智能安全帽及智能安全帽系統的制作方法

本發明涉及一種防護裝備，尤其涉及一種用于防護作業人員頭部的裝備，具體來說就是一種智能安全帽及智能安全帽系統。

背景技術：

現有的安全帽不具備一整套的系列防護功能，僅僅具備其中的一種或兩種防護功能，即沒有實現安全帽的智能化。現有的安全帽要么不具備防撞功能，要么不具備高電壓等級安全距離報警功能，要么不具備視頻監控功能，不能對工況以及維修過程不能錄像，要么通信能力跟不上現代通信技術的發展需求，要么不具備GPS定位功能，要么無法與手機通信，無法獲取附近的維修信息。

通過市場需求調研，身處工業生產、建設一線的生產者迫切需要一種新型的具備防撞、防電、支持與手機通信，能夠顯示檢修、生產者位置信息，并支持生產檢修過程的視頻錄像功能的功能齊全的安全帽，以保證自身的安全及作業的順利開展。

技術實現要素：

本發明提供一種智能安全帽及智能安全帽系統，通過帽體內的壓力傳感器和系繩上的拉力傳感器，可以感測智能安全帽是否正確佩戴，利用雷達探頭可以探測作業人員頭部上文是否存在堅硬物體，如果存在堅硬物體可以提醒作業人員注意，利用電場傳感器可以檢測周邊高壓電壓的存在，保證作業人員免受電擊危險，解決現有安全帽功能單一、安全性低，不方便作業人員使用的問題。

本發明的智能安全帽，所述智能安全帽包括：帽體，用于保護作業人員的頭部免受外部物體的撞擊；壓力傳感器，設置于所述帽體內部，用于感測所述帽體對作業人員頭部的壓力；系繩，與所述帽體連接，用于捆扎作業人員的下顎以免智能安全帽脫落；拉力傳感器，與所述系繩連接，用于感測并輸出所述系繩所承受的拉力；檢測器，與所述壓力傳感器和所述拉力傳感器連接，用于檢測所述壓力不為0、所述拉力為0 時，輸出報警指令；以及報警器，與所述檢測器連接，用于接收到所述第一報警指令時發出報警信號。

本發明的智能安全帽系統，包括：多個智能安全帽、與所述智能安全帽一一對應的并與所述第一無線收發器無線連接的多個移動終端、與多個所述移動終端無線連接的云服務平臺。每個所述智能安全帽包括：定位器，設置于所述帽體上，用于定位作業人員的位置，并生成一位置信息；以及第一無線收發器，與所述定位器連接，用于接收并發送作業人員的所述位置信息。移動終端用于接收并轉發作業人員的所述位置信息。云服務平臺用于接收所述位置信息以共享所述位置信息。

本發明的智能安全帽系統，包括：多個智能安全帽、與所述智能安全帽一一對應的并與所述第二無線收發器無線連接的多個移動終端、與多個所述移動終端無線連接的云服務平臺。每個所述智能安全帽包括：攝像頭，設置于所述帽體外部前側，用于拍攝作業人員的作業過程生成一視頻流；存儲器，與所述攝像頭連接，用于存儲所述視頻流；以及第二無線收發器，與所述存儲器連接，用于發送所述視頻流。移動終端用于接收并轉發所述視頻流以供作業人員分析作業過程中的安全漏洞。云服務平臺用于接收所述視頻流以共享所述視頻流。

本發明提供一種智能安全帽及智能安全帽系統，通過帽體內的壓力傳感器和系繩上的拉力傳感器，可以感測智能安全帽是否正確佩戴，降低由于智能安全帽沒有系緊而脫落的風險；利用雷達探頭可以探測作業人員頭部上文是否存在堅硬物體，如果存在堅硬物體可以提醒作業人員注意，防止作業人員不小心抬頭碰到堅硬物體；利用電場傳感器可以檢測周邊高壓電壓的存在，可以提醒作業人員注意，保證作業人員免受電擊危險；利用定位器定位作業人員的工作地點及工作行程，可有效監督無固定工作地點作業人員的工作；通過攝像頭記錄作業人員的操作，一方面事后作業人員可以分析自己作業過程中的不足和漏洞，早日發現問題，排除潛在的安全威脅，也可以與其它作業人員分享作業經驗，另一方面，監管人員可以查看作業人員的工作質量及工作效率，同時也是作業人員責任承擔的依據，本發明提供的智能安全帽具有功能強大、安全可靠的優點，同時方便作業人員作業，并有利于對作業人員的工作監管和績效考核。

應了解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為示例性及闡釋性的，其并不能限制本發明所欲主張的范圍。

附圖說明

下面的所附附圖是本發明的說明書的一部分，其繪示了本發明的示例實施例，所附附圖與說明書的描述一起用來說明本發明的原理。

圖1為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式一的透視示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式二的透視示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式三的透視示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式四的透視示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式五的透視示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式六的透視示意圖；

圖7為本發明實施例提供的一種智能安全帽的佩戴示意圖；

圖8為本發明實施例提供的一種智能安全帽系統的方塊示意圖。

附圖符號說明：

1 帽體 2 壓力傳感器

3 系繩 4 拉力傳感器

5 檢測器 6 報警器

7 緩沖件 8 雷達探頭

9 第一比較器 10 電場傳感器

11 第二比較器 12 定位器

13 第一無線收發器 14 攝像頭

15 存儲器 16 第二無線收發器

100 智能安全帽 200 移動終端

300 云服務平臺

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面將以附圖及詳細敘述清楚說明本發明所揭示內容的精神，任何所屬技術領域技術人員在了解本發明內容的實施例后，當可由本發明內容所教示的技術，加以改變及修飾，其并不脫離本發明內容的精神與范圍。

本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。另外，在附圖及實施方式中所使用相同或類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。

關于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特別指稱次序或順位的意思，也非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關于本文中所使用的方向用語，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本創作。

關于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。

關于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部組合。

關于本文中所使用的用語“大致”、“約”等，用以修飾任何可以微變化的數量或誤差，但這些微變化或誤差并不會改變其本質。一般而言，此類用語所修飾的微變化或誤差的范圍在部分實施例中可為20％，在部分實施例中可為10％，在部分實施例中可為5％或是其他數值。本領域技術人員應當了解，前述提及的數值可依實際需求而調整，并不以此為限。

關于本文中所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此申請的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本申請的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本申請的描述上額外的引導。

圖1為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式一的透視示意圖，如圖1所示，所述智能安全帽包括帽體1、壓力傳感器2、系繩3、拉力傳感器4、檢測器5和報警器6，其中，帽體1用于保護作業人員的頭部免受外部物體的撞擊；壓力傳感器2設置于所述帽體1內部，壓力傳感器2用于感測所述帽體1對作業人員頭部的壓力；系繩3與所述帽體1連接，系繩3用于捆扎作業人員的下顎以免智能安全帽脫落；拉力傳感器4與所述系繩3連接，拉力傳感器4用于感測并輸出所述系繩3所承受的拉力；檢測器5與所述壓力傳感器2和所述拉力傳感器4連接，檢測器5用于檢測所述壓力不為0、所述拉力為0時，輸出第一報警指令；報警器6與所述檢測器5連接，報警器6用于接收到第一報警指令時發出一第一報警信號。

參照圖1，帽體1前面的五星為帽微，系繩3通常為具有彈性的繩子或帶子，智 能安全帽正常佩戴時，系繩3纏繞作業人員的下顎(下巴)部位，帽體1緊扣在作業人員的頭部，無論作業人員低頭或仰頭，帽體1都不會從作業人員的頭部脫落，但是，實際狀況是，作業人員卻經常忘記系扎系繩3，導致作業過程中，智能安全帽從作業人員頭部脫落，輕則影響工作的繼續進行，重則會對作業人員的生命安全造成威脅。本發明通過檢測器5檢測所述壓力傳感器2和所述拉力傳感器4所感測的壓力和拉力，確定作業人員是否系扎系繩3，具體來說，一旦作業人員戴上智能安全帽，由于智能安全帽自身的重力，必然向作業人員頭部按壓所述壓力傳感器2，此時壓力傳感器2感測的壓力值不為0，如果此時作業人員不系扎系繩3，系繩3處于自然伸縮狀態，系繩也不會給拉力傳感器4一拉力，此時拉力傳感器4感測的拉力為0，這時檢測器5會向報警器6輸送第一報警指令，報警器6接收到第一報警指令后，發出第一報警信號，提示作業人員系扎系繩3，如果作業人員系扎了系繩3，此時，系繩會給拉力傳感器4一拉力，這時拉力傳感器4感測到一拉力，該拉力不為0，這時檢測器5不再向報警器6輸送第一報警指令，報警器6停止報警。作業完成后，作業人員脫下智能安全帽，此時，壓力傳感器2和拉力傳感器4所感測的力均為0，這時檢測器5也不向報警器6輸送第一報警指令，報警器6不會報警。

本發明的一具體實施例中，所述報警器6為蜂鳴器或震動馬達。本發明不以此為限，例如，報警器6還可為聲光報警器(如帶有發光二極管的小喇叭)，如果作業人員不系系繩3，監工根據聲光報警，可以責令其正確佩戴，此時的智能安全帽適合建筑工地、礦山、井下作業人員使用。

此外，本發明還可以設定一拉力閾值，如果拉力傳感器4所感測的拉力雖然不為0，但如果小于所述拉力閾值，仍然發生報警，此時的智能安全帽適合高處作業人員，高處作業人員經常會有低頭和仰頭動作，如果系繩3不系緊，仍然可能會發生智能安全帽脫落的問題。本發明能夠很好提示作業人員正確佩戴智能安全帽，保證作業人員的人身安全，方便作業人員作業操作。

圖2為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式二的透視示意圖，如圖2所示，所述智能安全帽還包括設置于所述帽體1內側的一緩沖件7，緩沖件7用于緩沖所述帽體1對作業人員的頭部的沖擊力，其中，所述壓力傳感器2嵌入在所述緩沖件7內。

參照圖2，緩沖件7可以為緩沖帶或緩沖層，本發明不以此為限。如果緩沖件7 為緩沖帶，所述壓力傳感器2嵌入緩沖帶，與作業人員頭部接觸，如果緩沖件7為緩沖層，所述壓力傳感器2嵌入緩沖層，所述壓力傳感器2可以與作業人員頭部接觸，還可以不與作業人員頭部接觸，此時，通過緩沖層將智能安全帽對作業人員頭部的壓力傳遞給壓力傳感器2，本發明不以此為限。

圖3為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式三的透視示意圖，如圖3所示，所述智能安全帽還包括雷達探頭8和第一比較器9，其中，雷達探頭8設置于所述帽體1頂部，雷達探頭8用于探測所述帽體1上方的物體距離所述帽體1的距離；以及第一比較器9與所述雷達探頭8和所述報警器6連接，第一比較器9用于比較所述距離小于一第一閾值時向所述報警器6傳送第二報警指令，其中，所述報警器6還用于接收到第二報警指令時發出第二報警信號。

參照圖3，設置雷達探頭8主要為了避撞，保證作業人員不會不小心抬頭碰到堅硬物體，避免作業人員的頭部受到撞擊傷害，保證作業人員的人身安全，在作業人員作業過程中雷達探頭8會探測頭部上方是否有物體，如果探測到物體，并進一步測量頭部距離該物體的距離，如果第一比較器9比較該距離小于一第一閾值時會向所述報警器6傳送第二報警指令，當報警器6接收到第二報警指令時發出第二報警信號，本發明的一具體實施例中，所述報警器6為蜂鳴器或震動馬達，本發明不以此為限，例如，隨著頭部距離物體越近，報警聲越大或振動越劇烈，以引起作業人員的注意，本發明提供的智能安全帽進一步降低了作業人員發生意外的風險。此外，第二報警指令可以與第一報警指令信息格式相同，第二報警信號可以與第一報警信號相同，例如均為震動。

本發明的一具體實施例中，所述雷達探頭為鐵將軍二狼神倒車雷達(18.8毫米雷達探頭)或者為CRV倒車雷達探頭。倒車雷達技術已經非常成熟，而且價格便宜，在保證本發明穩定性的前提下，降低了成本。

圖4為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式四的透視示意圖，如圖4所示，所述智能安全帽還包括電場傳感器10和第二比較器11，其中，電場傳感器10設置于所述帽體1上，電場傳感器10用于非接觸測量交變電壓的大小；第二比較器11與所述電場傳感器10和所述報警器6連接，第二比較器11用于所述交變電壓大于一第二閾值時，向所述報警器6傳送第三報警指令，其中，所述報警器6還用于接收到第三報警指令時發出第三報警信號。

參照圖4，電場傳感器10主要用于避電，即保證作業人員免受高電壓電擊危險，尤其對于電網及發電場檢修工作人員來說，時刻都有觸電的風險，而且很多都是高壓、超高壓交流電，本發明提供的智能安全帽利用電場傳感器10，非接觸感測作業人員周邊的高壓帶電物體，如果帶電物體電壓超過第二閾值，電場傳感器10向所述報警器6傳送第三報警指令，當所述報警器接收到第三報警指令時發出第三報警信號。其中，第三報警指令可以與第一報警指令的信息格式相同，第三報警信號也可與第一報警信號相同，例如均為蜂鳴。

本發明的一具體實施例中，所述報警器6為蜂鳴器或震動馬達，所述電場傳感器為電容式交變電場傳感器，本發明不以此為限，具體而言，本發明根據電容靜電感應原理，采用電容式交變電場傳感器，用Atmega328芯片進行交變電壓的測量和處理,可以用藍牙模塊對測得的電壓數據進行傳輸，當安全帽靠近高壓帶電物體時，如果非接觸測得的高壓帶電物體電壓值超過設定閾值，就會通過震動或者蜂鳴器報警，進而使得作業人員遠離高壓帶電體，避免電擊傷害。

圖5為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式五的透視示意圖，如圖5所示，所述智能安全帽還包括定位器12和第一無線收發器13，其中，定位器12設置于所述帽體1上，定位器12用于定位作業人員的位置，并基于作業人員的位置生成位置信息；第一無線收發器13與所述定位器12連接，第一無線收發器13用于接收并發送作業人員的所述位置信息。

參照圖5，定位器12可以定位作業人員的位置，本發明的一具體實施例中，第一無線收發器13通過藍牙通信將作業人員的位置信息發送給作業人員隨身攜帶的無線終端(如智能手機、便攜式計算機等)，當然，第一無線收發器13還可以通過Wi-Fi或移動通信網絡將位置信息發送給遠程無線終端(智能手機、筆記本電腦等)，本發明不以此為限。在無線終端或遠程無線終端可以顯示作業人員的位置，以及作業人員的運動軌跡，在各個工作點的逗留時長，監管人員可以實時查看作業人員的工作地點及工作效率，方便從事管理。

本發明的一具體實施例中，所述定位器為微型GPS定位器，售價僅為幾十元，能夠結合手機微信定位，可在電腦地圖上顯示GPS位置、運動軌跡回放等，極大方便了作業。

圖6為本發明實施例提供的一種智能安全帽的實施方式六的透視示意圖，如圖6 所示，所述智能安全帽還包括攝像頭14、存儲器15和第二無線收發器16，其中，攝像頭14設置于所述帽體1外部前側，攝像頭14用于拍攝作業人員的作業過程生成一視頻流；存儲器15與所述攝像頭14連接，存儲器15用于存儲所述視頻流；第二無線收發器16與所述存儲器15連接，第二無線收發器16用于發送所述視頻流。

參照圖6，攝像頭14拍攝作業人員的作業過程生成視頻流，該視頻流存儲在存儲器15中，可以通過第二無線收發器16(可以為移動終端、便攜式計算機等)無線發送給遠程云服務平臺，供遠程云服務平臺側的有權限的管理人員查看，作業人員從云服務平臺下載視頻流，從而作業人員之間可以相互分享自己的工作經驗，此處無線發送可以為移動通信或者為WiFi等通信方式，云服務平臺可以為Yeelink云服務平臺，本發明不以此為限。本發明的一具體實施例中，智能安全帽還具有USB接口(圖中未標示)，還可以通過USB數據線將存儲器15中的視頻數據流下載到電腦上，供作業人員分析作業過程中潛在的風險，或者，供管理人員查看。另外，在本發明的其它具體實施例中，第二無線收發器16與第一無線收發器13為同一無線收發器，這樣可以進一步降低智能安全帽制造成本。

具有攝像頭14的智能安全帽可以實現對佩戴者的操作行為的實時記錄，有利于通過分析該操作記錄找到生產中的安全漏洞，避免安全事故的發生，保證作業人員的人身安全。另外，通過攝像頭14記錄作業人員的操作，一方面事后作業人員可以分析自己作業過程中的不足和漏洞，早日發現問題，降低安全問題，也可以與其它作業人員分享作業經驗，另一方面，監管人員可以查看作業人員的工作質量及工作效率，同時也是作業人員責任承擔的依據。

圖7為本發明實施例提供的一種智能安全帽的佩戴示意圖，如圖7所示，作業人員正確佩戴智能安全帽后，系繩3勒緊佩戴者的下顎，壓力傳感器2夾在帽體1和佩戴者頭頂之間。壓力傳感器2在帽體1和佩戴者頭頂的夾壓下，產生一壓力讀數，拉力傳感器4在系繩3拽拉下，產生一拉力計數，表明智能安全帽處于正確佩戴下，此時報警器6不會產生報警信號。另外，智能安全帽還具有電池盒、減震帶、處理器、控制器等組件，以配合以上組件共同工作，由于電池盒、減震帶、處理器、控制器等組件不是本發明的必要技術特征，因此，此處不再詳述。本發明的一具體實施例中，智能安全帽組件中的多個組件可以設置于一個環狀容置腔內，從而形成安全帽智能環，以達成節省空間，方便安裝、拆卸，從而擴大了本發明的應用范圍，本發明的佩 戴者可以為電網/發電廠的檢修生產工作人員，也可以為建筑施工現場的工人，還可以為礦山井下的工作者等等，本發明并不具體限定智能安全帽的使用場所。

圖8為本發明實施例提供的一種智能安全帽系統的方塊示意圖，如圖8所示，所述智能安全帽系統包括：多個智能安全帽100、與所述智能安全帽100一一對應的多個移動終端200、與多個所述移動終端200無線連接的云服務平臺300，其中，所述移動終端200與所述智能安全帽100無線連接(智能安全帽100可以通過第一無線收發器13或者第二無線收發器16與移動終端200無線連接)，所述移動終端200用于接收并轉發作業人員的位置信息及作業過程視頻流，以供作業人員分析作業過程中的安全漏洞；所述云服務平臺300用于接收所述移動終端200轉發的作業人員的位置信息及作業過程視頻流，以共享所述視頻流。本發明一具體實施例中，所述移動終端200與所述智能安全帽100通過藍牙連接，或者紅外傳感器連接，所述移動終端200與所述云服務平臺300通過無線通信網連接，或者通過Wi-Fi經互聯網進行數據交互，本發明不以此為限。此外，本發明另一實施例中，智能安全帽100還可以直接通過第一無線收發器13或者第二無線收發器16與云服務平臺300無線連接(此時，第一無線收發器13或者第二無線收發器16具備遠程無線通信功能，云服務平臺300亦具有遠程無線通信功能)，這樣作業人員不能隨身攜帶移動終端200也能與云服務平臺300進行信息傳輸，減輕了作業人員的負擔，并降低了成本。

參照圖8，智能安全帽100配合移動終端200和云服務平臺300使用，移動終端200可以為佩戴者自身攜帶的移動終端或便攜式計算機，云服務平臺300可為Yeelink云服務平臺，利用該智能安全帽系統管理者可以實時查看作業人員所處的位置，及當前的工作狀態，同時如果作業人員發生意外，也能及時發現，進行營救；此外，還可以將位置信息及視頻信息進行整合存儲，可以直觀地顯現一段時間內作業人員在什么地方做了什么，做了多長時間，工作效率如何等等，從而作為評價作業人員工作業績的標準，極大調動作業人員的工作積極性，進而促進整個行業的發展。視頻文件信息還可以作業新員工培訓的課程，讓沒有工作經驗的新手在室內就能學習到現場作業經驗，極大提高培訓效率。

再次參照圖8，一個智能安全帽100可以對應一個移動終端200，并且多個移動終端200可以對應一個云服務平臺300，即云服務平臺300可以同時監控多個作業人員的工作狀態；此外，云服務平臺300還可以根據一個智能安全帽100作業請求(一 個人無法單獨完成此項任務)，向其它智能安全帽100轉發作業請求，或根據預先設定直接向其它智能安全帽100下達作業任務，極大提高了協同作業效率。本發明的另一個具體實施例中，一個智能安全帽100可以對應一個移動終端200，并且多個移動終端200向云服務平臺300上傳數據，其它終端可以從云服務平臺300下載數據，從而實現數據的交互，實現大數據的共享和管理，多個智能安全帽100也可以向云平臺上傳作業幫助請求，其它智能安全帽100可以直接響應其它作業人員的協作需求，可以讓一個團隊自主協作，完成工作任務，符合社會發展趨勢，方便了作業人員的工作。

本發明提供一種智能安全帽及智能安全帽系統，通過帽體內的壓力傳感器和系繩上的拉力傳感器，可以感測智能安全帽是否正確佩戴，降低由于智能安全帽沒有系緊而脫落的風險，保證作業人員的人身安全；利用雷達探頭可以探測作業人員頭部上文是否存在堅硬物體，如果存在堅硬物體可以提醒作業人員注意，防止作業人員不小心抬頭碰到堅硬物體；利用電場傳感器可以檢測周邊高壓電壓的存在，可以提醒作業人員注意，保證作業人員免受電擊危險；利用定位器定位作業人員的工作地點及工作行程，可有效監督無固定工作地點作業人員的工作；通過攝像頭記錄作業人員的操作，一方面事后作業人員可以分析自己作業過程中的不足和漏洞，早日發現問題，降低安全問題，也可以與其它作業人員分享作業經驗，另一方面，監管人員可以查看作業人員的工作質量及工作效率，同時也是作業人員責任承擔的根據，本發明提供的智能安全帽具有功能強大、安全可靠的優點，同時方便作業人員作業，并有利于對作業人員的工作監管和績效考核。

本發明至少還具有以下有益效果：

1.本發明實現了安全帽視頻監控實現術，安全帽未系提醒技術。

2.本發明利用電容式交變電場傳感器實現了安全帽防觸電技術。

3.本發明實現了安全帽防撞實現技術：當檢修人員抬頭時，如果安全帽距離上方物體一定距離時，就會發出報警聲音或震動提示。

4.本發明實現了安全帽傳感器信息的遠程共享與手機顯示技術：利用云平臺，實現工況現場的傳感器數據能在檢修人員手機上被檢修人員實時查看。

5.本發明實現了安全帽GPS定位技術實現，能在主站或者手機地圖上顯示位置信息。

6.本發明能獲取并響應附近設備檢修需求的技術。

以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式，在不脫離本發明的構思和原則的前提下，任何本領域的技術人員所做出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。