智能安全帽的制作方法
【專利摘要】一種智能安全帽，在殼體里設(shè)置單片機以及與單片機連接的BD/GPS模塊、錄像抓拍單元、LED照明單元、高壓檢測單元、加速度傳感芯片、CDMA/GSM模塊、音頻編解碼芯片，音頻編解碼芯片連接數(shù)字功放和MIC，數(shù)字功放連接喇叭，CDMA/GSM模塊連接SIM卡座，在殼體上設(shè)置與單片機連接的電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)、語音對講開關(guān)和TF/SD卡座，在殼體前面設(shè)置LED燈和攝像頭，LED燈與LED照明單元連接，攝像頭與錄像抓拍單元連接。本實用新型在普通安全帽原有防護功能的基礎(chǔ)上，把照明、數(shù)字對講、定位、考勤、撞擊報警、高壓報警、錄音錄像、抓拍、是否佩戴狀態(tài)識別等多種功能整合到安全帽上，為工作人員提供了極大便利和安全保障，也為管理人員提供了多種簡潔有效的管理手段。
【專利說明】
智能安全帽
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實用新型涉及一種智能安全帽，是一種增加了新的功能并且安全性能更高的安全帽。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前，市場已有安全帽的功能僅限于對頭部的保護功能，很少涉及其它使用功能，且防護性能低下；要求佩戴人員不在管理視線內(nèi)是否佩戴也無從知曉，這樣對安全管理而言是非常困難的。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本實用新型的目的是提供一種智能安全帽，克服現(xiàn)有安全帽功能單一的缺陷，能更方便地對要求佩戴安全帽的人員的統(tǒng)一管理。
[0007]本實用新型的目的是以如下方式實現(xiàn)的:該智能安全帽包括殼體，在殼體的夾層里裝置電池，另外在殼體里設(shè)置單片機以及與單片機連接的BD/GPS模塊、錄像抓拍單元、LED照明單元、高壓檢測單元、加速度傳感芯片、CDMA/G SM模塊、音頻編解碼芯片，在殼體里設(shè)置與音頻編解碼芯片連接的數(shù)字功放，音頻編解碼芯片連接MIC，數(shù)字功放連接喇叭，CDMA/GSM模塊連接SIM卡座，在殼體上設(shè)置與單片機連接的電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)、語音對講開關(guān)和TF/SD卡座，在殼體前面設(shè)置LED燈和攝像頭，LED燈與LED照明單元連接，攝像頭與錄像抓拍單元連接。
[0008]在殼體頂部的夾層里裝置電池，殼體的前部有帶夾層的帽檐，在帽檐的夾層里裝置主控電路板，在主控電路板上裝置高壓檢測單元、CDMA/GSM模塊、單片機、LED照明單元、錄像抓拍單元、BD/GPS模塊、加速度傳感芯片、語音單元、MIC、TF/SD卡座、SIM卡座、電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)和語音對講開關(guān)，語音單元由音頻編解碼芯片和數(shù)字功放構(gòu)成，TF/SD卡座里裝置TF卡，SIM卡座里裝置S頂卡，電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)和語音對講開關(guān)的按鈕外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中間位置凸起部分裝置LED燈和攝像頭，在殼體內(nèi)兩側(cè)設(shè)置喇叭，LED燈、攝像頭和喇叭通過導(dǎo)線與主控電路板連接。
[0009]高壓檢測單元由輻射接收部件、放大電路、帶通濾波電路、采樣電路構(gòu)成，輻射接收部件的輸出端接放大電路輸入端，放大電路輸出接帶通濾波電路輸入端、帶通濾波電路輸出端接采樣電路輸入端，采樣電路輸出端接單片機。
[0010]磁場感應(yīng)天線為輻射接收部件，場效應(yīng)管和外圍阻容元件組成高阻輸入放大電路，高阻輸入放大電路的輸出端接由第一運算放大器和阻容元件組成的第二級放大電路，高阻輸入放大電路和第二級放大電路構(gòu)成放大電路;第二運算放大器和外圍阻容元件組成低通濾波器，第三運算放大器和外圍阻容元件組成高通濾波器，低通濾波器和高通濾波器串接后組成帶通濾波電路;整流二極管、濾波電容和一對分壓電阻組成分壓采樣電路，分壓電阻之間的接點作為采樣輸出端連接到單片機的接口。
[0011]本實用新型既有防護功能，同時又能實現(xiàn)照明、語音對講、定位、考勤、是否佩戴狀態(tài)識別、撞擊或自由墜落報警、高壓電路附近越過安全區(qū)域報警、錄音錄像以及拍照等功能，這樣能確保實時掌握佩戴安全帽人員的一些實時信息，并能隨時和佩戴人員相互溝通。具體如下:
[0012]a.照明功能:利用LED燈發(fā)光，能提供照明。
[0013]b.對講功能:通過語音編碼芯片對聲音進行采集，打包壓縮成文件，利用CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道經(jīng)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)至接收方，然后將文件解壓并還原成聲音。
[0014]c.定位功能:利用BD/GPS模塊接收衛(wèi)星信號，對安全帽的位置信息解析后打包成文件，通過CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳至服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析，再通過后臺“定位考勤管理系統(tǒng)”得到安全帽的位置信息。
[0015]d.考勤功能:利用定位功能原理進一步對佩戴安全帽人員進行跟蹤，再通過“定位考勤管理系統(tǒng)”對工作區(qū)域設(shè)置而得到人員的到崗或離崗信息，從而實現(xiàn)對人員的考勤功會K。
[0016]e.狀態(tài)識別功能:通過加速度傳感芯片采集安全帽運動數(shù)據(jù)、與水平方向夾角的數(shù)據(jù)，打包壓縮成文件后通過CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳至服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析，再通過后臺“管理系統(tǒng)”得到安全帽的狀態(tài)信息，根據(jù)安全帽是否長時間靜止不動、與水平夾角是否超過設(shè)定數(shù)值，從而判斷安全帽是否被佩戴到人員頭上，如果判斷某個安全帽沒有佩戴，管理系統(tǒng)則會發(fā)出報警信號。
[0017]f.撞擊或自由墜落報警功能:通過加速度傳感芯片采集安全帽的瞬間撞擊或自由墜落數(shù)據(jù)，打包壓縮成文件后通過CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳至服務(wù)器進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)撞擊力的數(shù)值是否超過設(shè)定范圍來判斷安全帽是否受到撞擊、根據(jù)自由墜落的下降速度是否超過設(shè)定范圍來判斷安全帽是否發(fā)生墜落。如果判斷到某個安全帽受到撞擊或自由墜落，則會通過后臺的“管理系統(tǒng)”發(fā)出報警信號，從而實現(xiàn)安全事故第一時間被發(fā)現(xiàn)以便能及時得到救護的效果。
[0018]g.高壓報警功能:當(dāng)安全帽附近有高壓電路時，通過磁場感應(yīng)天線檢測采集電磁場輻射信號，高壓檢測單元將強度數(shù)據(jù)輸入到單片機，并根據(jù)單片機設(shè)定的輻射強度參數(shù)判斷安全帽是否越過安全區(qū)域，如果安全帽位置越過高壓電路安全距離，則經(jīng)過語音處理單元發(fā)出語音提示，并將該信息通過CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳至服務(wù)器記錄備案。
[0019]h.錄音錄像功能:通過單片機對攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)進行壓縮打包成視頻流數(shù)據(jù)，或?qū)溈孙L(fēng)的音頻信號采集數(shù)據(jù)進行壓縮打包成音頻流數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)合并經(jīng)本地緩存后通過CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳到服務(wù)器，再由后臺管理系統(tǒng)或客戶端軟件進行音、視頻回放。
[0020]1.拍照功能:通過對攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)進行壓縮打包成圖片格式數(shù)據(jù)，經(jīng)CDMA/GSM模塊數(shù)據(jù)通道上傳到服務(wù)器，再由管理系統(tǒng)進行查詢管理。
[0021 ] J.開機自檢功能:每次打開電源開關(guān)，單片機對所有功能單元進行初始化檢測，如某個單元不能正常工作，則由蜂鳴器進行故障報警。
[0022]本實用新型是智能產(chǎn)品，離不開遠程管理系統(tǒng)，“定位考勤管理系統(tǒng)”能實現(xiàn)考勤、報警、通知等功能的自動管理、自動記錄、自動保存。
[0023]本實用新型的有益效果是:(a)在普通安全帽原有防護功能的基礎(chǔ)上，把照明、數(shù)字對講、定位、考勤、撞擊報警、高壓報警、錄音錄像、抓拍、是否佩戴狀態(tài)識別等多種功能整合到安全帽上，既為工作人員提供了極大便利和安全保障，又為管理人員提供了多種簡潔有效的管理手段。(b)目前很多行業(yè)的工作人員作業(yè)時，需要隨身攜帶多個不同用途的工具或設(shè)備，給作業(yè)帶來很大的不便利性和麻煩，也增大了不安全因素。本實用新型把這些不同用途的工具設(shè)備整合到一起，即方便工作人員隨身攜帶也便于保管，同時還能通過資源整合大大降低了設(shè)備投入成本。(C)本實用新型的撞擊報警功能，能保障工作人員單人作業(yè)時發(fā)生了安全事故時及時告知，及時救護，降低死亡率。
[0024]【附圖說明】:
[0025]圖1是本實用新型的主視圖。
[0026]圖2是本實用新型的左視圖。
[0027]圖3是主控電路板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4是本實用新型的電路圖。
[0029]圖5高壓檢測單元的構(gòu)成圖。
[0030]圖6是高壓檢測單元的具體電路圖。
[0031 ] I 一殼體;2—電池;3—LED燈;4 一主控電路板;5—攝像頭;6—喇叭;7—MIC ； 8—電源開關(guān);9一錄像抓拍開關(guān)；10—照明開關(guān)；11一語音對講開關(guān)；12—高壓檢測單元；13-CDMA/GSM模塊；14一單片機;15—LED照明單元;16—錄像抓拍單元;17—BD/GPS模塊;18—加速度傳感芯片；19 一語音單元;20 — MIC; 21 — TF/SD卡座;22—S頂卡座。
[0032]【具體實施方式】:
[0033]參照圖1?圖3，該智能安全帽包括殼體I，在殼體I頂部的夾層里裝置電池2，殼體I的前部有帶夾層的帽檐，在帽檐的夾層里裝置主控電路板4，在主控電路板4上裝置高壓檢測單元12、CDMA/GSM模塊13、單片機(MCU) 14、LED照明單元15、錄像抓拍單元16、BD/GPS模塊17、加速度傳感芯片18、語音單元19、MIC(麥克風(fēng))7、TF/SD卡座21、S頂卡座22、電源開關(guān)
8、錄像抓拍開關(guān)9、照明開關(guān)10和語音對講開關(guān)11，語音單元19由音頻編解碼芯片和數(shù)字功放構(gòu)成，TF/SD卡座21里裝置TF卡，S頂卡座22里裝置SM卡，電源開關(guān)8、錄像抓拍開關(guān)9、照明開關(guān)10和語音對講開關(guān)11的按鈕外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中間位置凸起部分裝置LED燈3和攝像頭5，在殼體I內(nèi)兩側(cè)設(shè)置喇叭6，LED燈3、攝像頭5和喇叭6通過導(dǎo)線與主控電路板4連接。
[0034]參照圖4，在殼體里設(shè)置單片機以及與單片機連接的BD/GPS模塊、錄像抓拍單元、LED照明單元、高壓檢測單元、加速度傳感芯片、CDMA/G SM模塊、音頻編解碼芯片，在殼體里設(shè)置與音頻編解碼芯片連接的數(shù)字功放，音頻編解碼芯片連接MIC，數(shù)字功放連接喇叭，CDMA/GSM模塊連接SIM卡座，在殼體上設(shè)置與單片機連接的電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)、語音對講開關(guān)和TF/SD卡座，在殼體前面設(shè)置LED燈和攝像頭，LED燈與LED照明單元連接，攝像頭與錄像抓拍單元連接。單片機采用STM32F4系列，圖中標(biāo)注為STM32F4***，其它芯片、模塊等為可以外購的常用元器件。
[0035]參照圖5，高壓檢測單元由輻射接收部件、放大電路、帶通濾波電路、采樣電路構(gòu)成，輻射接收部件的輸出端接放大電路輸入端，放大電路輸出端接帶通濾波電路輸入端、帶通濾波電路輸出端接采樣電路輸入端，采樣電路輸出端接單片機。
[0036]參照圖6，磁場感應(yīng)天線為輻射接收部件，電阻R1、電阻R2、電容Cl、電阻C2、場效應(yīng)管Ql和限流偏置電阻R3組成高阻輸入放大電路，磁場感應(yīng)天線感應(yīng)到的微弱交變信號放大后經(jīng)C3耦合進入第二級放大電路，第二級放大電路由第一運算放大器Al和電阻R7、R8、電容C5組成，電阻R4、R5對電源1/2分壓和C4濾波后經(jīng)電阻R5連接到第二級放大電路輸入端，把輸入電壓提升到1/2電源電壓。電阻1?9、1?10、1?11、1?12、電容06丄7和第二運算放大器42組成低通濾波器，濾除80Hz以上高頻干擾信號，電阻R13、R14、R15、R16、電容C8、C9和第三運算放大器A3組成高通濾波器，濾除35Hz以下的低頻干擾信號。低通濾波器和高通濾波器串接后組成帶通濾波電路，經(jīng)濾波后的信號通過整流二極管Dl整流，濾波電容ClO濾除雜波后變成直流電壓，隨天線感應(yīng)到的交變信號的強弱變化而變化，整流二極管Dl、濾波電容ClO和一對分壓電阻R17、R18組成采樣電路，經(jīng)分壓電阻R17、R18分壓后的直流電壓信號輸出到單片機的ADC接口進行采樣處理。根據(jù)采樣電壓值的大小，單片機可判斷出AC220-500V、10KV、35KV等不同級別的高壓線路接近情況。常態(tài)情況下，場效應(yīng)管Ql柵極高阻輸入形成漏電流，Ql沒有交變信號輸出。因交流電源線在四周將形成交變電場，當(dāng)磁場感應(yīng)天線靠近220V或以上的交變電源線路時，將感應(yīng)出相應(yīng)交變電壓加到Ql柵極，經(jīng)放大濾波處理后用于高壓無接觸檢測。
【主權(quán)項】
1.一種智能安全帽，包括殼體，其特征在于:在殼體的夾層里裝置電池，另外在殼體里設(shè)置單片機以及與單片機連接的BD/GPS模塊、錄像抓拍單元、LED照明單元、高壓檢測單元、加速度傳感芯片、CDMA/GSM模塊、音頻編解碼芯片，在殼體里設(shè)置與音頻編解碼芯片連接的數(shù)字功放，音頻編解碼芯片連接MIC，數(shù)字功放連接喇叭，CDMA/GSM模塊連接S頂卡座，在殼體上設(shè)置與單片機連接的電源開關(guān)、錄像抓拍開關(guān)、照明開關(guān)、語音對講開關(guān)和TF/SD卡座，在殼體前面設(shè)置LED燈和攝像頭，LED燈與LED照明單元連接，攝像頭與錄像抓拍單元連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能安全帽，其特征在于:在殼體(I)頂部的夾層里裝置電池(2)，殼體(I)的前部有帶夾層的帽檐，在帽檐的夾層里裝置主控電路板(4)，在主控電路板(4)上裝置高壓檢測單元(12)、CDMA/GSM模塊(13)、單片機(14)、LED照明單元(15)、錄像抓拍單元(16)、80/6?3模塊(17)、加速度傳感芯片(18)、語音單元(19)、100(7)、1?/30卡座(21)、SIM卡座(22)、電源開關(guān)(8)、錄像抓拍開關(guān)(9)、照明開關(guān)(10)和語音對講開關(guān)(11)，語音單元(19)由音頻編解碼芯片和數(shù)字功放構(gòu)成，TF/SD卡座(21)里裝置TF卡，SIM卡座(22)里裝置S頂卡，電源開關(guān)(8)、錄像抓拍開關(guān)(9)、照明開關(guān)(10)和語音對講開關(guān)(11)的按鈕外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中間位置凸起部分裝置LED燈(3)和攝像頭(5)，在殼體(I)內(nèi)兩側(cè)設(shè)置喇叭(6 )，LED燈(3 )、攝像頭(5 )和喇叭(6 )通過導(dǎo)線與主控電路板(4)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能安全帽，其特征在于:高壓檢測單元由輻射接收部件、放大電路、帶通濾波電路、采樣電路構(gòu)成，輻射接收部件的輸出端接放大電路輸入端，放大電路輸出端接帶通濾波電路輸入端、帶通濾波電路輸出端接采樣電路輸入端，采樣電路輸出端接單片機。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能安全帽，其特征在于:磁場感應(yīng)天線為輻射接收部件，場效應(yīng)管(Ql)和外圍阻容元件組成高阻輸入放大電路，高阻輸入放大電路的輸出端接由第一運算放大器(Al)和阻容元件組成的第二級放大電路，高阻輸入放大電路和第二級放大電路構(gòu)成放大電路；第二運算放大器(A2)和外圍阻容元件組成低通濾波器，第三運算放大器(A3)和外圍阻容元件組成高通濾波器，低通濾波器和高通濾波器串接后組成帶通濾波電路;整流二極管(Dl)、濾波電容(ClO)和一對分壓電阻(R17、R18)組成采樣電路，分壓電阻(R17、R18)之間的接點作為采樣輸出端連接到單片機(14)的接口。
【文檔編號】A42B1/24GK205456337SQ201620084565
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】張昭印, 司呈印
【申請人】張昭印