一種多功能智能安全帽預警系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工人安全防護裝備領域，尤其是涉及一種多功能智能安全帽預警系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]在建筑施工、工廠作業(yè)中廣泛使用安全帽，安全帽可以在佩戴者受到墜落物打擊、碰撞時有效減輕沖擊力，減輕頭部傷害。但是，目前市場流通的安全帽只有單一的保護頭部功能，沒有健康監(jiān)測、跌倒預警、人員識別等功能。隨著無線通信技術、無線傳感技術及計算機技術的發(fā)展，基于生理參數(shù)監(jiān)測等可穿戴設備也得到了快速發(fā)展。市場上健康檢測儀等設備越來越趨向于體積微型化、價格平民化，在建筑施工安全防護裝備領域應用也越來越廣泛。但是，目前尚缺乏一種集成化、多功能化的安全防護裝備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種多功能智能安全帽預警系統(tǒng)及方法，使該安全帽既能夠起到傳統(tǒng)安全帽的安全防護作用，同時又具有實時監(jiān)測人體脈搏信息、體溫生理信息、人體加速度信息和人體角度信息，全方位及時保護施工工地的人員安全。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術手段實現(xiàn)上述技術目的的。
[0005]—種多功能智能安全帽系統(tǒng)，包括安全帽、傳感器模塊、RFID標簽模塊、RFID閱讀器、藍牙傳輸模塊、振動器、電源模塊、手機客戶端和項目部數(shù)據(jù)分析平臺；所述傳感器模塊和振動器連接藍牙傳輸模塊，所述電源模塊連接傳感器模塊、振動器、RFID標簽模塊和藍牙傳輸模塊；
[0006]所述安全帽包括帽襯、帽帶和帽殼，所述帽襯位于帽殼內(nèi)上部，所述帽帶連接帽殼的兩端；
[0007]所述傳感器模塊包括脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器，分別用于采集佩戴者的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息；
[0008]所述RFID標簽模塊包括有源RFID標簽，用于存儲佩戴者個人信息并采集位置信息;
[0009]所述RFID閱讀器用于讀取RFID標簽模塊發(fā)出的個人信息和位置信息，并將信息傳送至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)佩戴者的識別和定位；
[0010]所述藍牙傳輸模塊為藍牙4.0芯片，負責將接收到的由傳感器模塊發(fā)出的信息無線傳輸至手機客戶端；
[0011]所述振動器通過藍牙傳輸模塊接收手機客戶端發(fā)送的激活指令后進行振動，對佩戴者發(fā)出預警提醒；
[0012]所述電源模塊包括可充電鋰電池及開關，用于給各個模塊提供電源；
[0013]所述手機客戶端用于接收、處理藍牙傳輸模塊傳輸?shù)男畔?，并將處理后的信息發(fā)送至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，同時通過藍牙傳輸模塊向振動器發(fā)送激活命令；
[0014]所述項目部數(shù)據(jù)分析平臺用于接收手機客戶端傳遞的信息，作為數(shù)據(jù)的存儲、查詢單元，方便日后數(shù)據(jù)查詢。
[0015]進一步的，所述傳感器模塊和振動器均位于帽帶底部，緊貼佩戴者下巴位置處。
[0016]進一步的，所述電源模塊和RFID標簽模塊均位于安全帽內(nèi)側(cè)頂部空隙處。
[0017]進一步的，所述藍牙傳輸模塊安裝在安全帽內(nèi)側(cè)后方位置處。
[0018]進一步的，所述脈搏傳感器采用KEYES型，所述體溫傳感器采用紅外線溫度傳感器，所述加速度傳感器采用BOSCH型，所述陀螺儀傳感器采用INVENSEN型。
[0019]進一步的，所述有源RFID標簽采用ZTX的2.4G有源遠距離標簽，所述RFID閱讀器采用ZTX的中距離閱讀器。
[0020]進一步的，所述藍牙4.0芯片采用DA14580低功耗芯片；所述振動器采用STF微型振動馬達；所述電源采用PN602025-200微型可充電鋰電池；所述安全帽為普通建筑施工用安全帽。
[0021]—種多功能智能安全帽控制方法，包括如下步驟:
[0022](I)在施工現(xiàn)場布置多個RFID閱讀器，將人員的姓名、性別、工號個人信息輸入至有源RFID標簽，在安全帽中安裝好傳感器模塊、RFID標簽模塊、藍牙傳輸模塊、振動器和電源模塊；在手機客戶端中輸入脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息的標準值區(qū)間；
[0023](2)開啟電源模塊中的開關、手機客戶端和項目部數(shù)據(jù)分析平臺；
[0024](3)當佩戴者進入施工現(xiàn)場后，RFID閱讀器實時接收有源RFID標簽發(fā)出的信息，并通過RFID閱讀器自身的無線信息傳輸功能將信息傳遞至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，顯示該佩戴者的個人信息和位置信息；
[0025](4)脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器、陀螺儀傳感器對安全帽佩戴者進行實時監(jiān)測，將采集到的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息通過藍牙傳輸模塊發(fā)送至手機客戶端；
[0026](5)手機客戶端對收集到的信息與所述脈搏信息和體溫信息的標準值區(qū)間對比分析，若超出標準值區(qū)間則為異常值，認定為危險情況，將處理結果發(fā)送至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，項目部數(shù)據(jù)分析平臺顯示異常值；同時，手機客戶端對接收到的加速度信息和角度信息判斷，若t+Ι時刻的加速度、角度數(shù)據(jù)比t時刻的加速度、角度數(shù)據(jù)大時，并且加速度、角度信息超過加速度信息和角度信息的標準值區(qū)間時，認定為危險情況；將危險情況下的各信息立即通過手機客戶端發(fā)送至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，同時手機客戶端通過藍牙傳輸模塊向振動器發(fā)出激活指令，使之發(fā)出高頻振動，對人員提醒預警。
[0027]進一步的，步驟(I)中所述施工現(xiàn)場按照5米間距呈“三角式”布置多個RFID閱讀器。
[0028]進一步的，步驟(I)中所述脈搏信息標準值區(qū)間為90-140次/min，所述體溫信息標準值區(qū)間為36-37.4°，所述加速度信息標準值區(qū)間為4-6m/s2，所述角度信息的標準值區(qū)間為30-35° ο
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]本發(fā)明所述的多功能智能安全帽預警系統(tǒng)及方法，通過將脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器集成于傳感器模塊中，實時監(jiān)測人體的脈搏信息、體溫生理信息、加速度信息和角度信息，及時掌握人體生理狀況，并通過藍牙傳輸模塊將信息傳遞至手機客戶端進行處理后由項目部數(shù)據(jù)分析平臺發(fā)出激活指令給振動器以進行防跌倒預警；通過設置有源RFID標簽并在施工現(xiàn)場布置RFID閱讀器，實現(xiàn)人員識別和定位的功能；此外，將傳感器模塊和振動器設置于安全帽帽帶的底部，使其與頸部皮膚相接觸更好的監(jiān)測人體生理狀況；為方便安全帽佩戴的舒適，將RFID標簽模塊、電源模塊放置于安全帽內(nèi)側(cè)頂部空隙處。本發(fā)明將多種功能集成于普通安全帽中，使用方便，預警準確，具有良好的市場前景。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的左視圖。
[0032]圖2為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的俯視圖。
[0033]圖3為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的供電連接示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明所述多功能智能安全帽預警系統(tǒng)的結構示意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明所述多功能智能安全帽預警方法流程圖。
[0036]附圖標記說明如下:
[0037]1-安全帽；2_傳感器模塊；3_振動器；4_帽帶；5_藍牙傳輸模塊；6_帽襯；7_帽殼；8-電源模塊；9-RFID標簽模塊。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。
[0039]—種多功能智能安全帽系統(tǒng)，包括安全帽1、傳感器模塊2、RFID標簽模塊9、RFID閱讀器、藍牙傳輸模塊5、振動器3、電源模塊8、手機客戶端和項目部數(shù)據(jù)分析平臺；如圖3所示，所述傳感器模塊2包括脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器，所述傳感器模塊2和振動器3連接藍牙傳輸模塊5，所述電源模塊6連接傳感器模塊2、振動器3、RFID標簽模塊9和藍牙傳輸模塊5 ;
[0040]如圖1和圖2所示，所述安全帽I為普通建筑施工用安全帽，包括帽襯6、帽帶4和帽殼7，所述帽襯6位于帽殼7內(nèi)上部，所述帽帶4連接帽殼7的下部；所述傳感器模塊2和振動器3均位于帽帶4底部，緊貼人體下巴位置處，這樣可使傳感器模塊2、振動器3與頸部皮膚相接觸，以及頸部的加速度、角度信息相對穩(wěn)定，可準確收集頸動脈脈搏信息、體溫信息、加速度信息、角度信息。加之在人體對此處觸覺比較敏感，通過設置振動器2提醒，效果較為理想；所述電源模塊8和RFID標簽模塊9均位于安全帽I內(nèi)側(cè)頂部空隙處，提高安全帽I佩戴的舒適度；所述藍牙傳輸模塊5安裝在安全帽I內(nèi)側(cè)后方位置處。
[0041]如圖4所示，所述傳感器模塊2中，所述脈搏傳感器采用KEYES型，所述體溫傳感器采用紅外線溫度傳感器，所述加速度傳感器采用BOSCH型，所述陀螺儀傳感器采用INVENSEN型；用于采集佩戴者的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息；
[0042]所述RFID標簽模塊9包括有源RFID標簽，采用ZTX的2.4G有源遠距離標簽，其有效識別距離為0-5米，最大識別距離為8米，用于存儲佩戴者個人信息并采集位置信息；
[0043]所述RFID閱讀器為采用ZTX的中距離閱讀器，用于讀取RFID標簽模塊9發(fā)出的個人信息和位置信息，并將信息傳送至項目部數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)佩戴者識別和定位；
[0044]所述藍牙傳輸模塊5為藍牙4.0芯片，采用DA14580低功耗芯片，負責將收集到信息的無線傳輸至手機客戶端；
[0045]所述振動器3采用STF微型振動馬達，用于接收項目部數(shù)據(jù)分析平臺發(fā)出