CN212325587U - 多功能安全帽 - Google Patents

Abstract

多功能安全帽，包括安全帽本体、锂蓄电池、充电插座、电源开关；还具有数据处理电路、NB‑IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路；安全帽本体上端有壳体；锂蓄电池、充电插座、电源开关、数据处理电路、NB‑IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路安装在壳体内；蓄电池电源两端和数据处理电路、NB‑IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路的电源输入两端分别电性连接。本发明各模块方便安装在安全帽本体内上端中部，结构紧凑、安装方便，不但具有普通安全帽功能，还能实现作业人员和管理人员信息交互，有效保证安全作业。本新型具有好的应用前景。

Description

多功能安全帽

技术领域

本实用新型涉及施工人员使用的个人防护设备技术领域，特别是一种多功能安全帽。

背景技术

安全帽是作业人员使用较为普遍的一种个人安全防护用品，其主要起着对人头部保护的作用。现有的安全帽由于结构所限、功能单一，只具有个人头部防护功能。

实际上，作业人员佩戴安全帽中，不一定限于一个作业区域作业，很多情况下，还会在野外应用。在野外作业等中，有可能管理方需要了解作业人员的作业区域，还有可能管理方会为作业人员下发语音指令、了解作业人员是否佩戴安全帽、了解现场的作业参数、提示作业人员不要在危险区域作业、规划作业人员的作业区域等等。最后就是作业人员配戴安全帽中，有可能在发生意外时需要和远端管理方取得联系，以及时得到救助。综上所述，现有的安全帽还存在很大的局限性，不能有效满足作业人员及管理方的需要。

实用新型内容

为了克服现有安全帽因结构所限存在功能单一，无法有效满足作业人员安全需要及管理方管理需要的弊端，本实用新型提供了一种各模块可方便安装在安全帽本体内上端中部，结构紧凑、安装方便，不但具有普通安全帽对作业人员头部进行防护的功能，应用中，作业人员在遇到危险或跌落时还能第一时间和远端管理方取得联系，以及时获得救助，且作业人员作业中，远端管理方能实时为会为作业人员下发语音指令、了解作业人员是否佩戴安全帽、了解现场的作业参数、提示作业人员不要在危险区域作业、规划作业人员的作业区域等，从而有效保证了安全有效作业的多功能安全帽。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

多功能安全帽，包括安全帽本体、锂蓄电池、充电插座、电源开关；其特征在于还具有数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路；所述安全帽本体上端有壳体；所述锂蓄电池、充电插座、电源开关、数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路安装在壳体内；所述蓄电池电源两端和数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路的电源输入两端分别电性连接；所述NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路的信号端和数据处理电路的六路信号端口分别电性连接。

进一步地，所述数据处理电路包括型号STM32F103RBT6的单片机模块、电阻、无极性电容，其间经电路板布线连接；单片机模块的PB1端口28脚和第一只电阻一端连接；单片机模块的BOOT0端口60脚和第二只电阻一端连接；单片机模块的NRST端口7脚和第三只电阻一端，第一只电容一端连接；第三只电阻另一端和第二只电容一端，单片机模块的V-BAT端口1脚、VDD-1端口32脚、VDD-2端口48脚、VDD-3端口64脚、VDD-4端口19脚、VDDA端口13脚，第三只电容C56一端连接；第三只电容另一端和第二只电容另一端，第一只电容另一端，第一只电阻另一端，第二只电阻另一端，单片机模块的VSS-1端口31脚、VSS-2端口47脚、VSS-3端口63脚、VSS-4端口18脚、VSSA端口12脚连接；单片机模块的PB14端口35脚和一只SOS电源开关一端连接，SOS电源开关另一端接地。

进一步地，所述NB-IOT电路包括型号BC28JC-02-B5的窄带物联网模块、电阻、无极性电容、天线模组，其间经电路板布线连接；第一只电阻一端和窄带物联网模块的VBAT端口43脚及42脚，第一只电容、第二只电容、第三只电容一端，窄带物联网模块的SIM端口14脚，第四只电容一端连接；第一只电阻另一端和第五只电容一端，窄带物联网模块的NB-RST端口15脚连接；第一只电容、第二只电容、第三只电容另一端和窄带物联网模块的GND端口41脚、40脚、37脚、36脚、34脚、27脚、1脚，第四只电容另一端，窄带物联网模块的SIM-端口10脚，第五只电容另一端，天线模组一端连接；窄带物联网模块的RXD端口17脚、TXD端口18脚和第二只电阻一端，第三只电阻一端分别连接；窄带物联网模块的RF-ANT端口35脚和天线模组另一端连接。

进一步地，所述语音电路包括型号SYN6288的语音转换芯片、无极性电容、电阻、NPN三极管、电解电容、扬声器，其间经电路板布线连接；电解电容正极和第一只无极性电容、第二只无极性电容、第三只无极性电容、第四只无极性电容、第五只无极性电容、第六只无极性电容、第七只无极性电容一端，第一只电阻一端，第二只电阻一端，语音转换芯片的VDDP端口10脚、VDDIO1端口6脚、VDDIO2端口20脚、REGOUT端口22脚、CVDD端口21脚、VDDA端口26脚、VDDIO0端口2脚连接；语音转换芯片的VSSPP端口8脚及12脚、VSSIO1端口7脚、VSSIO2端口17脚、CVSS端口18脚、VSSA端口23脚、VSS端口16脚、VSSIO0端口3及1脚，第一只无极性电容、第二只无极性电容、第三只无极性电容、第四只无极性电容、第五只无极性电容、第六只无极性电容、第七只无极性电容另一端，电解电容负极，第八只无极性电容一端，NPN三极管发射极，第九只无极性电容及第十只无极性电容一端连接；第一只电阻一端和第八只无极性电容另一端，语音转换芯片的RST端口19脚连接；语音转换芯片的XIN端口24脚、XOUT端口25脚和第九只无极性电容另一端，晶振第一个接线端，第十只无极性电容另一端，晶振的第二个接线端分别连接；语音转换芯片的RXD端口28脚和第二只电阻另一端，NPN三极管集电极连接；第三只电阻一端和NPN三极管基极连接；扬声器两端和语音转换芯片的BPO端口9脚、BN0端口11脚分别连接。

进一步地，所述定位电路包括型号L76C的北斗/GPS定位芯片、天线、电阻、无极性电容、电感，其间经电路板布线连接，定位芯片的GND端口10脚、12脚、1脚，天线一端，第一只电容一端，第二只电容一端接地；天线另一端和第三只电容一端，电感一端连接，电感另一端和第一只电阻一端连接；第一只电阻另一端和定位芯片的VCC–RF端口14脚连接；第三只电容另一端和定位芯片的RF-IN端口11脚连接；第二只电阻一端和第三只电阻一端连接；第三只电阻另一端和第一只电容另一端，定位芯片的RESET端口9脚连接；定位芯片的V-BAKP端口6脚和第二只电阻另一端、第二只电容另一端连接。

进一步地，所述配戴检测电路包括型号APDS-9930的红外发射接收组件模块成品、电阻、电解电容，其间经电路板布线连接，红外发射接收组件模块的VDD端口8脚和第一只电解电容及第二只电解电容正极，红外发射接收组件模块的EDA端口5脚连接；红外发射接收组件模块的GND端口6脚和两只电解电容负极连接。

进一步地，所述跌落检测电路包括型号ADXL345的三轴加速度传感器模块、无极性电容，其间经电路板布线连接；三轴加速度传感器模块的VDD端口1脚、VS端口6脚和电容一端连接；电容另一端和三轴加速度传感器模块的GND端口2脚、4脚、5脚连接。

进一步地，所述气压检测电路包括型号BMP280的气压传感器模块、电容、电阻，其间经电路板布线连接；气压传感器模块的VDD端口8脚、VDIO端口6脚，电容一端，第一只电阻及第二只电阻一端，气压传感器模块的CSB端口2脚，功率管的漏极连接；气压传感器模块的SDI端口3脚、SCK端口4脚和第一只电阻及第二只电阻另一端分别连接；功率管源极和第四只电阻一端连接；功率管栅极和第四只电阻另一端、第三只电阻一端连接。

本实用新型有益效果是：本实用新型各模块方便安装在安全帽本体内上端中部，结构紧凑、安装方便，具有普通安全帽对作业人员头部进行防护的功能。本实用新型中，NB-IOT电路能实时传递定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路等输出的各种信号到远端管理方，同时能接收远端管理方给作业人员传递的各种数据。现场各种数据传递到远端管理人员的使用后台后，管理人员经现有成熟的数据接收处理技术，能实时了解作业人员位置信息和是否佩戴安全帽信息等，远端管理人员可根据需要经语音电路为作业人员下发语音指令、提示作业人员不要在危险区域作业等，并能规划作业人员的作业区域，有效保证了安全作业。本实用新型应用中，作业人员在遇到危机或跌落时还能第一时间和远端管理方取得联系，以及时获得救助，保证了作业人员的人身安全。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构及局部放大结构示意图。

图2是本实用新型锂蓄电池、充电插座、电源开关、数据处理电路的电路图。

图3是本实用新型NB-IOT电路的电路图。

图4是本实用新型语音电路的电路图。

图5是本实用新型定位电路的电路图。

图6是本实用新型配戴检测电路的电路图。

图7是本实用新型跌落检测电路的电路图。

图8是本实用新型气压检测电路的电路图。

具体实施方式

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，多功能安全帽，包括安全帽本体1、锂蓄电池2、充电插座3、电源开关4；还具有数据处理电路5、NB-IOT电路6、语音电路7、定位电路8、配戴检测电路9、跌落检测电路10、气压检测电路11；所述安全帽本体内上端有一个向上凸起的弧形凹槽101，凹槽101内螺杆螺母或用胶粘接等安装有一个弧形中空壳体102，壳体102下端外和安全帽本体1内上端处于一个弧形平面，壳体102下外端和人头顶部外形吻合；所述锂蓄电池2、充电插座3、电源开关4、数据处理电路5、NB-IOT电路6、语音电路7、定位电路8、配戴检测电路9、跌落检测电路10、气压检测电路11安装在电路板上，电路板安装在中空壳体102内。

图1、2、3中所示，锂蓄电池G是型号3.7V/1500mA锂电池，充电插座CZ是同轴电源插座，电源开关S是拨动电源开关，充电插座CZ的插孔、电源开关S的操作按钮位于壳体102前外侧端(操作人员可在壳体前端外操作电源开关S、或者将充电器插头插入充电插座CZ内为蓄电池充电)。数据处理电路包括型号STM32F103RBT6的单片机模块U16(自配有储存器)，电阻R64、R65、R66，无极性电容C58、C57、C56，其间经电路板布线连接；单片机模块U16的PB1端口28脚和第一只电阻R54一端连接；单片机模块U16的BOOT0端口60脚和第二只电阻R65一端连接；单片机模块的NRST端口7脚和第三只电阻R66一端、第一只电容C53一端连接；第三只电阻R66另一端和第二只电容C57一端，单片机模块U16的V-BAT端口1脚、VDD-1端口32脚、VDD-2端口48脚、VDD-3端口64脚、VDD-4端口19脚、VDDA端口13脚、第三只电容C56一端连接；第三只电容C56另一端和第二只电容C57另一端，第一只电容C53另一端，第一只电阻R64另一端，第二只电阻R65另一端，单片机模块U16的VSS-1端口31脚、VSS-2端口47脚、VSS-3端口63脚、VSS-4端口18脚、VSSA端口12脚连接；单片机模块U16的PB14端口35脚和一只SOS式电源开关SK一端连接，SOS电源开关SK另一端接地，SOS电源开关SK操作按钮位于壳体前端外。NB-IOT电路包括型号BC28JC-02-B5的窄带物联网模块U1，电阻R37、R35、R34，无极性电容C42、C44、C62、C64、C43，天线模组IPX1，其间经电路板布线连接；窄带物联网模块U1具有SIM卡座(10、11、12、13脚、电容C43另一端和SIM卡座的五个接线端分别连接)，卡座内具有SIM卡；第一只电阻R37一端和窄带物联网模块U1的VBAT端口43脚及42脚，第一只电容C44、第二只电容C62、第三只电容C64一端，窄带物联网模块U1的SIM端口14脚、第四只电容C43一端连接；第一只电阻R37另一端和第五只电容C42一端、窄带物联网模块U1的NB-RST端口15脚连接；第一只电容C44、第二只电容C62、第三只电容C64另一端和窄带物联网模块U1的GND端口41脚、40脚、37脚、36脚、34脚、27脚、1脚，第四只电容C43另一端，窄带物联网模块U1的SIM-端口10脚、第五只电容C42另一端连接；窄带物联网模块U1的RXD端口17脚、TXD端口18脚和第二只电阻R34一端、第三只电阻R35一端分别连接；第五只电容C42另一端和天线模组IPX1一端接地；窄带物联网模块U1的RF-ANT端口35脚和天线模组IPX1另一端连接。

图1、4中所示，语音电路包括型号SYN6288的语音转换芯片U12，无极性电容C80、C75、C74、C73、C72、C76、C81、C83、C82、C77，电阻R63、R40，NPN三极管Q13，电解电容C66，扬声器B，其间经电路板布线连接；电解电容C66正极和第一只无极性电容C80、第二只无极性电容C75、第三只无极性电容C74、第四只无极性电容C73、第五只无极性电容C72、第六只无极性电容C76、第七只无极性电容C77一端，第一只电阻R63一端，第二只电阻R41一端，语音转换芯片U2的VDDP端口10脚、VDDIO1端口6脚、VDDIO2端口20脚、REGOUT端口22脚、CVDD端口21脚、VDDA端口26脚、VDDIO0端口2脚连接；语音转换芯片U12的VSSPP端口8脚及12脚、VSSIO1端口7脚、VSSIO2端口17脚、CVSS端口18脚、VSSA端口23脚、VSS端口16脚、VSSIO0端口3及1脚，第一只无极性电容C80、第二只无极性电容C75、第三只无极性电容C74、第四只无极性电容C73、第五只无极性电容C72、第六只无极性电容C76、第七只无极性电容C77另一端，电解电容C66负极，第八只无极性电容C81一端，NPN三极管Q13发射极，第九只无极性电容C83及第十只无极性电容C82一端连接；第一只电阻R63一端和第八只无极性电容C81另一端、语音转换芯片U12的RST端口19脚连接；语音转换芯片U12的XIN端口24脚、XOUT端口25脚和第九只无极性电容C83另一端、晶振Y2一端1脚，第十只无极性电容C82另一端、晶振Y2的第二个接线端分别连接；语音转换芯片U12的RXD端口28脚和第二只电阻R41另一端、NPP三极管Q13集电极连接，第三只电阻R40一端和NPN三极管Q13基极连接；扬声器B两端和语音转换芯片U12的BPO端口9脚、BN0端口11脚分别连接。

图1、5中所示，定位电路包括型号L76C的北斗GPS定位芯片U2，天线IPX2，电阻R49、R36、R39，无极性电容C63、C45、C67，电感L2；其间经电路板布线连接，定位芯片U2的GND端口10脚、12脚、1脚，天线IPX2一端，第一只电容C45一端、第二只电容C67一端接地；天线IPX2另一端和第三只电容C63一端、电感L2一端连接，电感L2另一端和第一只电阻R49一端连接，第一只电阻R49另一端和定位芯片U2的VCC–RF端口14脚连接，第三只电容C63另一端和定位芯片U2的RF-IN端口11脚连接；第二只电阻R36一端和第三只电阻R39一端连接，第三只电阻R39另一端和第一只电容C45另一端、定位芯片U2的RESET端口9脚连接，定位芯片U2的V-BAKP端口6脚和第二只电阻R36另一端、第二只电容C67另一端连接。

图1、6、7、8中所示，配戴检测电路包括型号APDS-9930的红外发射接收组件模块成品U3、电解电容C1及C2，其间经电路板布线连接，红外发射接收组件模块U3的VDD端口8脚和第一只电解电容C1及第二只电解电容C2正极、红外发射接收组件模块U3的EDA端口5脚连接，红外发射接收组件模块U3的GND端口6脚和两只电解电容C1、C2负极连接；红外发射接收组件模块成品U3(91)的发射头及接收头横向位于一个平面，红外发射接收组件模块成品U3发射头发射面及接收头接收面位于壳体102前端下且倾斜对准人的额头前部(间隔2cm)。跌落检测电路包括型号ADXL345的三轴加速度传感器模块U15，无极性电容C79，其间经电路板布线连接，三轴加速度传感器模块U15的VDD端口1脚、VS端口6脚和电容C79一端连接，电容C79另一端和三轴加速度传感器模块U15的GND端口2脚、4脚、5脚连接。气压检测电路包括型号BMP280的气压传感器模块U14，电容C78，电阻R44、R45、R52、R55，其间经电路板布线连接，气压传感器模块U14的VDD端口8脚、VDIO端口6脚、电容C78一端、第一只电阻R44及第二只电阻R45一端、气压传感器模块U14的CSB端口2脚、功率管Q11(场效应管)的漏极连接，气压传感器模块U14的SDI端口3脚、SCK端口4脚和第一只电阻R45及第二只电阻R44另一端分别连接，功率管Q11源极和第四只电阻R55一端连接，功率管Q11栅极和第四只电阻R55另一端、第三只电阻R52一端连接。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，蓄电池G电源两端和充电插座CZ两个接线端分别经导线连接(蓄电池G无电时可将外部充电器插头插入充电插座CZ内为蓄电池充电)，蓄电池G正极和电源开关S一端经导线连接，电源开关S另一端、蓄电池G负极和数据处理电路电源输入两端单片机模块U16的32脚及电容C56另一端、NB-IOT电路电源输入两端电阻R37一端及电容C42另一端、语音电路电源输入两端电解电容C66正负两极、定位电路电源输入两端电阻R39一端及电容C45另一端、配戴检测电路电源输入两端电解电容C1正负两极、跌落检测电路电源输入两端电容C79两端、气压检测电路电源输入两端电阻R44一端及气压传感器模块U14的7脚分别经导线连接。NB-IOT电路的信号端电阻R33及R34另一端和数据处理电路的第一路信号端口单片机模块U16的PA2端口16脚、PA3端口17脚分别经导线连接。语音电路的信号端电阻R40另一端、语音转换芯片BUSY端口4脚、语音转换芯片RST端口19脚、语音转换芯片TXD端口43脚分别和数据处理电路的第二路信号端口单片机模块U16的PA9端口42脚、PC2端口10脚、PC1端口9脚、PA10端口43脚连接。定位电路的信号端定位芯片U2的RXD端口52脚、TXD端口51脚分别和数据处理电路的第三路信号端口单片机模块U16的RX端口52脚、TX端口51脚经导线连接。配戴检测电路的信号端红外发射接收组件模块成品U3的SCL端口34脚、SDA端口33脚和数据处理电路的第四路信号端口单片机模块U16的PB12端口33脚、PB13端口34脚分别经导线连接。跌落检测电路的信号端CS端口7脚、INT1端口8脚、SDO端口12脚、SDA端口13脚、SCL端口25脚和数据处理电路的第五路信号端口单片机模块U16的PA5端口21脚、PA6端口22脚、PA7端口23脚、TX端口24脚、RX端口5脚分别经导线连接。气压检测电路的信号端电阻R52另一端，气压传感器模块U14的SD1端口3脚、SCK端口4脚和数据处理电路的第六路信号端口单片机模块U16的PB0端口26脚、PB1端口27脚、PB10端口29脚分别经导线连接。本实用新型每次作业人员作业时正确把安全帽本体戴在头部上，打开电源开关S后整体电路处于得电工作状态。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，本实用新型的NB-Iot电路中，远端管理方经现有成熟的技术，能通过管理后台或手机APP经电讯基站为配带安全帽本体的工作人员推送消息到窄带物联网模块U1，并能把现场的相关数据经窄带物联网模块U1传递到远端后台(窄带物联网模块U1与电信基站进行数据通讯)，实现了现场工作人员和远端管理方的信息交互。NB-Iot电路中，电阻R37和电容C42为窄带物联网模块U1的复位电路；窄带物联网模块U1的10、11、12、13、14脚为SIM卡连接引脚(通过无线网络收发数据)；窄带物联网模块U1的17、18引脚为通讯接口，将接收到的数据处理后传给单片机模块的16及17脚进行处理；电阻R34、R35为窄带物联网模块U1与主控芯(单片机模块)STM32F103RBT6的16、17脚数据通讯接口负载匹配电阻，当主芯片U16的16、17脚IO口与之连接的窄带物联网模块U1端口电压不一致的时候由电阻R34、R35分担多余电压；IPX1为天线接口；电容C44、C62、C64为窄带物联网模块U1的滤波电容；电阻R37、电容C42为窄带物联网模块U1复位电路，模块首次通电的时候复位窄带物联网模块U1内部数据，保证了电路的正常工作。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，数据处理电路中，电阻R64和R65为单片机模块U16的程序启动选择位配置外围元件；电阻R66和电容C58为主控芯片的复位电路；电容C56、C57为主控芯片电源滤波电容。数据处理电路工作时，将NB-Iot电路接收的远端后台发送的数据，经单片机模块U16的16、17脚输入到单片机模块U16内部，进行数据截取和文字还原，再通过单片机模块U16的42、43脚将处理后文字数据输入到语音电路的语音模块的27、28脚，进行语音还原播放。单片机模块U16工作时，在外围元件共同作用下，不但能处理远端后台经NB-Iot电路输入的各种数据，还能将现场的多种数据进行处理，并能将处理后现场多种数据通过NB-Iot电路上传到远端后台或手机APP，远端管理人员能实时获取现场各种数据(远端后台或手机APP数据接收处理，数据发送处理为现有成熟的应用技术)。数据处理电路主要功能具体如下：处理后台发来的数据和处理现场气压传感器模块U14、红外发射接收组件模块成品U3、三轴加速度传感器模块U15(操作人员发生跌落情况)的数据，SOS按键的紧急呼叫状态(作业人员遇到紧急情况可用手按下电源开关SK，实现一键式SOS报警)；并每6分钟上报一次定位芯片U2检测到包含定位的消息数据。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，语音电路中，电容C80、C75、C74、C73、C72、C76、C77、C66为滤波电容，滤除杂波以及高次谐波；电阻R63、电容C81为语音转换芯片U12的复位电路；Y2为晶体振荡器，电容C83、C82是旁路电容，与晶振Y2一起为语音转换芯片U12提供时间基准；电阻R41、R40、Q13为匹配电路(NPN三极管Q13集电极输出的是低电平信号)，由于单片机模块U16的数据端口电压与语音转换芯片U12的数据端口电压不同，通过这个电路调节后，单片机模块U16和语音转换芯片U12的数据端口电压会接近，保证了后续单片机模块U16的9及10脚信号能传入语音芯片U12的4及19脚(作用是当U16与U12的UART电压幅度不同的时候也能正常通信及传输数据)。具体工作时，当远端管理人员经手机APP或后台服务器通过文字的形式，为现场作业人员下发通知和消息，窄带物联网模块U1接收到数据信息处理后，将数据传给单片机模块U16的16及17脚进行处理，并通过单片机模块U16对数据截取和解码，解码后数据经单片机模块U16的9及10脚进入语音转换芯片U12的4及19脚，语音转换芯片U12进行内部转换，将处理后文字数据还原成音频信号经扬声器B播放，完成远端管理平台消息或通知的下发(作业人员经扬声器B接收语音通知和消息)。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，定位电路中，GPS/北斗定位芯片U2的天线IPX2为有源电线即需要供电，定位芯片U2的14引脚通过电阻R49、电感L2阻容滤波后向天线IPX2供电，保证了天线IPX2正常工作，天线信号通过电容C63偶合到定位芯片U2的11引脚，通过定位芯片U2的内部电路作用得到当前佩戴安全帽作业人员的位置信息。定位芯片U2把位置信息通过2、3脚将数据发送至单片机模块U16的51、52引脚，单片机模块U16对输入的数据进行处理。单片机模块U16处理完的位置数据通过16、17引脚输入到窄带物联网模块U1的17及18脚，窄带物联网模块U1处理数据后，经无线网络传递到远端管理后台进行处理，最后远端管理人员在手机APP或PC端自身作用下，就能经显示屏展现出作业人员的当前在地图的位置，及时了解作业人员的动向和位置。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，配戴检测电路中，主要使用红外发射接收组件模块U3来实现对作业人员是否佩戴安全帽进行检测。工作时，红外发射接收组件模块U3的发射头发出一束光，若前方有物体阻挡(工作人员的额头)发射的光将产生反射，与发射头平行的红外发射接收组件模块U3接收头接收到反射光后，红外发射接收组件模块U3的2脚不输出信号电源进入单片机模块U16的33及34脚，说明工作人员正确佩戴安全帽。当作业人员没有佩戴安全帽，由于，红外发射接收组件模块U3的发射头发出的红外光一定距离内(2cm)以外没有阻挡，与发射头平行的红外发射接收组件模块U3接收头接收不到反射光，红外发射接收组件模块U3在其内部电路作用下，其2脚会输出信号电源进入单片机模块U16的33及34脚，单片机模块U16对数据进行处理后，将数据经16脚、17脚输入到窄带物联网模块U1的17及18脚；窄带物联网模块U1处理数据后，经无线网络传递到远端管理后台进行处理，然后管理人员经手机APP屏幕或后台管理界面(PC机屏幕)显示出来的信息，了解到现场作业人员是否异常佩戴安全帽。实际情况下，当作业人员没有佩戴安全帽或不按正确方式佩戴时(比如帽子歪斜，红外发射接收组件模块U3的发射头和人额头前间距拉大超过2cm)，安全帽本体内的单片机模块U16实时检测红外发射接收组件模块U3输入的信号，若红外发射接收组件模块U3返回前方没有阻挡物(作业人员未佩戴或佩戴不正确)信号给单片机模块U16，单片机模块U16每10秒间隔向语音电路发送一次“请戴好安全帽”文字信息，由语音芯片还原成声音提示作业人员，直到作业人员正佩戴为止，并每6分钟间隔，单片机模块U16输出心跳包数据，通过NB-IOT电路向后台发送一次含有作业人员未正确佩戴安全的数据信息。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，气压检测电路作用是检测作业人员身边的大气气压数据，主要使用气压传感器U14来实现，开机后，单片机模块U16的26引脚输出低电平进入功率管Q11的栅极，于是功率管Q11导通，源极电流流向漏极，并输入到气压传感器U14的2脚，气压传感器U14处于得电工作状态。气压传感器U14得电工作后，开始检测作业人员附近的大气压力(安全帽本体的壳体下侧具有小的开孔和外界大气压力互通)，并将检测到的将大气压力数据通过3、4引脚传输到单片机模块U16的27及29脚，单片机模块U16接收到数据处理后，每6分钟将当前安全帽所在位置的大气压值通过窄带物联网模块U1，经无线网络传递到远端管理后台进行处理，然后经手机APP上或在后台管理界面显示出来现场大气数据。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，本实用新型具有SOS呼叫一键求救功能，当作业人员遇到紧急情况时，可第一时间按下SOS电源开关SK按钮，于是，蓄电池G输出的负极电源进入单片机模块U16的56脚，单片机模块U16的第35脚变成低电平，单片机模块U16检测到低电平后，通过窄带物联网模块U1向远端后台发送一条报警信息，报警信息主要包含报警状态和GPS/北斗定位芯片U2的定位信息，远端后台接收到报警信息后，就能马上知道报警作业人员的具体位置进而进行施救。本实用新型跌落检测电路工作时，单片机模块U16实时读取三轴加速度传感器U15经7、8、12、13、14脚输入的数据(输入到单片机模块U16的21、22、23、24、25脚)，当发生异常、作业人员移动或下降的速度过快(跑步除外，代表摔倒等)超过设定值时，单片机模块U16对数据进行处理后，能通过窄带物联网模块U1向远端后台发送一条报警信息，报警信息主要包含报警状态和GPS/北斗定位芯片U2的定位信息，远端后台接收到报警信息后，就能马上知道报警人员的具体位置进而组织人员进行施救。

图1、2、3、4、5、6、7、8中所示，本实用新型可扩展使用，实现巡检路线规划功能和电子围栏功能，后台管理人员能提前规划作业人员的巡检路径，设置某些区域巡检内容，经语音电路提醒作业人员操作及注意事项。实现原理是，后台管理人员在电子地图上规划一条线图，操作人员佩戴安全后，安全帽内GPS/北斗定位芯片将检测的作业人员实时地理位置数据，经窄带物联网模块U1发送给后台服务器，由后台服务器得出当前操作人员是否与这条规划线路一致，操作人员是否按照规划好的线路进行巡检，如果和规划路径相差太大，后台服务器输出提示信息经窄带物联网模块U1传递给单片机模块U16，通过语音芯片U12处理后，扬声器播放路径偏航信息提示作业人员。本实用新型还能扩展实现工作考勤功能，其原理及功能类似电子围栏，即作业人员所佩戴的安全帽在考勤时间内，出现在规定的电子围栏区域，就算完成自动考勤，主要利用了安全帽每隔6分钟向服务器上报一次定位消息，后台通过接收到安全帽的定位数据，与电子围栏位置数据对比而实现了考勤功能。本实用新型各元件型号在电路图中已经详细标注，此处不再做赘述。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.多功能安全帽，包括安全帽本体、锂蓄电池、充电插座、电源开关；其特征在于还具有数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路；所述安全帽本体上端有壳体；所述锂蓄电池、充电插座、电源开关、数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路安装在壳体内；所述蓄电池电源两端和数据处理电路、NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路的电源输入两端分别电性连接；所述NB-IOT电路、语音电路、定位电路、配戴检测电路、跌落检测电路、气压检测电路的信号端和数据处理电路的六路信号端口分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，数据处理电路包括型号STM32F103RBT6的单片机模块、电阻、无极性电容，其间经电路板布线连接；单片机模块的PB1端口28脚和第一只电阻一端连接；单片机模块的BOOT0端口60脚和第二只电阻一端连接；单片机模块的NRST端口7脚和第三只电阻一端，第一只电容一端连接；第三只电阻另一端和第二只电容一端，单片机模块的V-BAT端口1脚、VDD-1端口32脚、VDD-2端口48脚、VDD-3端口64脚、VDD-4端口19脚、VDDA端口13脚，第三只电容C56一端连接；第三只电容另一端和第二只电容另一端，第一只电容另一端，第一只电阻另一端，第二只电阻另一端，单片机模块的VSS-1端口31脚、VSS-2端口47脚、VSS-3端口63脚、VSS-4端口18脚、VSSA端口12脚连接；单片机模块的PB14端口56脚和一只SOS电源开关一端连接，SOS电源开关另一端接地。

3.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，NB-IOT电路包括型号BC28JC-02-B5的窄带物联网模块、电阻、无极性电容、天线模组，其间经电路板布线连接；第一只电阻一端和窄带物联网模块的VBAT端口43脚及42脚，第一只电容、第二只电容、第三只电容一端，窄带物联网模块的SIM端口14脚，第四只电容一端连接；第一只电阻另一端和第五只电容一端，窄带物联网模块的NB-RST端口15脚连接；第一只电容、第二只电容、第三只电容另一端和窄带物联网模块的GND端口41脚、40脚、37脚、36脚、34脚、27脚、1脚，第四只电容另一端，窄带物联网模块的SIM-端口10脚，第五只电容另一端，天线模组一端连接；窄带物联网模块的RXD端口17脚、TXD端口18脚和第二只电阻一端，第三只电阻一端分别连接；窄带物联网模块的RF-ANT端口35脚和天线模组另一端连接。

4.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，语音电路包括型号SYN6288的语音转换芯片、无极性电容、电阻、NPN三极管、电解电容、扬声器，其间经电路板布线连接；电解电容正极和第一只无极性电容、第二只无极性电容、第三只无极性电容、第四只无极性电容、第五只无极性电容、第六只无极性电容、第七只无极性电容一端，第一只电阻一端，第二只电阻一端，语音转换芯片的VDDP端口10脚、VDDIO1端口6脚、VDDIO2端口20脚、REGOUT端口22脚、CVDD端口21脚、VDDA端口26脚、VDDIO0端口2脚连接；语音转换芯片的VSSPP端口8脚及12脚、VSSIO1端口7脚、VSSIO2端口17脚、CVSS端口18脚、VSSA端口23脚、VSS端口16脚、VSSIO0端口3及1脚，第一只无极性电容、第二只无极性电容、第三只无极性电容、第四只无极性电容、第五只无极性电容、第六只无极性电容、第七只无极性电容另一端，电解电容负极，第八只无极性电容一端，NPN三极管发射极，第九只无极性电容及第十只无极性电容一端连接；第一只电阻一端和第八只无极性电容另一端，语音转换芯片的RST端口19脚连接；语音转换芯片的XIN端口24脚、XOUT端口25脚和第九只无极性电容另一端，晶振第一个接线端，第十只无极性电容另一端，晶振的第二个接线端分别连接；语音转换芯片的RXD端口28脚和第二只电阻另一端，NPN三极管集电极连接；第三只电阻一端和NPN三极管基极连接；扬声器两端和语音转换芯片的BPO端口9脚、BN0端口11脚分别连接。

5.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，定位电路包括型号L76C的北斗/GPS定位芯片、天线、电阻、无极性电容、电感，其间经电路板布线连接，定位芯片的GND端口10脚、12脚、1脚，天线一端，第一只电容一端，第二只电容一端接地；天线另一端和第三只电容一端，电感一端连接，电感另一端和第一只电阻一端连接；第一只电阻另一端和定位芯片的VCC–RF端口14脚连接；第三只电容另一端和定位芯片的RF-IN端口11脚连接；第二只电阻一端和第三只电阻一端连接；第三只电阻另一端和第一只电容另一端，定位芯片的RESET端口9脚连接；定位芯片的V-BAKP端口6脚和第二只电阻另一端、第二只电容另一端连接。

6.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，配戴检测电路包括型号APDS-9930的红外发射接收组件模块成品、电阻、电解电容，其间经电路板布线连接，红外发射接收组件模块的VDD端口8脚和第一只电解电容及第二只电解电容正极，红外发射接收组件模块的EDA端口5脚连接；红外发射接收组件模块的GND端口6脚和两只电解电容负极连接。

7.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，跌落检测电路包括型号ADXL345的三轴加速度传感器模块、无极性电容，其间经电路板布线连接；三轴加速度传感器模块的VDD端口1脚、VS端口6脚和电容一端连接；电容另一端和三轴加速度传感器模块的GND端口2脚、4脚、5脚连接。

8.根据权利要求1所述的多功能安全帽，其特征在于，气压检测电路包括型号BMP280的气压传感器模块、电容、电阻，其间经电路板布线连接；气压传感器模块的VDD端口8脚、VDIO端口6脚，电容一端，第一只电阻及第二只电阻一端，气压传感器模块的CSB端口2脚，功率管的漏极连接；气压传感器模块的SDI端口3脚、SCK端口4脚和第一只电阻及第二只电阻另一端分别连接；功率管源极和第四只电阻一端连接；功率管栅极和第四只电阻另一端、第三只电阻一端连接。

Images