CN210696148U - 一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，包括帽体，帽体上安装有电源模块，还包括UWB标签模块和主控模块，以及与主控模块连接的人体探测模块、生命探测模块、身体姿态探测模块、GPS定位模块、通信模块和无线模块，主控模块包括处理器单元。本实用新型能通过多组探测模块对佩戴者的生命体征和身姿进行探测，确保佩戴者的安全和施工环境的安全；GPS定位模块、无线模块和UWB模块配合，不仅能准确定位佩戴者，还能为佩戴者提供导航服务。
Description
技术领域
本实用新型涉及安全设备领域，特别涉及一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽。
背景技术
目前市面上的安全帽主要作用都是由施工或使用人员佩戴在头顶，减少高空坠物导致对头部的损伤，但是目前的安全帽主要以结构和材料实现对应的缓冲坠落物的作用，一旦出现安全问题，极难在短时间内让人进行救援并确定受困者的具体位置，特别是的室内环境下，定位功能更加不精准。除去普通施工人员，一些特种作业工种，如管道工、电网施工人员等均是在地下以及封闭管道内作业，一旦发生安全事故，对于安全救援造成极大的影响。即便是有些具备定位功能的安全帽，但是缺乏有效的人员感知，对当前情况难以判断，只有单一的定位功能，不足以满足真正安全的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多功能且能提高佩戴者使用安全性的具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，以解决上述背景技术提出的问题。
为了实现以上目的，本实用新型的技术方案如下：
一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，包括帽体，帽体上安装有电源模块，还包括主控模块，以及与主控模块连接的人体探测模块、生命探测模块、身体姿态探测模块、GPS定位模块、通信模块、无线模块和UWB标签模块，主控模块包括处理器单元，处理器单元安装在帽体上；
所述通信模块包括与处理器单元连接的拾音器单元和扩音器单元，所述拾音器单元安装在帽体下颌处，所述扩音器单元安装在帽体外侧靠近耳朵处，扩音器单元连接用于调节音量的无极开关单元和用于调节本地频段的触发开关单元；
所述人体探测模块包括与处理器单元连接的皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元，所述皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元均与安装在帽体内侧；
所述生命探测模块包括与处理器单元连接的人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元和硅胶粘贴单元，所述硅胶粘贴单元通过条状乳胶安装在帽体下部，所述人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元均安装在硅胶粘贴单元上；
所述身体姿态探测模块包括与处理器单元连接的倾角传感器单元，倾角传感器单元安装在帽体内侧；
所述UWB标签模块安装在帽体上，UWB标签模块连接有三个分布在工作环境四周中任意三个点的UWB基站模块连接。
优选的，所述主控模块还包括有电池电量探测单元，所述电池电量探测单元与电源模块连接。
优选的，所述人体探测模块还包括接扣单元，所述接扣单元安装在帽体下颚扣处，所述接扣单元安装有至少一颗触发插针，接扣单元完全扣合时，触发插针被触发。
优选的，所述条状乳胶内安装有一根铜线，所述铜线与UWB标签模块连接。
优选的，所述皮肤探测单元为CJMCU-6701皮肤电活动EDA皮肤探测单元。
优选的，所述GPS定位模块采用NEO-6M卫星定位GPS定位模块。
优选的，所述无线模块采用433传输频段。
优选的，所述UWB基站模块分布在矩形空间长宽的任意三个点上，呈上下或左右平行分布状。
本实用新型的有益效果：
(1)通过多组探测模块对佩戴者的生命体征和身姿进行探测，有利于对佩戴者的生命体征进行实时监控，能在意外发生时，及时联系佩戴者或为佩戴者进行救治，为施工人员建立身体健康数据检测体系，确保佩戴者的安全和施工环境的安全；
(2)采用的433M无线传输模块的传输距离可高达数千米，切穿墙能力强，受干扰程度较低，可以快速的将UWB标签模块及生命体征数据等信息快速发出来，且433M无线传输模块功耗较低，可以制成传输网关后通过电池的方式放置在施工地点附近，解决了拉去电线和长时间运行耗电量大的问题；
(3)接扣单元能规范施工人员佩戴安全帽的动作和行为，提升佩戴者的使用安全性；
(4)结合GPS定位模块发送的所在位置的GPS定位数据，可以知晓安全帽佩戴者所在的区位坐标，且通过GPS定位模块、无线模块和UWB模块配合，能为佩戴者提供导航服务。
附图说明
图1为本实用新型的流程示意图；
图2为本实用新型的立体图；
图3为本实用新型UWB标签模块与UWB基站模块工作示意图。
图中标记：1-帽体、21-扩音器单元、22-拾音器单元、3-接扣单元、4-生命探测模块、51-UWB基站模块、52-UWB标签模块。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，然而这不应当被理解为将本实用新型限制为特定的实施例，仅用于解释和理解：
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，包括帽体1，帽体1上安装有电源模块、主控模块、人体探测模块、生命探测模块4、身姿探测模块、GPS定位模块、通信模块、无线模块和UWB标签模块52，主控模块与电源模块、通信模块、人体探测模块、生命探测模块4、身体姿态探测模块、GPS定位模块和无线模块连接。
所述主控模块包括处理器单元和电池电量探测单元，处理器单元和电池电量探测单元均安装在帽体上，处理器单元采用STM32芯片，处理器单元内预先录入正常情况下的各项参数，所述电源模块为200Ma锂电池，电源模块与各模块连接，为各模块供电；电池电量探测单元与电源模块连接，电池电量探测单元通过内置的芯片针脚探测电压实现检测电源模块的电量信息，电量不足时通过无线模块直接提示后台系统，以及用户手机微信，进行通知要求充电，进一步达到安全帽与使用者完全实现本人绑定使用，充满电后，电池电量探测单元将电量信息发送给处理器单元，处理器单元发出指令停止给电源模块充电，并通过无线模块通知佩戴者和后台系统安全帽充电完成。
所述通信模块包括拾音器单元22和扩音器单元21，扩音器单元21连接用于调节音量的无极开关单元和用于调节本地频段的触发开关单元，拾音器单元22和扩音器单元21均与处理器单元连接。拾音器单元22安装在帽体1下颌处，扩音器单元21安装在帽体1靠近耳朵处，拾音器单元22将采集的语音发送给处理器单元，处理器单元将语音信息发送给无线模块，无线模块将语音信息传送给后台系统，后台系统又通过无线模块将发出的后台系统的语音信息发送给通信模块的扩音器单元21，扩音器单元21发声。拾音器单元22为MAX4466声音传感器模块，扩音器单元21为LMD107语音模块。
无线模块安装在帽体1上无线模块采用CMT2300A433M无线传输模块，处理器单元根据当前433网络连接的对讲人员网络IP地址进行区分和连接，可实现点对点和一对一的讲话，且杜绝串台情况的发生，同样的将多个人员放置在同一通话IP即可实现对讲共享，只占用433M一个频道，且波长可以自由定义。
GPS定位模块安装在帽体1上，采用NEO-6M卫星定位GPS定位模块，体积小巧，性能优越。
人体探测模块包括与处理器单元连接的皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元，皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元均安装在帽体1内侧并与头部皮肤接触，本实施例中，人体检测模块位于帽体1内侧能与佩戴者太阳穴接触的位置。皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元将测量的数据传输给处理器单元，皮肤探测单元探测到皮肤时，温度探测单元启动记录当前温度，湿度探测单元启动记录当前湿度信息，当温度探测单元探测温度高于34℃时，安全帽开机工作，当皮肤探测单元超过10min没有检测到皮肤时或温度探测单元探测的温度未在35.8～38.5℃范围内时，视为安全帽被取下，安全帽自动休眠，进入待机状态。皮肤探测单元为CJMCU-6701皮肤电活动EDA皮肤探测单元，温度探测单元为ATH10式的NTC融合温度探测单元。
人体探测模块还包括接扣单元3，接扣单元3安装在帽体1下颚扣处，接扣单元3与处理器单元通过有线或者无线的方式连接，接扣单元3包括两个端子，两个端子分别安装有相互匹配的触发插针和触发片，触发插针和触发片均为金属，当两个端子未完全扣合时，触发插针与触发片未接触，表示安全帽未正确佩戴，接扣单元3将信息传递给处理器单元，处理器单元将提示信号发送给扩音器单元21，扩音器单元21发出声音，提示佩戴者扣接单元未正确佩戴，两个端子完全扣合时，触发插针与触发片接触并导通，表示安全帽正确佩戴，接扣单元3发送信息至处理器单元，处理器单元不会发送信号至扩音器单元21。
生命探测模块4包括与处理器单元连接的人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元和硅胶粘贴单元，所述硅胶粘贴单元通过条状乳胶安装在帽体1下部，人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元均安装在硅胶粘贴单元上，使用时将硅胶粘贴单元粘黏在人体颈部的动脉或静脉处，所述条状乳胶内安装有一根铜线，所述铜线与UWB标签模块52连接，并作为UWB标签模块52的天线，增强信号使用。
皮肤监测单元与佩戴者颈部接触用于监测硅胶粘贴单元是否与佩戴者颈部粘黏，并将粘贴信号发送给处理器单元，若硅胶粘贴单元未与佩戴者颈部连接，处理器单元则发送信号至扩音器单元和后台系统，提示佩戴者硅胶粘贴单元未正确粘贴。当红外心跳监测单元检测到心跳不正常或停止时，将信号发送给处理器单元，处理器单元发送信号给扩音器单元21，扩音器单元21发出警报声提示佩戴者，当红外心跳监测单元检测到心跳不正常或停止且人体体温探测单元检测到的温度低于30℃时，人体体温探测单元将信号发送给处理器单元，处理器单元通过无线模块传输报警信号给后台系统，进行报警。人体体温探测单元为TELESKY30205MAX30205MTA体温探测单元，红外心跳监测单元为MAX3010红外心跳监测单元，皮肤监测单元为CJMCU-6701皮肤电活动EDA皮肤监测单元，硅胶粘贴单元为定制型食品级硅胶材料，具有粘性且对覆盖处的皮肤无影响。
身体姿态探测模块包括与处理器单元连接的倾角传感器单元，倾角传感器单元安装在帽体1内侧，倾角传感器单元探测安全帽当前的倾斜状态，并将数据发送给处理器单元。倾角传感器单元GY-521MPU6050倾角传感器单元。
当处理器单元接收的各数据显示，倾角传感器单元探测的头部倾斜度大、人体体温探测单元检测的温度超出常规温度范围和红外心跳监测单元检测的心跳数据异常时，处理器单元将判定当前安全帽佩戴者身体状况异常，并将佩戴者身体状况信号通过无线模块发送给后台系统，后台系统可通过通信模块与佩戴者进行交流，及时了解佩戴者实时情况，选择处理方式。
UWB标签模块52安装在安全帽上，UWB标签单元的距离在有效信号范围内可以在任意方向和角度，UWB标签模块52与三个分布在工作环境四周中任意三个点的UWB基站模块51连接，本实施例中UWB基站模块51按照所述的四角定位原则分布在矩形空间长宽的任意三个点上，呈上下或左右平行分布状，UWB基站模块51放置在任意三个角后即可开始进行室内定位，定位信息会通过无线模块直接发送到后台储存和记录，管理员可以随时查看当前人员大具体位置信息。UWB基站模块51和UWB标签模块52构成UWB模块，结合GPS定位模块发送的所在位置的GPS定位数据，可以知晓安全帽佩戴者所在的区位坐标。且通过GPS定位模块、无线模块和UWB模块配合，能为佩戴者提供导航服务。
显然，上述实施例仅为清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，包括帽体，帽体上安装有电源模块，其特征在于：还包括UWB标签模块和主控模块，以及与主控模块连接的人体探测模块、生命探测模块、身体姿态探测模块、GPS定位模块、通信模块和无线模块，主控模块包括处理器单元，处理器单元安装在帽体上；
所述通信模块包括与处理器单元连接的拾音器单元和扩音器单元，所述拾音器单元安装在帽体下颌处，所述扩音器单元安装在帽体外侧靠近耳朵处，扩音器单元连接用于调节音量的无极开关单元和用于调节本地频段的触发开关单元；
所述人体探测模块包括与处理器单元连接的皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元，所述皮肤探测单元、温度探测单元和湿度探测单元均与安装在帽体内侧；
所述生命探测模块包括与处理器单元连接的人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元和硅胶粘贴单元，所述硅胶粘贴单元通过条状乳胶安装在帽体下部，所述人体体温探测单元、红外心跳监测单元、皮肤监测单元均安装在硅胶粘贴单元上；
所述身体姿态探测模块包括与处理器单元连接的倾角传感器单元，倾角传感器单元安装在帽体内侧；
所述UWB标签模块安装在帽体上，UWB标签模块连接有三个分布在工作环境四周中任意三个点的UWB基站模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述主控模块还包括有电池电量探测单元，所述电池电量探测单元与电源模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述人体探测模块还包括接扣单元，所述接扣单元安装在帽体下颚扣处，所述接扣单元安装有至少一颗触发插针，接扣单元完全扣合时，触发插针被触发。
4.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述条状乳胶内安装有一根铜线，所述铜线与UWB标签模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述皮肤探测单元为CJMCU-6701皮肤电活动EDA皮肤探测单元。
6.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述GPS定位模块采用NEO-6M卫星定位GPS定位模块。
7.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述无线模块采用433传输频段。
8.根据权利要求1所述的一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽，其特征在于：所述UWB基站模块分布在矩形空间长宽的任意三个点上，呈上下或左右平行分布状。
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| CN201921989997.2U CN210696148U (zh) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | 一种具备人员生命安全监测与室内定位功能的安全帽 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113034847A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-25 | 华能湖南岳阳发电有限责任公司 | 一种应用于火电厂巡检作业的智能安全监测系统及方法 |
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2019
- 2019-11-18 CN CN201921989997.2U patent/CN210696148U/zh active Active
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| CN113034847B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-12-20 | 华能湖南岳阳发电有限责任公司 | 一种应用于火电厂巡检作业的智能安全监测系统及方法 |
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