一种智能通信告警头盔系统的制作方法

本实用新型涉及劳动保护产品领域，具体的涉及一种具有音频通信和危险区域识别功能的头盔系统。

背景技术：

建筑工程现场的施工面大，工作面分散，存在很多危险区域，例如：危险品存放区：危险材料化学品、挥发性溶剂周围，各种油液存放区；易燃品堆放区：保温材料集中堆放区， PVC、黏着剂等有机物堆放区；坍塌倒塌危险区：各种沟、坑、槽边沿1米范围内，物料堆放周围；高出坠落危险区：脚手架操作层下方，拆除模板区域，吊篮升降机周围，吊钩操作范围内；机械伤害危险区：卷扬机地锚周围，平抛机、圆锯机、圆盘锯等周围，弯曲机、冷拉机周围，物料提升机、人货电梯周围，钢筋机械、切割机周围，甚至挖掘机、推土机、装载机工作周围也存在很多安全隐患。现有的施工安全及工程质量，更多的依赖于施工人员本身的责任心和自我监督。施工现场劳动强度大，工作环境较为恶劣，施工人员安全意识和素质参差不齐，很多人识别危险的能力有限，主动安全防范措施很少，施工现场安全问题突出，需要一种可靠的取证手段和危险区域报警方式。

同时，现有建筑工地通讯主要依靠手持式对讲机，使用操作不便，且手持操作影响工作，工地上的各种噪音经常影响通信效果，需要更为方便和有效的通讯手段。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种智能通信告警头盔系统，包括头盔、手环和指环，其中头盔包括头盔本体和位于盔檐前端的头盔功能框架；手环包括手环本体和手环功能框架；头盔、手环和指环电连接头盔功能框架上布置有主控单元，危险区域识别单元，摄像单元，对讲单元，照明单元；头盔还包括头盔电源；手环功能框架内布置有手环通信控制单元,震动告警单元,手环显示单元,手环电源单元，输入装置。

进一步的，头盔本体长度25cm～35cm，宽度为25cm～30cm，高度为13cm～18cm，头盔前部的盔檐伸出部长度为10cm～15cm，宽度3cm～5cm，厚度为1cm～4cm，盔檐伸出部的内部有1个凹槽，开口朝向盔檐下方，盔檐伸出部的前部有开有一个空窗与凹槽相联通，空窗上覆盖有透明材质的保护片，头盔功能框架整体形状为圆弧形或是具有一个突出部的多边形，可以通过螺丝、卡扣或其它紧固件固定在凹槽内；手环本体长度为20cm～30cm，宽度为1cm～ 3cm，手环本体通过固定扣和一系列穿孔可以调节手环直径大小，固定扣为金属或塑料，固定扣是顶端球形的柱体；手环也可使用类似手表表带调节扣的方式调节孔径。

进一步的，头盔本体长度为29cm，宽度为24cm，高度为16cm，盔檐伸出部长度为12cm，宽度4cm，厚度为3cm，头盔功能框架的长宽高为50mm×20mm×10mm，整体形状为具有一个突出部的六边形，头盔功能框架的突出部分靠近盔檐伸出部的空窗，保护片为钢化玻璃，头盔功能框架通过螺丝固定于盔檐凹槽；手环本体长度为25cm，宽度为2cm，手环功能框架长宽高为45mm×45mm×10mm。

进一步的，头盔本体和头盔功能框架材料为ABS塑料；手环本体材料为硅胶，手环功能框架材料为ABS塑料，手环固定扣为304不锈钢；指环材料为硅胶。

进一步的，主控单元包括主控芯片，无线通信模块和存储器，主控单元接收危险区域识别单元输出信号，将其存储至存储器上；主控单元通过无线方式连接手环通信控制单元，通过手环上的输入装置设置对讲单元参数和摄像单元的参数，控制摄像单元、对讲单元和照明单元工作；

危险区域识别单元配合预先设置在危险区域周边的无线射频识别标签，可以在距离危险区域一定距离内发出告警信号至主控单元，主控单元通过手环通信控制单元控制手环上的告警单元工作，并存储时间和无线射频识别标签信息至主控单元的存储器；

摄像单元包括防抖镜头模组，无线视频传输模块，摄像单元位于头盔功能框架内，摄像头正对空窗；在主控单元的控制下，摄像单元可以摄像并存储至主控单元的存储器上或通过无线视频传输模块传输至网络上；

对讲单元包括对讲机模块，音频功放、麦克风模块和耳机模块，其中对讲机模块，音频功放以及麦克风模块位于头盔功能框架内；耳机模块通过线缆或柔性软杆连接头盔本体。

照明单元采用高亮度LED灯珠，安装在摄像单元两边，正对空窗，朝向头盔正前方，可以通过指环上的照明按钮控制LED灯珠保持常亮或者关闭，当需要照明时，长按照明按钮几秒钟后LED灯珠可以打开常亮，再次长按照明按钮几秒钟后LED灯珠可以关闭；

头盔电源设置在头盔后部或采用外部移动电源；

手环通信控制单元使用无线方式连接头盔主控单元，通过输入装置控制摄像单元、对讲单元工作，并将头盔主控单元的操作结果输出至手环显示单元，输入装置可以为触摸屏或滚轮按钮；

震动告警单元，采用微型直流震动电机或者贴片马达，当收到主控单元发出的工作信号时工作，手环产生震动，当按下控制指环上的照明按钮后震动告警单元停止工作；

手环显示单元为微型平面显示器或触摸屏，显示材质为OLED或高亮度液晶屏；

手环电源单元给手环和指环提供工作电源；

指环与手环可以通过有线方式或无线方式连接；

进一步的，主控单元采用WIFI连接手环通信控制单元，选用的主控芯片为MTK芯片，存储器为SD卡；危险区域识别单元采用超高频RFID集成读卡芯片，型号为PR9200，工作频率为860mHz～920mHz；摄像单元的参数包括：分辨率，视频文件格式，曝光设置，对焦设置；对讲单元的设置参数包括：工作波道、频率、语音信号输出方式和音量大小；耳机模块采用线缆连接，线缆一头安装有耳机，另一头连接头盔一侧护耳部分，长度为10cm；对讲机模块型号为SA818，工作频率为UHF频段400MHz～480MHz、VHF频段134MHz～174MHz；高亮度 LED灯珠为贴片2016型；头盔电源单元为外部移动电源，容量为20000mAh；手环通信控制单元采用WIFI连接主控单元，输入装置为滚轮按钮；震动告警单元采用贴片马达，通过SMD贴装在功能框架内的主PCB板上；手环显示单元采用尺寸为1英寸的OLED显示屏；手环电源单元为可充电聚合物锂电池，容量为1000mAh；指环与手环采用线缆连接；指环上有照明按钮，通信按钮和摄像按钮三个按钮。

进一步的，指环与手环通过蓝牙方式连接。

进一步的，指环与手环通过WIFI方式连接。

进一步的，主控单元可将无线射频识别标签信息及摄像单元采集的视频信号通过无线通信模块传输至远程服务器上。

该头盔具有危险区域告警、视频录像及传输、无线对讲等功能，操作简单，可以应用于建筑工程施工管理、危险区域设备操作中，有效提高施工现场安全，降低事故发生率；同时该头盔结构紧凑且具有照明功能，可以在不影响手上工作的同时及时提供局部照明，具有很强实用性。

附图说明

图1是智能通信告警头盔系统整体图；

图2是头盔前部盔檐局部放大图；

图3是头盔正视图；

图4是手环和指环正视图；

图5是本实用新型应用场景图；

图6是本实用新型主要模块工作流程图；

其中：1头盔，2手环，3指环，10头盔本体，11盔檐伸出部，12凹槽，13空窗，14保护片，20头盔功能框架，201主控单元，202危险区域识别单元，203摄像单元，204对讲单元，2041麦克风模块、2042耳机模块，205照明单元，206头盔电源单元，30手环本体，31 固定扣，32穿孔，40手环功能框架，401手环通信控制单元，402震动告警单元，403手环显示单元，404手环电源单元，33输入装置，51照明按钮，52通信按钮，53摄像按钮，54 线缆。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，智能通信告警头盔系统包括头盔1、手环2和指环3，具有对讲通信、视频传输、危险报警及照明功能。

头盔1包括：头盔本体10和位于盔檐前端的头盔功能框架20，头盔功能框架20与头盔本体10的帽檐一体化设计，头盔整体无尖锐突起，头盔功能框架20上布置有：主控单元201，危险区域识别单元202，摄像单元203，对讲单元204的部分模块，照明单元205。

其中，头盔本体10和头盔功能框架20材料为ABS塑料，头盔本体10长度25cm～35cm，宽度为25cm～30cm，高度为13cm～18cm，如图2所示，头盔前部的盔檐伸出部11长度为10cm～ 15cm，宽度3cm～5cm，厚度为1cm～4cm，盔檐伸出部11的内部有1个凹槽12，开口朝向盔檐下方，盔檐伸出部11的前部有开有一空窗13与凹槽12相联通，空窗13上覆盖有透明材质的保护片14，如钢化玻璃或有机玻璃等，头盔功能框架20整体形状与盔檐伸出部11形状对应，为圆弧形或是具有一个突出部的多边形，可以通过螺丝、卡扣或其它紧固件固定在凹槽12内，在本实用新型的一个具体实施例中头盔本体10长度为29cm，宽度为24cm，高度为 16cm，盔檐伸出部11长度为12cm，宽度4cm，厚度为3cm，头盔功能框架20的长宽高为50mm ×20mm×10mm，整体形状为具有一个突出部的六边形，头盔功能框架20的突出部分靠近盔檐伸出部11的空窗13，空窗13上覆盖有钢化玻璃保护片，头盔功能框架20通过4颗螺丝固定于盔檐凹槽12，整体防水。

主控单元201包括主控芯片，无线通信模块和存储器，主控单元201接收危险区域识别单元202输出信号，将其存储至存储器上；主控单元201通过无线方式连接手环通信控制单元401，通过手环上的输入装置33设置对讲单元204和摄像单元203的参数，控制摄像单元 203、对讲单元204和照明单元205工作；主控单元201可将无线射频识别标签信息及摄像单元203采集的视频信号通过无线通信模块传输至远程服务器上，便于进一步分析处理。

在本实用新型的一个具体实施例中主控单元201采用WIFI连接手环通信控制单元401，选用的主控芯片为MTK芯片，存储器为SD卡，主控单元201通过串口设置对讲单元204的参数，手环上的输入装置设置为滚轮按钮。

危险区域识别单元202配合预先设置在危险区域周边的无线射频识别标签，可以在距离危险区域一定距离内发出告警信号至主控单元201，主控单元201通过手环通信控制单元401 控制手环上的告警单元402工作，并存储时间和无线射频识别标签信息至主控单元201的存储器，在本实用新型的一个具体实施例中危险区域识别单元202采用超高频RFID集成读卡芯片，型号为PR9200，工作频率为860mHz～920mHz。

摄像单元203包括防抖镜头模组，无线视频传输模块，在主控单元201的控制下，可以摄像并存储至主控单元201的存储器上，也可以通过无线视频传输模块传输至网络上。

摄像单元203位于头盔功能框架20内，摄像头正对空窗13，摄像单元203的参数包括：分辨率，视频文件格式，曝光设置，对焦设置等。

对讲单元204包括对讲机模块，音频功放、麦克风模块2041、耳机模块2042，其中对讲机模块，音频功放和麦克风模块2041位于头盔功能框架20内，耳机模块2042通过线缆或柔性软杆连接头盔本体10。如图3所示，在本实用新型的一个具体实施例中，麦克风模2041 块位于头盔功能框架20中心位置，耳机模块2042采用线缆，线缆一头安装有耳机，另一头连接头盔一侧护耳部分，长度为10cm。

对讲单元204的设置参数包括：工作波道、频率、语音信号输出方式和音量大小，对讲机模块接收到的语音信号的输出至耳机播放，避免施工现场噪音干扰，提高通信质量。

在本实用新型的一个具体实施例中对讲机模块型号为SA818，工作频率为UHF频段 400MHz～480MHz、VHF频段134MHz～174MHz；

照明单元205采用高亮度LED灯珠，安装在摄像单元203两边，正对空窗13，朝向头盔正前方，可以通过指环上的照明按钮51控制LED灯珠保持常亮或者关闭，当需要照明时，长按照明按钮51几秒钟后LED灯珠可以打开常亮，再次长按照明按钮51几秒钟后LED灯珠可以关闭，方便施工人员在使用手上的工具的同时在局部照明不足的区域工作，在本实用新型的一个具体实施例中，高亮度LED灯珠为贴片2016型。

头盔电源单元206可以设置在头盔后部或采用外部移动电源方式以解决头盔重量平衡问题，在本实用新型的一个具体实施例中电源单元206采用外部移动电源，容量为20000mAh。

手环包括：手环本体30，固定扣31，穿孔32，手环功能框架40，手环功能框架40内布置有：手环通信控制单元401，震动告警单元402,手环显示单元403,手环电源单元404，输入装置33。

手环本体30材料为硅胶，手环功能框架40材料为ABS塑料，手环本体30长度为20cm～ 30cm，宽度为1cm～3cm，手环本体通过固定扣和一系列穿孔可以调节手环直径大小，可以适应不同人群使用，固定扣为金属或塑料，固定扣是顶端球形的柱体；手环也可使用类似手表表带调节扣的方式调节孔径，如图4所示，在本实用新型的一个具体实施例中手环本体长度为25cm，宽度为2cm，手环功能框架40长宽高为45mm×45mm×10mm，手环固定扣为304不锈钢材质，对人体皮肤不过敏；

其中，手环通信控制单元401使用无线方式连接头盔主控单元201，通过输入装置33控制摄像单元203、对讲单元204工作，并将头盔主控单元201的操作结果输出至手环显示单元403，输入装置可以为触摸屏或滚轮按钮。在本实用新型的一个具体实施例中，手环通信控制单元401采用WIFI连接主控单元201，输入装置33为滚轮按钮。

震动告警单元402，采用微型直流震动电机或者贴片马达，当收到主控单元发出的工作信号时工作，手环产生震动，当按下控制指环上的照明按钮后贴片马达停止工作。在本实用新型的一个具体实施例中采用贴片马达，通过SMD贴装在功能框架内的主PCB板上。

手环显示单元403为微型平面显示器或触摸屏，显示材质可以为OLED或高亮度液晶屏，适合在户外强光条件下观察，在本实用新型的一个具体实施例中，手环显示单元403采用尺寸为1英寸的OLED显示屏。

手环电源单元404给手环和指环提供工作电源，在本实用新型的一个具体实施例中手环电源单元404为可充电聚合物锂电池，容量为1000mAh。

指环上有照明按钮51，通信按钮52和摄像按钮53三个按钮，指环与手环可以通过有线方式或无线方式连接，在在本实用新型的一个具体实施例中为了防止丢失、降低成本，指环与手环采用线缆54连接。

如图5所示，施工现场某危险区域设置好一定数量的无线射频标签，当使用者距离危险区域满足危险区域识别单元202工作条件时，如图6所示，危险区域识别单元202发送告警信号至主控单元201，主控单元201通过无线方式传输至手环通信控制单元401，手环通信控制单元401控制震动告警单元402工作，给予使用者提醒，避免了施工场所的噪音干扰，并且安全管理者可以通过存储在主控单元201中的信息，定期统计危险信号触发位置、时间和人员，为日后更有效的提高安全管理提供有力的支持。

当需要照明时，长按照明按钮51几秒钟后照明单元205可以打开常亮，再次长按照明按钮几秒钟后照明单元205可以关闭，方便施工人员在不影响使用手上的工具的同时在局部照明不足的区域工作，在本实用新型的一个具体实施例中长按照明按钮51为5秒钟；

当施工人员需要无线电通信时，手指按下指环上的通信按钮52，主控单元201控制对讲单元204发射语音信号，工作原理与传统手持式对讲机相同，但使用方法更为方便、简单，

当施工人员需要摄像时，手指按下指环上的摄像按钮53，主控单元201控制摄像单元203 开始摄像，再次按下摄像按钮暂停摄像，长按摄像按钮53摄像停止，长按时间为4秒钟，使用简单。

该头盔具有危险区域告警、视频录像及传输、无线对讲等功能，操作简单，可以应用于建筑工程施工管理、危险区域设备操作中，有效提高施工现场安全，降低事故发生率；同时该头盔结构紧凑且具有照明功能，可以在不影响手上工作的同时及时提供局部照明，具有很强实用性。