片。
下面以一个较佳实施例介绍四个监测模块。
地理方位监测模块1，其GPS定位模块采用NEO-6Q UBLOX芯片，电子罗盘传感器采用霍尼韦尔HMC5883L磁传感器，气压高度计采用MS5611-01BA03传感器。
本装置采用NEO-6Q UBLOX芯片作为GPS定位模块，其采用温补晶振，具有4个可选择接口：UART，SPI，USB，I2C，且可向用户传回GSV，RMC，GSA，GGA，GLL，VTG等数据。
霍尼韦尔HMC5883L是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。HMC5883L包括最先进的高分辨率HMC118X系列磁阻传感器，并附带霍尼韦尔专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、能使罗盘精度控制在1°～2°的12位模数转换器。简易的I2C系列总线接口。HMC5883L是采用无铅表面封装技术，带有16引脚。
HMC5883L采用霍尼韦尔各向异性磁阻(AMR)技术，该技术领先于其他磁传感器技术。这些各向异性传感器具有在轴向高灵敏度和线性高精度的特点.传感器具有的对正交轴的低灵敏度的固相结构能用于测量地球磁场的方向和大小，其测量范围从毫高斯到8高斯(gauss)。霍尼韦尔的磁传感器在低磁场传感器行业中是灵敏度最高和可靠性最好的传感器。
气压高度计采用MS5611-01BA03传感器，MS5611-01BA03传感器是由MEAS(瑞士)推出的一款SPI和FC总线接口的新一代高分辨率气压传感器，转换时间快，功耗低，分辨率达到10cm,该传感器模块包括一个高线性度的压力传感器和一个超低功耗24位sigma模数转换器，且工作电压为1.8-3.6V，且采用小体积QFN封装，可长期稳定工作，且通过板载温度传感器来检测外界温度，从而修正获得的气压数据和高度数据。
体征参数监测模块2，其呼吸传感器采用粘贴式pt1000铂电阻贴片式温度传感器，贴于佩戴者鼻孔下方；体温传感器采用非接触式人体红外体温计MLX90615；脑电检测模块和心电检测模块分别嵌设在头盔两边的内侧且电极为金属织物电极，脑电检测模块包括神念科技公司的TGMA脑电模块，心电检测模块包括神念科技公司的BMD101心电检测模块。
有毒气体监测模块3，为防止人体气流对有毒气体浓度的影响，有毒气体监测模块3位于头盔后方，其空气质量传感器采用MQ135传感器，一氧化氮检测模块采用SKA/NO-101检测模块。
MQ135传感器可应用于家庭、恶劣环境中氨气、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、烟雾等有害气体的探测,且对硫化物、苯系蒸汽、烟雾等有害气体具有很高的灵敏度；使用寿命长和可靠稳定性好，响应快速等特点，且气体敏感元件测试浓度范围为10to 1000ppm，因而本实用新型专利采用MQ135作为硫化氢等环境有毒气体的检测。
SKA/NO-101是圣凯安科技生产的一款专门针对空气中存在的一氧化氮NO气体进行实时检测的检测模块，是采用原装进口最优质的气体传感器，通过32位微处理器和24位数据采集器后，再多次进行全量程的温湿度补偿，然后再用99.999％纯度的标准气体进行标定校准之后的产品模块。
场景监测模块4，其中的LED照明灯模块安装在所述头盔的正前方，摄像头模块位于LED照明灯模块下方，语言对讲模块包括头盔的位于嘴巴下方的麦克风和位于耳朵两侧的耳机。
综上所述，本实用新型具有多功能、无束缚、便携式的优点，适用于野外考古探险的，集地理方位监测、体征参数监测、有毒气体检测、场景监测四大功能于一体，不仅可对地理位置、有毒气体数据、人体生理体征信号进行采集和分析，还可通过场景监测模块来实现与远程声音或视频数据的交互通信，并通过通信模块来实现监测数据的上传和信息交互。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (10)
1.一种穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，包括地理方位监测模块(1)、体征参数监测模块(2)、有毒气体监测模块(3)、场景监测模块(4)、MCU(5)、用于存储各个监测模块的监测结果的存储模块(6)、用于显示各个监测模块的监测结果的显示模块(7)、用于将监测结果发往远程中心的通信模块(8)、电池(9)、用于对各个模块进行电源管理的电源管理模块(10)；所述地理方位监测模块(1)、体征参数监测模块(2)、有毒气体监测模块(3)、场景监测模块(4)、存储模块(6)、显示模块(7)、通信模块(8)、电池(9)分别连接至MCU(5)，所述电源管理模块(10)连接所述电池(9)；
其中，地理方位监测模块(1)包括GPS定位模块、电子罗盘传感器和气压高度计，体征参数监测模块(2)包括呼吸传感器、体温传感器、脑电检测模块和心电检测模块，有毒气体监测模块(3)包括空气质量传感器和一氧化氮检测模块，场景监测模块(4)包括LED照明灯模块、语言对讲模块和摄像头模块。
2.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，电源管理模块(10)包括用于输出4.2V电压的电压稳压器、用于将4.2V电压转换为3.3V电压的直流降压转换器、用于将3.3V电压转换为1.8V电压以供MCU(5)使用的第一低压差线性稳压器、用于将3.3V电压转换为1.85V电压以供各个监测模块使用的第二低压差线性稳压器、用于给电池(9)充电的充电管理芯片；
所述电压稳压器连接电池(9)和所述直流降压转换器，直流降压转换器连接第一低压差线性稳压器和第二低压差线性稳压器，第一低压差线性稳压器连接至MCU(5)，第二低压差线性稳压器与各个监测模块分别通过一个开关器件连接，各开关器件的控制端连接至所述MCU(5)，充电管理芯片连接至所述电池(9)。
3.根据权利要求2所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，所述电压稳压器包括MP2359芯片，直流降压转换器包括LM2576S芯片，所述第一低压差线性稳压器包括AMS1117-1.8LDO芯片，第二低压差线性稳压器包括RT9193芯片，开关器件为三极管或者MOS管，充电管理芯片采用XC6802。
4.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，GPS定位模块采用NEO-6Q UBLOX芯片，电子罗盘传感器采用霍尼韦尔HMC5883L磁传感器，气压高度计采用MS5611-01BA03传感器。
5.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，呼吸传感器采用粘贴式pt1000铂电阻贴片式温度传感器，贴于佩戴者鼻孔下方；体温传感器采用非接触式人体红外体温计MLX90615；脑电检测模块和心电检测模块分别嵌设在头盔两边的内侧且电极为金属织物电极，脑电检测模块包括神念科技公司的TGMA脑电模块，心电检测模块包括神念科技公司的BMD101心电检测模块。
6.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，空气质量传感器和一氧化氮检测模块位于头盔后方，空气质量传感器采用MQ135传感器，一氧化氮检测模块采用SKA/NO-101检测模块。
7.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，所述LED照明灯模块安装在所述头盔的正前方，摄像头模块位于LED照明灯模块下方，语言对讲模块包括头盔的位于嘴巴下方的麦克风和位于耳朵两侧的耳机。
8.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，通信模块(8)采用GSM/4G通信模块。
9.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，MCU(5)采用S5PC110处理芯片，所述电池(9)置于头盔顶部，采用4.2V锂离子电池。
10.根据权利要求1所述的穿戴式多功能头盔装置，其特征在于，所述装置还包括与所述MCU(5)连接的用于触发通信模块(8)向远程中心发送求救信号的按键模块(11)。
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