一种带有电场分布显示的智能安全帽的制作方法

本发明涉及电场信号采集和通信技术领域，特别涉及一种带有电场分布显示的智能安全帽。

背景技术：

现有技术中常用的近电报警装置的产品，如腕式报警器，是一种类似于手表的装置佩戴在检修人员的手腕部位，只能进行定性的报警，并且报警的准确性不高，经常出现误报，还有一种是安装在安全帽上的近点报警装置，同样存在这样的问题。

简而言之，现有技术中没有一款产品能够给使用者展现周围存在的电场分布，以及让使用者能够了解周围电场分布情况的装置。

技术实现要素：

本发明提供一种带有电场分布显示的智能安全帽，用于解决现有技术中的近电报警装置产品报警准确率低，误报频率高，不能直观的将使用者周围存在的电场分布告知使用者，可用性较差的技术问题。

本发明实施例提供一种带有电场分布显示的智能安全帽，包括：

基于电场的差分对电极的近电报警装置，带有显示屏的智能眼镜和安全帽；

所述近电报警装置，所述智能眼镜与所述安全帽三者之间相互连接；

所述近电报警装置，用于在所述安全帽靠近电场时，采集电场信息，并将采集到的所述电场信息传输到所述智能眼镜上；

所述智能眼镜，用于根据所述电场信息显示电场分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周围环境的电场情况；

所述近电报警装置，还用于根据采集到所述电场信息分析所述电场的特征电压等级，并当所述电场的特征电压等级超过报警阈值时，进行报警。

本发明实施例提供的方案中，采用基于工频电场的差分对电极的近电报警装置，带有显示屏的智能眼镜和安全帽三者相互连接的结构，通过近电报警装置，用于在所述安全帽靠近电场时，采集电场信息，并将采集到的所述电场信息传输到所述智能眼镜上，以及用于根据采集到所述电场信息分析所述电场的特征电压等级，并当所述电场的特征电压等级超过报警阈值时，进行报警。；所述智能眼镜，用于根据所述电场信息显示电场分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周围环境的电场情况的技术手段，解决了现有技术中的产品，无法对变电站特征电压等级和对周围存在的工频电场有一个准确的识别，误报现象严重，不能直观的将使用者周围存在的电场分布告知使用者的技术问题，进而实现了可以通过基于电场的差分电极对电场的电压级别进行准确识别，并将周围电场分布情况通过显示屏直接显示出来，同时可以和可穿戴设备眼睛进行互联，实现更多的通信方式的技术效果。

可选的，所述近电报警装置包括多个工频电场采集电极；

所述每个工频电场采集电极包括四个部分，分别是表面电极，绝缘介质，取样电容和衬底电极。

可选的，所述表面电极和所述衬底电极选择铜箔作为导电采集材料；所述绝缘介质采用塑料作为绝缘材料；所述取样电容采用低漏电的陶瓷电容作为取样材料。

可选的，还包括内衬层；

所述多个工频电场采集电极均匀的分布在所述内衬层的前后左右四个面上，并通过构建成差分电极对的方式来对所述电场的特征电压等级识别。

可选的，所述近电报警装置还包括：控制电路板；所述控制电路板与所述差分电极对连接；

所述控制电路板包括：放大调理电路，滤波放大电路，MCU控制器，语音模块，报警指示灯和电路端通信模块；

所述差分电极对接入所述放大调理电路，所述放大调理电路与所述滤波放大电路连接，所述滤波放大与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器分别与所述语音模块，报警指示灯和所述电路端通信模块相连接。

可选的，所述电路端通信模块为电路端无线通信模块，用于与所述智能眼镜通过无线连接通信。

可选的，所述智能眼镜包括：用于显示周围环境的电场情况的显示屏，MCU控制器，眼镜端通信模块和电源管理装置；

所述显示屏与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器分别与所述眼镜端通信模块和所述电源管理装置连接。

可选的，所述眼镜端通信模块为眼镜端无线通信，用于与所述近电报警装置通过无线连接进行通信。

可选的，所述电场为工频电场。

可选的，所述采集电场信息包括对所述电场的交流电信号进行采样。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例一中提供的一种带有电场分布显示的智能安全帽结构示意图；

图2为本发明实施例二中提供的具体应用场景的示意图；

图3为本发明实施例二中提供的工频电场采集电极300的结构示意图；

图4为本发明实施例二中提供的差分对电极分布的结构示意图；

图5为本发明实施例二中提供的控制电路板103的结构示意图；

图6为本发明实施例二中提供的智能眼镜20的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明实施例提供一种带有电场分布显示的智能安全帽，如图1所示，该智能安全帽包括：基于电场的差分对电极的近电报警装置10，带有显示屏的智能眼镜20和安全帽30；所述近电报警装置10，所述智能眼镜20与所述安全帽30三者之间相互连接。该相互连接可以是有线连接，也可以是无线连接，可以是直接连接，也可以是间接连接。

所述近电报警装置10，用于在所述安全帽30靠近电场时，采集电场信息，并将采集到的所述电场信息传输到所述智能眼镜20上；

其中，可选的，所述电场为工频电场(工频电场：工频又称电力频率。工频的特点是频率低、波长长。我国工频是50赫(Hz)，波长是6000千米(Km))；

可选的，所述采集电场信息包括对所述电场的交流电信号进行采样。

所述智能眼镜20，用于根据所述电场信息显示电场分布，以提醒所述安全帽30的佩戴者周围环境的电场情况；

所述近电报警装置10，还用于根据采集到所述电场信息分析所述电场的特征电压等级，并当所述电场的特征电压等级超过报警阈值时，进行报警。

本发明实施例提供的方案中，采用基于工频电场的差分对电极的近电报警装置，带有显示屏的智能眼镜和安全帽三者相互连接的结构，通过近电报警装置，用于在所述安全帽靠近电场时，采集电场信息，并将采集到的所述电场信息传输到所述智能眼镜上，以及用于根据采集到所述电场信息分析所述电场的特征电压等级，并当所述电场的特征电压等级超过报警阈值时，进行报警。；所述智能眼镜，用于根据所述电场信息显示电场分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周围环境的电场情况的技术手段，解决了现有技术中的产品，无法对变电站特征电压等级和对周围存在的工频电场有一个准确的识别，误报现象严重，不能直观的将使用者周围存在的电场分布告知使用者的技术问题，进而实现了可以通过基于电场的差分电极对电场的电压级别进行准确识别，并将周围电场分布情况通过显示屏直接显示出来，同时可以和可穿戴设备眼睛进行互联，实现更多的通信方式的技术效果。

可选的，所述近电报警装置20包括多个工频电场采集电极；

所述每个工频电场采集电极包括四个部分，分别是表面电极，绝缘介质，取样电容和衬底电极。

可选的，所述表面电极和所述衬底电极选择铜箔作为导电采集材料；所述绝缘介质采用塑料作为绝缘材料；所述取样电容采用低漏电的陶瓷电容作为取样材料。

可选的，该智能安全帽还包括内衬层40；相应的，所述多个工频电场采集电极均匀的分布在所述内衬层的前后左右四个面上，并通过构建成差分电极对的方式来对所述电场的特征电压等级识别。

其中，特征电压等级：指的是国内变电站特有的电压等级，例如：10kV,35kV,110kV,220kV,

可选的，所述近电报警装置还包括：控制电路板；所述控制电路板与所述差分电极对连接；

所述控制电路板包括：放大调理电路，滤波放大电路，微控单元(Microcontroller Unit，MCU)控制器，语音模块，报警指示灯和电路端通信模块；

所述差分电极对接入所述放大调理电路，所述放大调理电路与所述滤波放大电路连接，所述滤波放大与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器分别与所述语音模块，报警指示灯和所述电路端通信模块相连接。

可选的，所述电路端通信模块为电路端无线通信模块，用于与所述智能眼镜通过无线连接通信。

可选的，所述智能眼镜包括：用于显示周围环境的电场情况的显示屏，MCU控制器，眼镜端通信模块和电源管理装置；

所述显示屏与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器分别与所述眼镜端通信模块和所述电源管理装置连接。

可选的，所述眼镜端通信模块为眼镜端无线通信，用于与所述近电报警装置通过无线连接进行通信。

具体而言，近电报警装置10采用包括内衬，内衬上布设有针对工频电场设计的工频电场采集电极，然后将内衬集成在安全帽30内，同时和智能眼镜20进行集成，智能安全帽跟智能眼镜20进行数据交互(具体请参照图4)，将探测到的电场信息发送到智能眼镜20上，在眼镜上进行数据显示和检测。

安全帽30内每个工频电场采集电极采用上下两层平板电极设计方法，在电极内部集成一个采集用的电容器，用来对工频电场的交流电信号进行采样。具体实施方式见图3所示的工频电场采集电极300。

为了对电场的特征电压等级进行识别，本发明实施例中，将多个工频电场采集电极均匀的分布在内衬的四个面上。通过构建差分对电极的方式来布置在内衬上，具体实施方式见图4所示的差分对电极分布图。

同时通过对差分电极上的电信号进行采集，通过特定的计算方法对信号分析求得电压等级，识别出特征带电导线距离。特征带电导线是指在特征电压等级下导线上的带电情况。

实施例二

本发明实施例具体结合佩戴智能安全帽的应用场景为例，提供一种带有电场分布显示的智能安全帽方案，如图2所示，在该方案中工作人员佩戴有本实施例提供的带有电场分布显示的智能安全帽5在进行现场作业，在接近高压带电体或者是在带电间隔中进行作业，该智能安全帽5可以有效的保护工作人员安全。

例如：作业人员佩戴有智能安全帽5，在接到通知后来到现场进行作业，当工作强度比较大的时候，由于疲劳往往会误入带电间隔进行作业，此时，安全帽5马上就能检测出该间隔内是否是高压电存在，通过三个电极对人体周围分布的电场进行平均计算，避免因为单电极跳变造成的误报警。

第一步：当工作人员甲进去工作区域，此时他应该工作在停电间隔1；

第二步：但是甲此时由于疏忽选择没有选择正确的路线3而是选择了错误的路线4进度带电间隔2；

第三步：当甲靠近带电间隔2，安全帽5出现报警，同时为了能够让使用者能够更加充分的了解到周围的电场环境，通过短距无线通信将数据传输到佩带者的智能眼镜上，智能眼镜上采用可显示的显示屏，可以将使用者周围的电场情况，分布图投影在眼镜上，甲意识到自己的失误退出危险区间。

针对上述的应用场景实例，本实施例具体介绍该智能安全帽5。如图1所示，包括：基于电场的差分对电极的近电报警装置10，带有显示屏的智能眼镜20和安全帽30；所述近电报警装置10，所述智能眼镜20与所述安全帽30三者之间相互连接。

所述近电报警装置10，用于在所述安全帽靠近电场时，采集电场信息，并将采集到的所述电场信息传输到所述智能眼镜20上；以及用于根据采集到所述电场信息分析所述电场的特征电压等级，并当所述电场的特征电压等级超过报警阈值时，进行报警。

所述智能眼镜20，用于根据所述电场信息显示电场分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周围环境的电场情况；

其中具体而言，所述近电报警装置10包括多个工频电场采集电极300。该采集电极300如图3所示，包括：采集电极分为四个部分，31表示表面电极，32表示绝缘介质，33表示取样电容，34表示衬底电极。其中31和34的材料选择铜箔作为导电采集材料，32采用塑料作为绝缘材料，33中采用低漏电的陶瓷电容作为取样材料。

可选的，该智能安全帽5还包括内衬层40，该内衬层40也可以认为是智能安全帽5的一部分，内衬层40位于安全帽40内部，其大小与安全帽40相适应，并连接；相应的，多个工频电场采集电极300均匀的分布在所述内衬层40的前后左右四个面上，并通过构建成差分电极对的方式来对所述电场的特征电压等级识别。具体而言，如图4所示，

图4所示的为采集电极300构成的差分对电极分布图，该图由高侧电极(也是工频电场采集电极300)301，低侧电极(也是工频电场采集电极300)302，内衬40三部分组成，将高侧电极301和低侧电极302安装在内衬40上边，同样的结构分部在内衬40前后左右四个面上，301,302分别组成差分对，20为智能眼镜，103为近电报警装置10的控制电路板。

其中，控制电路板103，如图5所示，包括：电极51和52，均采用差分电极对，即由采集电极300组成；放大调理电路53和55；滤波放大电路54和56，用于对采集到的微弱电流信号进行滤波和放大供后级电路进行采样；微控制器MCU57，无线通信模块58，语音通信模块59，报警指示灯510。

导电电极51和52分别接入放大调理电路53和55，放大调理电路53和55分别对应接入滤波放大器54和56，然后接入微控制器57，微控制器57和语音通信模块59连接，微控器57与报警指示灯510连接，微控制器87与无线通信模块58连接。

其中，智能眼镜30，如图6所示，包括：用于显示周围环境的电场情况的显示屏62；MCU控制器61，用于管理显示屏和无线通信模块；无线通信模块(眼镜端通信模块)63，用于接收近电报警装置10发送来的电场相关信息；电源管理装置64，用于管理智能眼镜的电源能耗。

所述显示屏与所述MCU控制器连接，所述MCU控制器分别与所述眼镜端通信模块和所述电源管理装置连接。

本实施例提供的方案中，具有将电场信号采集，然后通过无线的方式将数据传输给智能眼镜，同时在智能眼镜上显示使用者周围的电场信号的技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。