一种智能安全帽和智能安全帽的控制方法

技术领域

本发明涉及一种穿戴式安全设备，尤其是指一种智能安全帽和智能安全帽的控制方法。

背景技术

在进行工程作业过程中，为了施工人员的人身安全，安全帽的佩戴是十分必要的，但是传统安全帽大多只具备单一的防撞击功能，对于施工现场常见危险的预警功能和施工人员的安全信息反馈功能均未实现。

公开于2019年8月30日公开号为110179198A的中国专利中在传统安全帽的基础上加入了预警装置，可在预设的危险区域内检测施工人员是否佩戴安全帽，并提示施工人员佩戴好安全帽，但是其预警的情况较为单一，只针对是否佩戴安全帽来进行预警，对于施工场地中常见的触电危险等无有效预警措施。

公开于2020年8月7日公开号为111493441A的中国专利做出了进一步的改进，增加了对施工人员的监控功能，并且扩大了预警功能所预警的危险种类，但是其对于定位信息以及采集到的周围环境数据的运用并不到位，只单单用于风险规避，且只关注于环境因素带来的危险，并未重视施工人员自身的身体健康问题，且不具备通讯功能，在事故发生时，监测管理人员很难直接联系到施工人员并了解情况。而且施工现场大多人员散乱，监测管理人员很难根据工程需要有序的调动人员，施工人员的基数大，监测管理人员也很难实时监督每个施工人员的工作。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种智能安全帽和智能安全帽的控制方法，以解决上述背景技术中提到的对施工人员的信息收集困难，且不能对施工人员及施工现场危险情况作出及时的预警的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种智能安全帽，包括帽体，所述帽体设有主控模块、数据采集模块和报警模块，所述主控模块位于帽体内部，用于接收数据采集模块收集到的数据信息并做出相应处理判断；所述数据采集模块包括定位模块和状态检测模块，所述状态检测模块包括离线状态检测电路和静默状态检测电路，所述离线状态检测电路和静默状态检测电路均与主控模块连接；所述定位模块与主控模块连接，所述定位模块用于获取使用者的实时地理位置；所述报警模块与主控模块连接，所述报警模块用于在接收到主控模块发出的报警指令时对使用者进行示警。

上述方案的有益效果为：在开机后可以进行自检，确保智能安全帽的信号能够发送至监测管理人员处。数据采集模块实时收集各项数据，主控模块直接处理判断所收集到的数据，并控制报警模块及时示警，监测行为全程自动化，提高危险规避效率，且实时收集使用者的地理位置，方便监测管理人员监督工作和调动工作的开展。

进一步的，所述定位模块，包括微处理器和GPS定位器，所述微处理器包括工作区域获取模块和运动轨迹算法模块，所述工作区域获取模块与主控模块连接，所述微处理器通过工作区域获取模块划分出工作区域；所述GPS定位器与主控模块连接，所述GPS定位器用于得到使用者的定位点，所述运动轨迹算法模块与GPS定位器连接，所述微处理器通过运动轨迹算法模块将使用者的定位点拟合为轨迹线。

上述方案的有益效果为：根据不同的工作地点自动划分工作区域，且可实时判断施工人员的位置是否处于所划定的工作区域内，防止施工人员有越界行为，增加监管力度，在事故发生后，可以根据使用者的轨迹线来寻找推测事故发生的原因。

所述数据收集模块还包括有监测模块，所述监测模块与主控模块连接，所述监测模块包括传感检测模块、视频模块和通讯模块，所述传感检测模块、视频模块和通讯模块均与主控模块连接；所述传感检测模块包括若干个传感单元，所述传感单元包括红外探测传感器、第二加速度传感器和非接触式电压传感器；所述视频模块包括摄像头和存储器，所述摄像头与存储器相连接，所述摄像头采集到的外部环境数据存储于存储器中，所述存储器与主控模块连接，所述存储器存储的外部环境数据在主控模块控制下通过通讯模块发送至监测管理人员处；所述通讯模块包括语音单元和无线通讯终端。

上述方案的有益效果为：智能安全帽可以与监测管理人员进行通讯，且摄像头所采集到的数据被保存在存储器中，在事故发生后可以被调用来查找事故原因，无线通讯终端则支持了监测管理人员实时获取智能安全帽所采集到的所有数据信息，进一步方便管理。

进一步的，所述帽体还设有人员健康监测模块，所述人员健康监测模块均与主控模块连接，所述人员健康监测模块包括红外非接触测温模块和跌倒检测模块，所述跌倒检测模块包括跌倒检测模块处理器、第一加速度传感器和倾斜度传感器，所述第一加速度传感器和倾斜度传感器均与跌倒检测模块处理器连接，所述跌倒检测模块处理器包括跌倒检测算法模块，所述跌倒检测模块处理器通过跌倒检测算法模块获取第一加速度传感器和倾斜度传感器的数据来判断使用者是否跌倒。

上述方案的有益效果为：关注了使用者自身的身体健康，在使用者体温出现异常和有跌倒情况出现时，智能安全帽可自动发出报警声，以提醒使用者注意自身健康安全，或是提示救助人员跌倒人员的位置。

进一步的，一种智能安全帽的控制方法，适用于上述智能安全帽，包括以下步骤：

主步骤一，主控模块、定位模块、状态检测模块和报警模块初始化，执行智能安全帽状态监测子步骤；

主步骤二，主控模块激活帽体内数据采集模块，执行定位检测子步骤。

上述方案的有益效果为：在开始工作前先对智能安全帽的状态做出判断，保证了智能安全帽处于可以正常通信的状态，保证数据传输正常，防止智能安全帽出现问题而导致的对使用者示警不及时或对受伤的使用者救助不及时的问题出现。确定状态正常后，将使用者限定在工作区域内。

进一步的，主步骤一中所述智能安全帽状态监测子步骤为：状态检测模块内离线状态监测电路判断智能安全帽是否处于离线状态，静默状态监测电路判断智能安全帽是否处于静默状态，若判断出智能安全帽处于离线状态或是处于静默状态时，主控模块向报警模块发出报警指令，报警模块发出相应警报声，提示使用者智能安全帽故障，需重启或检修；其他情况下，正常使用智能安全帽。

上述方案的有益效果为：智能安全帽可以进行自检，若处于无法发送信号的状态即可报警，提示使用者重启或检修智能安全帽，保证智能安全帽能正常发挥作用。

进一步的，主步骤二中所述定位检测子步骤：定位模块划分出工作区域并将工作区域数据传入主控模块中，GPS定位器实时获取使用者的地理位置，定位模块将GPS定位器检测到的定位点数据传输至主控模块中，若检测到使用者的定位点处于定位模块划分的工作区域内，智能安全帽正常工作；若使用者的定位点不处于工作区域内，则主控模块对报警模块发出报警指令，报警模块工作，对使用者发出警告。

上述方案的有益效果为：将使用者限定在工作区域内，防止有施工人员在工作时间内越界，保证施工人员的工作可以有序认真的执行。

进一步的，主步骤二中，主控模块激活帽体内数据采集模块后，还执行安全监测子步骤：检测是否佩戴智能安全帽的红外探测传感器、检测是否遭到撞击的第二加速度传感器和非接触式电压传感器初始化，当检测到使用者没有佩戴智能安全帽的情况，或是检测到智能安全帽遭到了撞击，或者是在使用者进入带电区并靠近高压区域时，主控模块向报警模块发出报警指令，报警模块发出相应报警声；其他情况下，智能安全帽正常工作。

上述方案的有益效果为：智能安全帽实时监测周围危险因素，在危险发生前及时提醒使用者，减少了事故发生的概率。

进一步的，主步骤二中，主控模块激活帽体内数据采集模块后，还执行事故通讯子步骤：当监测模块内传感检测模块数据出现异常时，监测管理人员向智能安全帽的主控模块发送通讯请求信号，主控模块将视频模块采集到的视频数据信息通过无线通讯终端实时发送至监测管理人员处，监测管理人员通过收到的视频数据信息对使用者的状态进行判断，并决定是否开展救助工作，若监测管理人员决定进行救助，则监测管理人员将通过视频模块采集到的实时视频数据确定具体的救助方案并通过语音单元分配救助工作。

上述方案的有益效果为：在事故发生时，监测管理人员可直接通过智能安全帽的视频模块实时得到事故现场情况，可以根据具体情况更好的开展救助工作。

进一步的，主步骤二中，主控模块激活帽体内数据采集模块后，还执行人员健康监测子步骤：红外非接触测温模块实时检测作业人员的体温，若检测到的体温数据出现异常，则主控模块向报警模块发出报警指令，报警模块发出相应报警声；当帽体内加速度传感器和倾斜度传感器的数据出现剧烈变化时，将加速度传感器和倾斜度传感器得到的数据通过跌倒检测算法整理判断来确定使用者是否跌倒，若判断出使用者处于跌倒的状态，则主控模块向报警模块发送报警指令，报警模块发出相应报警声，若出现错误判断，使用者通过报警模块的开关按键关闭报警声。

上述方案的有益效果为：掌握使用者的健康状况，在体温异常或者是跌倒时，发出报警声来寻求帮助，且支持自主关闭报警声，防止出现误判，影响使用者工作。

本发明的有益效果是：

本发明可根据不同工作地点划分工作区域并实时定位使用者位置，智能安全帽将使用者的位置信息发送至监测管理人员处，方便了监测管理人员监督和调动工作的进行，且可自动检测使用者是否处于工作区域内，若不在则会自动发出报警声，可以将使用者限制在工作区域内，也减轻了监测管理人员的监督压力。且本发明不仅仅关注于使用者佩戴智能安全帽的部位可能接触到的危险，还关注了使用者自身的健康安全问题，在使用者体温异常或者处于跌倒状态时，都会有相应报警声发出。本发明还设置有通讯功能，在日常工作中，监测管理人员可以对使用者进行远程的语音指导，在事故发生时可以通过摄像头来获取事故现场信息，以方便安排救助工作，提高了救助效率。且所有的采集到的数据均保存在数据库中，在调查事故原因时可调用检查历史数据，可以快速方便的找出事故原因。

附图说明

图1为本发明所述的实施例1中所述智能安全帽模块示意图；

图2为本发明所述的实施例1中所述数据采集模块示意图；

图3为本发明所述的实施例1中所述人员健康监测模块示意图；

图4为本发明所述的实施例1中所述智能安全帽的控制方法使用流程图。

其中：1、主控模块，2、数据采集模块，3、报警模块，4、状态检测模块，4-1、离线状态检测电路，4-2、静默状态检测电路，5、定位模块，6、监测模块，7、人员健康监测模块，7-1、红外非接触测温模块，7-2、跌倒检测模块，7-2-1、跌倒检测模块处理器，7-2-1a、跌倒检测算法模块，7-2-2、第一加速度传感器，7-2-3、倾斜度传感器，8、微处理器，8-1、工作区域算法模块，8-2、运动轨迹算法模块，9、GPS定位器，10、传感检测模块，10-1、传感单元，10-1-1、红外探测传感器，10-1-2、第二加速度传感器，10-1-3、非接触式电压传感器，11、视频模块，11-1、摄像头，11-2、存储器，12、通讯模块，12-1、语音单元，12-2、无线通讯终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例1：

如图1所示，一种智能安全帽，包括帽体，所述帽体前端设有四个按键，分别为智能安全帽的开机键，手动报警键、报警取消键和灯光按键。所述帽体设有主控模块1、数据采集模块2和报警模块3。所述主控模块1位于帽体内部，主控模块用于接收数据采集模块2收集到的数据信息并做出相应处理判断，主控模块中有监测管理人员事先设置好的报警规则和报警指令，当收集到的数据显示相应报警规则被触发，主控模块会向报警模块发送相应的报警指令，所述报警规则和报警指令可以通过监测管理人员进行修改。所述数据采集模块2包括定位模块5和状态检测模块4，所述状态检测模块4包括离线状态检测电路4-1和静默状态检测电路4-2，所述离线状态检测电路4-1和静默状态检测电路4-2均与主控模块1连接，在智能安全帽开机后，为了保证智能安全帽能够正常工作，先进行自检，判断是否出现离线状态或是静默状态，若处于这两种状态之一，则报警提示使用者重启或者检修智能安全帽，保证了智能安全帽所采集到的数据可以顺利发送至监测管理人员处；所述定位模块5，与主控模块1连接，所述定位模块5用于获取使用者的实时地理位置，使用者的地理位置信息数据会存储在监测管理人员处的数据库中，监测管理人员可以更加清楚地掌握使用者的工作路线。所述报警模块3与主控模块1连接，所述报警模块3用于在接收到主控模块1发出的报警指令时对使用者进行示警，报警模块3中设置有相应的报警语音，根据主控模块1发出的不同的报警指令发出不同的报警语音。

所述定位模块5，包括微处理器8和GPS定位器9，所述微处理器包括工作区域获取模块8-1和运动轨迹算法模块8-2。所述工作区域获取模块8-1与主控模块1连接，在划分工作区域前，监测管理人员会将工作场地的电子施工图纸信息传入智能安全帽中，再由微处理器8在电子施工图纸的基础上通过工作区域获取模块8-1划分出使用者具体的工作区域。所述GPS定位器9与微处理器8连接，用于得到使用者的定位点，再将使用者的定位点信息传入微处理器中，由微处理器8通过运动轨迹算法模块8-2将使用者的定位点拟合为轨迹线，监测管理人员可以通过查看轨迹线来判断使用者的工作状态，在事故发生后也可以通过查看使用者的轨迹线来快速寻找事故发生的原因。

具体的，如图2所示，所述数据收集模块2还包括有监测模块6，所述监测模块6与主控模块1连接，所述监测模块6包括传感检测模块10、视频模块11和通讯模块12，所述传感检测模块10、视频模块11和通讯模块12均与主控模块1连接。所述传感检测模块10包括三个传感单元10-1，所述传感单元10-1包括红外探测传感器10-1-1、第二加速度传感器10-1-2和非接触式电压传感器10-1-3，所述红外探测传感器10-1-1检测使用者是否佩戴了智能安全帽，而第二加速度传感器10-1-2检测使用者佩戴智能安全帽后是否收到碰撞，非接触式电压传感器10-1-3则检测使用者是否接近了带电区的高压区域，所述红外探测传感器10-1-1、第二加速度传感器10-1-2和非接触式电压传感器10-1-3再将检测数据实时传输给主控模块1，主控模块1判断这些数据是否触发了设置好的报警规则。所述视频模块11包括摄像头11-1和存储器11-2，所述摄像头11-1与存储器11-2相连接，所述摄像头11-1采集到的外部环境数据存储于存储器11-2中，存储器中的数据可以传输至监测管理人员处，当没有无线网络时，数据存储于存储器中，一旦有无线网络后，数据就被上传至监测管理人员处，监测管理人员可以调取查看历史视频信息。摄像头11-1也可以被运用于事故发生时的救助工作中，监测管理人员在开展救助工作时通过摄像头11-1来获取事故现场的环境信息，再进行具体救助工作的部署。所述通讯模块12包括语音单元12-1和无线通讯终端12-2，在事故发生时，也可以通过语音单元12-1对使用者进行自救指导，平时工作中若需要根据具体工程调动人员，也不需要实地安排，可以通过语音单元12-1直接部署工作安排。

具体的，如图3所示，所述帽体还包括人员健康监测模块7，所述人员健康监测模块7均与主控模块1连接，所述人员健康监测模块7包括红外非接触测温模块7-1和跌倒检测模块7-2。红外非接触测温模块7-1实时检测使用者的体温，由于体温的升高在一小段幅度内很难被发现，一旦红外非接触测温模块7-1的检测数据出现异常，主控模块1发出报警指令后，使用者可以意识到自己的身体状况出现了状况。所述跌倒检测模块7-2包括跌倒检测模块处理器7-2-1、第一加速度传感器7-2-2和倾斜度传感器7-2-3，所述第一加速度传感器7-2-2和倾斜度传感器7-2-3与跌倒检测模块处理器7-2-1连接，所述跌倒检测模块处理器7-2-1包括跌倒检测算法模块7-2-1a，所述跌倒检测模块处理器7-2-1通过跌倒检测算法模块7-2-1a整理第一加速度传感器7-2-2和倾斜度传感器7-2-3的数据来判断使用者是否跌倒。

如图4所示，本发明还提供一种智能安全帽的控制方法，包括以下步骤：

主步骤一，主控模块1、定位模块5、状态检测模块4和报警模块3初始化，执行智能安全帽状态监测子步骤；

主步骤二，主控模块1激活帽体内数据采集模块2，执行定位检测子步骤。

主步骤一中所述智能安全帽状态监测子步骤为：状态检测模块5内离线状态监测电路5-1判断智能安全帽是否处于离线状态，静默状态监测电路5-2判断智能安全帽是否处于静默状态，若判断出智能安全帽处于离线状态或是处于静默状态时，主控模块1向报警模块3发出报警指令，报警模块3发出相应警报声，提示使用者智能安全帽故障，需重启或检修；其他情况下，正常使用智能安全帽。

主步骤二中所述定位检测子步骤：定位模块5划分出工作区域并将工作区域数据传入主控模块1中，GPS定位器9实时获取使用者的地理位置，定位模块5将GPS定位器9检测到的定位点数据传输至主控模块1中，若检测到使用者的定位点处于定位模块5划分的工作区域内，智能安全帽正常工作；若使用者的定位点不处于工作区域内，则主控模块1对报警模块3发出报警指令，报警模块3工作，对使用者发出警告。

主步骤二中，主控模块1激活帽体内数据采集模块2后，还执行安全监测子步骤：检测是否佩戴智能安全帽的红外探测传感器10-1-1、检测是否遭到撞击的第二加速度传感器10-1-2和非接触式电压传感器10-1-3初始化，当检测到使用者没有佩戴智能安全帽的情况，或是检测到智能安全帽遭到了撞击，又或者是在使用者进入带电区并靠近高压区域时，主控模块1向报警模块3发出报警指令，报警模块3发出相应报警声；其他情况下，智能安全帽正常工作。

主步骤二中，主控模块1激活帽体内数据采集模块2后，还执行事故通讯子步骤：当监测模块内传感检测模块数据出现异常时，监测管理人员向智能安全帽的主控模块1发送通讯请求信号，主控模块1将视频模块11采集到的视频数据信息通过无线通讯终端12-2实时发送至监测管理人员处，监测管理人员通过收到的视频数据信息对使用者的状态进行判断，并决定是否开展救助工作，若监测管理人员决定进行救助，则监测管理人员将通过视频模块11采集到的实时视频数据确定具体的救助方案并通过语音单元12-1分配救助工作。

主步骤二中，主控模块1激活帽体内数据采集模块2后，还执行人员健康监测子步骤：红外非接触测温模块7-1实时检测作业人员的体温，若检测到的体温数据出现异常，则主控模块1向报警模块3发出报警指令，报警模块3发出相应报警声；当帽体内加速度传感器和倾斜度传感器的数据出现剧烈变化时，将加速度传感器和倾斜度传感器得到的数据通过跌倒检测算法整理判断来确定使用者是否跌倒，若判断出使用者处于跌倒的状态，则主控模块1向报警模块3发送报警指令，报警模块3发出相应报警声，若出现错误判断，使用者通过报警模块3的开关按键关闭报警声。

实施例2：

在执行事故通讯子步骤时，在通过语音单元12-1分配救助工作时，监测管理人员可以通过文字键入的方式来传递具体工作安排，监测管理人员所键入文字在通过TTS设备处理后将被转换为语音数据，之后再通过无线通讯终端12-2传输至智能安全帽中，并进一步被送入语音单元12-1，所述语音数据将通过语音播报的形式传达给智能安全帽的使用者。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。