CN211672644U - 智能安全帽 - Google Patents

Abstract

一种智能安全帽，包括帽体、微处理器、电源，以及与微处理器电性连接的OLED屏幕、心率传感器、数字温湿度传感器、NB‑IOT模块、电量检测模块和GPS模块，其中，电源用于对智能安全帽中的所有用电设备供电；OLED屏幕固设于帽体的前中部，用于显示数据；心率传感器和数字温湿度传感器固设于帽体的内部用来监测工人心率及周围环境；NB‑IOT模块固设于帽体的内部，用于上传上传数据至云端；电量检测模块固设于帽体的内部，用于检测电源的电量；GPS模块固设于帽体的内部，用于对智能安全帽进行定位；微处理器固设于帽体的内部，微处理器用于接收心率传感器、数字温湿度传感器、电量检测模块和GPS模块检测的数据，并将接收的数据通过NB‑IOT模发送至所述云端。

Description

智能安全帽

技术领域

本实用新型涉及安全防护技术领域，特别是涉及一种智能安全帽。

背景技术

安全帽作为电力施工作业过程用于个体头部防护的劳动保护用品，是进行电力工作必不可少的装备。传统的安全帽只能通过减震及硬度设计优化头部防护作用，作用单一。随着电网技术的不断发展和完善，变电站现场检修管控的难度日趋增加。

目前，电力检修现场管控存在以下难点：

监管难，安全监管存在盲区，远程监管只能依靠变电站内的摄像头，且不能记录声音，监管视角也不能落实到人，无法实时跟踪工人作业的全过程；

检修难，现场查询设备台账困难，检修质量高度依赖检修人员技术水平，缺少高效的远程技术辅助手段；

通信难，现场通信只能依靠手机通话及拍摄、喊话等方式，信息传递不够清晰等问题。

实用新型内容

鉴于上述状况，有必要提供一种基于NB-IOT的智能安全帽，用来解决远程监管施工工人的问题。

一种智能安全帽，包括帽体、微处理器、电源，以及与所述微处理器电性连接的OLED屏幕、心率传感器、数字温湿度传感器、NB-IOT模块、电量检测模块和GPS模块，其中，

所述电源用于对所述智能安全帽中的所有用电设备供电；

所述OLED屏幕固设于所述帽体的前中部，用于显示数据；

所述心率传感器和所述数字温湿度传感器固设于所述帽体的内部用来监测工人心率及周围环境；

所述NB-IOT模块固设于所述帽体的内部，用于上传上传数据至云端；

所述电量检测模块固设于所述帽体的内部，用于检测所述电源的电量；

所述GPS模块固设于所述帽体的内部，用于对所述智能安全帽进行定位；

所述微处理器固设于所述帽体的内部，所述微处理器用于接收所述心率传感器、所述数字温湿度传感器、所述电量检测模块和所述GPS模块检测的数据，并将接收的数据通过所述NB-IOT模发送至所述云端。

进一步的，上述智能安全帽，其中，所述微处理器作为IIC主机，所述OLED 屏幕、所述心率传感器、所述数字温湿度传感器、所述电量检测模块作为IIC的从机，所述微处理器汇集IIC从机采集到的数据后通过IIC显示到所述OLED屏幕上。

进一步的，上述智能安全帽，其中，所述微处理器的第一串口与所述GPS 模块的串口连接，所述微处理器从所述第一串口的RX引脚接收所述GPS模块的TX引脚传来的定位数据，并进行解析后，通过所述微处理器的第二串口发送到所述NB-IOT模块上。

进一步的，上述智能安全帽，还包括固设于所述帽体上的电源开关，所述电源开关用于控制所述智能安全帽的电源。

进一步的，上述智能安全帽，其中，所述帽体的侧方安装有主动报警装置，所述主动报警装置与所述微处理器电性连接，所述微处理器还用于当所述心率传感器、所述数字温湿度传感器和所述电量检测模块中的任意一个检测的数据超过对应的阈值时，控制所述主动报警装置报警。

进一步的，上述智能安全帽，其中，所述GPS模块选用GT-U7模块。

进一步的，上述智能安全帽，其中，所述电量检测模块选用MAX17043电量检测模块。

进一步的，上述智能安全帽，其中，心率传感器选用MAX30102心率传感器，所述数字温湿度传感器选用DHT12数字传感器。

工人作业时，佩戴该智能安全帽，打开电源开关，各个传感器开始工作，在云平台上可以查看到工人具体施工作业位置以及周围环境温度及个人心率。一旦发现数据突变或异常第一时间可提供救援帮助。通过该智能安全帽，使偏远地区的工人或在人烟稀少地域工作的工人第一时间接受救援，保障生命安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例中智能安全帽的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中智能安全帽的电气连接结构示意图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面对基于NB-IOT的智能安全帽进一步详细描述。

请参阅图1至图2，为本实用新型实施例中的智能安全帽，包括：帽体10、OLED屏幕11、心率传感器12、数字温湿度传感器13、NB-IOT模块14、电量检测模块15、GPS模块16、微处理器17、电源(图未示)、电源开关18、主动报警装置19。其中，OLED屏幕11位于帽前中部，用于显示数据；心率传感器 12和数字温湿度传感器13位于帽体内部用来监测工人心率及周围环境；NB-IOT 模块14位于帽体内部用于把数据上传至云端；电量检测模块15位于帽体内用于检测电源电量；GPS模块16位于帽体内用于安全帽定位；微处理器17位于帽体内通过编程使所有模块整合一起，通过NB-IOT发送至云端，通过web网页进行查看数据及历史数据。

微处理器17选用Mega 2560Pro，其主控芯片为ATmega2560，具有54个 I/O端口，其中15个I/O口还可用作PWM输出端口，还具有16路AD采样端口，4路UART串口。简单地将microUSB连接至电脑端或者用交直流变压器接入市电就能使用。

OLED屏幕11的尺寸选用0.96英寸，其采用IIC通信协议与微处理器17 进行通信。该OLED屏幕11体积很小，分辨率高达128*64，与12864模块的分辨率相同但大小不及12864的1/4，其内部驱动芯片为SSD1306，OLED屏幕11 具有自发光特性，体积小、功耗低等优点，适用于小型系统。

GPS模块16选用GT-U7模块，功耗低、体型小，适用于本实施例，并且该 GPS模块增加附带的陶瓷天线后，追踪灵敏度有较大的提升，定位信号也得到了较大的增强，在密集的市区，GT-U7也能实现高精度的定位。该GPS模块16 具有高灵敏度、广信号强度、低功耗等优点。

电量检测模块15选用MAX17043电量检测模块，低成本的主机端电量计系统，适用于手持式和便携式设备中的锂离子(Li+)电池。其可测量的电压范围为0～5V，精度为12.5mV，可在电池充电和放电时持续监测电池的充放电状态，该模块能够自适应外部电流，且具有快速启动的功能，能够快速准确的测量电池的电量。通过I2C接口访问测量和估计容量数据集。

心率传感器12选用MAX30102心率传感器，包括内部LED，光电探测器，通过采集LED照射在血管上并反射回来的光来感知血管的扩张与收缩，从而感知人体的脉搏，其内置的光学元件具有环境光抑制的功能，能够将外界干扰光源最小化。其小体积可以很方便的应用于可穿戴设备上。通过标准化的IIC接口与mega2560微处理器进行通信。

数字温湿度传感器13选用DHT12数字传感器，利用2字节的寄存器存储温度数据，量程范围为-20℃～60℃，可精确到0.1℃；利用2字节的寄存器存储湿度数据，量程范围为20％～95％，可精确到％0.1，可利用IIC总线协议或单总线协议将其读取出来。

NB-IOT模块14可选用WH-NB73模块。NB-IoT远距离、低功耗的传输特性可让安全帽维持较长时间的在线，由于NB-IoT采用运营商频段进行传输，覆盖范围广，在大部分地区均能保持设备在线，云端可通过安全帽内传感器远程监控当前地点状态，在检修时也可记录故障发生地点。

通过NB-IoT传输微处理器采集到的传感器数据和GPS模块的定位数据传输至云端，通过云端监控平台调用数据实现对安全帽的数据进行实时监控。远程记录工人作业行动路径标记故障发生地点，标记危险区域，限制工人活动范围,检修人员误入非安全区域将触发报警。

本实施例中云端的监控云平台提供了开放的数据接口，只要按照其指定的数据格式(即有人物联网扩展的ModBus协议)向其发送数据就能将数据存入其数据库，在其网页上即可实时监控上发的各类数据，并支持访问历史数据功能。配合其微信公众号使用可实现设备报警的功能。

本实施例中的安全帽分为底层硬件和监控云平台两部分。底层硬件用于解析GPS数据和采集传感器数据，并将其通过NB-IOT发送到透传云平台，此外还添加了显示模块，能够在安全帽上实时显示GPS定位数据和各个传感器数据，监控云平台用于远程监控安全帽的定位信息及传感器状态，便于管理员实时查看，此外还制作了实时监控的上位机，调用高德地图提供的接口可以方便直观的查看工人作业时的位置，在危险发生时也能在第一时间提供救助。

工人作业时，佩戴该智能安全帽，打开电源开关，各个传感器开始工作，在云平台上可以查看到工人具体施工作业位置以及周围环境温度及个人心率。一旦发现数据突变或异常第一时间可提供救援帮助。使偏远地区的工人或在人烟稀少地域工作的工人第一时间接受救援，保障生命安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种智能安全帽，其特征在于，包括帽体、微处理器、电源，以及与所述微处理器电性连接的OLED屏幕、心率传感器、数字温湿度传感器、NB-IOT模块、电量检测模块和GPS模块，其中，

所述电源用于对所述智能安全帽中的所有用电设备供电；

所述OLED屏幕固设于所述帽体的前中部，用于显示数据；

所述心率传感器和所述数字温湿度传感器固设于所述帽体的内部用来监测工人心率及周围环境；

所述NB-IOT模块固设于所述帽体的内部，用于上传上传数据至云端；

所述电量检测模块固设于所述帽体的内部，用于检测所述电源的电量；

所述GPS模块固设于所述帽体的内部，用于对所述智能安全帽进行定位；

所述微处理器固设于所述帽体的内部，所述微处理器用于接收所述心率传感器、所述数字温湿度传感器、所述电量检测模块和所述GPS模块检测的数据，并将接收的数据通过所述NB-IOT模发送至所述云端。

2.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述微处理器作为IIC主机，所述OLED屏幕、所述心率传感器、所述数字温湿度传感器、所述电量检测模块作为IIC的从机，所述微处理器汇集IIC从机采集到的数据后通过IIC显示到所述OLED屏幕上。

3.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述微处理器的第一串口与所述GPS模块的串口连接，所述微处理器从所述第一串口的RX引脚接收所述GPS模块的TX引脚传来的定位数据，并进行解析后，通过所述微处理器的第二串口发送到所述NB-IOT模块上。

4.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，还包括固设于所述帽体上的电源开关，所述电源开关用于控制所述智能安全帽的电源。

5.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述帽体的侧方安装有主动报警装置，所述主动报警装置与所述微处理器电性连接，所述微处理器还用于当所述心率传感器、所述数字温湿度传感器和所述电量检测模块中的任意一个检测的数据超过对应的阈值时，控制所述主动报警装置报警。

6.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述GPS模块选用GT-U7 模块。

7.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述电量检测模块选用MAX17043电量检测模块。

8.如权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于，所述心率传感器选用MAX30102心率传感器，所述数字温湿度传感器选用DHT12数字传感器。

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