智能安全帽的制作方法
【专利摘要】一种智能安全帽，在壳体里设置单片机以及与单片机连接的BD/GPS模块、录像抓拍单元、LED照明单元、高压检测单元、加速度传感芯片、CDMA/GSM模块、音频编解码芯片，音频编解码芯片连接数字功放和MIC，数字功放连接喇叭，CDMA/GSM模块连接SIM卡座，在壳体上设置与单片机连接的电源开关、录像抓拍开关、照明开关、语音对讲开关和TF/SD卡座，在壳体前面设置LED灯和摄像头，LED灯与LED照明单元连接，摄像头与录像抓拍单元连接。本实用新型在普通安全帽原有防护功能的基础上，把照明、数字对讲、定位、考勤、撞击报警、高压报警、录音录像、抓拍、是否佩戴状态识别等多种功能整合到安全帽上，为工作人员提供了极大便利和安全保障，也为管理人员提供了多种简洁有效的管理手段。
【专利说明】
智能安全帽
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种智能安全帽，是一种增加了新的功能并且安全性能更高的安全帽。
[0003]【背景技术】:
[0004]目前，市场已有安全帽的功能仅限于对头部的保护功能，很少涉及其它使用功能，且防护性能低下；要求佩戴人员不在管理视线内是否佩戴也无从知晓，这样对安全管理而言是非常困难的。
[0005]
【发明内容】
:
[0006]本实用新型的目的是提供一种智能安全帽，克服现有安全帽功能单一的缺陷，能更方便地对要求佩戴安全帽的人员的统一管理。
[0007]本实用新型的目的是以如下方式实现的:该智能安全帽包括壳体，在壳体的夹层里装置电池，另外在壳体里设置单片机以及与单片机连接的BD/GPS模块、录像抓拍单元、LED照明单元、高压检测单元、加速度传感芯片、CDMA/G SM模块、音频编解码芯片，在壳体里设置与音频编解码芯片连接的数字功放，音频编解码芯片连接MIC，数字功放连接喇叭，CDMA/GSM模块连接SIM卡座，在壳体上设置与单片机连接的电源开关、录像抓拍开关、照明开关、语音对讲开关和TF/SD卡座，在壳体前面设置LED灯和摄像头，LED灯与LED照明单元连接，摄像头与录像抓拍单元连接。
[0008]在壳体顶部的夹层里装置电池，壳体的前部有带夹层的帽檐，在帽檐的夹层里装置主控电路板，在主控电路板上装置高压检测单元、CDMA/GSM模块、单片机、LED照明单元、录像抓拍单元、BD/GPS模块、加速度传感芯片、语音单元、MIC、TF/SD卡座、SIM卡座、电源开关、录像抓拍开关、照明开关和语音对讲开关，语音单元由音频编解码芯片和数字功放构成，TF/SD卡座里装置TF卡，SIM卡座里装置S頂卡，电源开关、录像抓拍开关、照明开关和语音对讲开关的按钮外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中间位置凸起部分装置LED灯和摄像头，在壳体内两侧设置喇叭，LED灯、摄像头和喇叭通过导线与主控电路板连接。
[0009]高压检测单元由辐射接收部件、放大电路、带通滤波电路、采样电路构成，辐射接收部件的输出端接放大电路输入端，放大电路输出接带通滤波电路输入端、带通滤波电路输出端接采样电路输入端，采样电路输出端接单片机。
[0010]磁场感应天线为辐射接收部件，场效应管和外围阻容元件组成高阻输入放大电路，高阻输入放大电路的输出端接由第一运算放大器和阻容元件组成的第二级放大电路，高阻输入放大电路和第二级放大电路构成放大电路;第二运算放大器和外围阻容元件组成低通滤波器，第三运算放大器和外围阻容元件组成高通滤波器，低通滤波器和高通滤波器串接后组成带通滤波电路;整流二极管、滤波电容和一对分压电阻组成分压采样电路，分压电阻之间的接点作为采样输出端连接到单片机的接口。
[0011]本实用新型既有防护功能，同时又能实现照明、语音对讲、定位、考勤、是否佩戴状态识别、撞击或自由坠落报警、高压电路附近越过安全区域报警、录音录像以及拍照等功能，这样能确保实时掌握佩戴安全帽人员的一些实时信息，并能随时和佩戴人员相互沟通。具体如下:
[0012]a.照明功能:利用LED灯发光，能提供照明。
[0013]b.对讲功能:通过语音编码芯片对声音进行采集，打包压缩成文件，利用CDMA/GSM模块数据通道经服务器转发至接收方，然后将文件解压并还原成声音。
[0014]c.定位功能:利用BD/GPS模块接收卫星信号，对安全帽的位置信息解析后打包成文件，通过CDMA/GSM模块数据通道上传至服务器进行数据分析，再通过后台“定位考勤管理系统”得到安全帽的位置信息。
[0015]d.考勤功能:利用定位功能原理进一步对佩戴安全帽人员进行跟踪，再通过“定位考勤管理系统”对工作区域设置而得到人员的到岗或离岗信息，从而实现对人员的考勤功會K。
[0016]e.状态识别功能:通过加速度传感芯片采集安全帽运动数据、与水平方向夹角的数据，打包压缩成文件后通过CDMA/GSM模块数据通道上传至服务器进行数据分析，再通过后台“管理系统”得到安全帽的状态信息，根据安全帽是否长时间静止不动、与水平夹角是否超过设定数值，从而判断安全帽是否被佩戴到人员头上，如果判断某个安全帽没有佩戴，管理系统则会发出报警信号。
[0017]f.撞击或自由坠落报警功能:通过加速度传感芯片采集安全帽的瞬间撞击或自由坠落数据，打包压缩成文件后通过CDMA/GSM模块数据通道上传至服务器进行数据分析，根据撞击力的数值是否超过设定范围来判断安全帽是否受到撞击、根据自由坠落的下降速度是否超过设定范围来判断安全帽是否发生坠落。如果判断到某个安全帽受到撞击或自由坠落，则会通过后台的“管理系统”发出报警信号，从而实现安全事故第一时间被发现以便能及时得到救护的效果。
[0018]g.高压报警功能:当安全帽附近有高压电路时，通过磁场感应天线检测采集电磁场辐射信号，高压检测单元将强度数据输入到单片机，并根据单片机设定的辐射强度参数判断安全帽是否越过安全区域，如果安全帽位置越过高压电路安全距离，则经过语音处理单元发出语音提示，并将该信息通过CDMA/GSM模块数据通道上传至服务器记录备案。
[0019]h.录音录像功能:通过单片机对摄像头采集到的视频数据进行压缩打包成视频流数据，或对麦克风的音频信号采集数据进行压缩打包成音频流数据，然后将数据合并经本地缓存后通过CDMA/GSM模块数据通道上传到服务器，再由后台管理系统或客户端软件进行音、视频回放。
[0020]1.拍照功能:通过对摄像头采集到的视频数据进行压缩打包成图片格式数据，经CDMA/GSM模块数据通道上传到服务器，再由管理系统进行查询管理。
[0021 ] J.开机自检功能:每次打开电源开关，单片机对所有功能单元进行初始化检测，如某个单元不能正常工作，则由蜂鸣器进行故障报警。
[0022]本实用新型是智能产品，离不开远程管理系统，“定位考勤管理系统”能实现考勤、报警、通知等功能的自动管理、自动记录、自动保存。
[0023]本实用新型的有益效果是:(a)在普通安全帽原有防护功能的基础上，把照明、数字对讲、定位、考勤、撞击报警、高压报警、录音录像、抓拍、是否佩戴状态识别等多种功能整合到安全帽上，既为工作人员提供了极大便利和安全保障，又为管理人员提供了多种简洁有效的管理手段。(b)目前很多行业的工作人员作业时，需要随身携带多个不同用途的工具或设备，给作业带来很大的不便利性和麻烦，也增大了不安全因素。本实用新型把这些不同用途的工具设备整合到一起，即方便工作人员随身携带也便于保管，同时还能通过资源整合大大降低了设备投入成本。(C)本实用新型的撞击报警功能，能保障工作人员单人作业时发生了安全事故时及时告知，及时救护，降低死亡率。
[0024]【附图说明】:
[0025]图1是本实用新型的主视图。
[0026]图2是本实用新型的左视图。
[0027]图3是主控电路板的结构示意图。
[0028]图4是本实用新型的电路图。
[0029]图5高压检测单元的构成图。
[0030]图6是高压检测单元的具体电路图。
[0031 ] I 一壳体;2—电池;3—LED灯;4 一主控电路板;5—摄像头;6—喇叭;7—MIC ； 8—电源开关;9一录像抓拍开关；10—照明开关；11一语音对讲开关；12—高压检测单元；13-CDMA/GSM模块；14一单片机;15—LED照明单元;16—录像抓拍单元;17—BD/GPS模块;18—加速度传感芯片；19 一语音单元;20 — MIC; 21 — TF/SD卡座;22—S頂卡座。
[0032]【具体实施方式】:
[0033]参照图1?图3，该智能安全帽包括壳体I，在壳体I顶部的夹层里装置电池2，壳体I的前部有带夹层的帽檐，在帽檐的夹层里装置主控电路板4，在主控电路板4上装置高压检测单元12、CDMA/GSM模块13、单片机(MCU) 14、LED照明单元15、录像抓拍单元16、BD/GPS模块17、加速度传感芯片18、语音单元19、MIC(麦克风)7、TF/SD卡座21、S頂卡座22、电源开关
8、录像抓拍开关9、照明开关10和语音对讲开关11，语音单元19由音频编解码芯片和数字功放构成，TF/SD卡座21里装置TF卡，S頂卡座22里装置SM卡，电源开关8、录像抓拍开关9、照明开关10和语音对讲开关11的按钮外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中间位置凸起部分装置LED灯3和摄像头5，在壳体I内两侧设置喇叭6，LED灯3、摄像头5和喇叭6通过导线与主控电路板4连接。
[0034]参照图4，在壳体里设置单片机以及与单片机连接的BD/GPS模块、录像抓拍单元、LED照明单元、高压检测单元、加速度传感芯片、CDMA/G SM模块、音频编解码芯片，在壳体里设置与音频编解码芯片连接的数字功放，音频编解码芯片连接MIC，数字功放连接喇叭，CDMA/GSM模块连接SIM卡座，在壳体上设置与单片机连接的电源开关、录像抓拍开关、照明开关、语音对讲开关和TF/SD卡座，在壳体前面设置LED灯和摄像头，LED灯与LED照明单元连接，摄像头与录像抓拍单元连接。单片机采用STM32F4系列，图中标注为STM32F4***，其它芯片、模块等为可以外购的常用元器件。
[0035]参照图5，高压检测单元由辐射接收部件、放大电路、带通滤波电路、采样电路构成，辐射接收部件的输出端接放大电路输入端，放大电路输出端接带通滤波电路输入端、带通滤波电路输出端接采样电路输入端，采样电路输出端接单片机。
[0036]参照图6，磁场感应天线为辐射接收部件，电阻R1、电阻R2、电容Cl、电阻C2、场效应管Ql和限流偏置电阻R3组成高阻输入放大电路，磁场感应天线感应到的微弱交变信号放大后经C3耦合进入第二级放大电路，第二级放大电路由第一运算放大器Al和电阻R7、R8、电容C5组成，电阻R4、R5对电源1/2分压和C4滤波后经电阻R5连接到第二级放大电路输入端，把输入电压提升到1/2电源电压。电阻1?9、1?10、1?11、1?12、电容06丄7和第二运算放大器42组成低通滤波器，滤除80Hz以上高频干扰信号，电阻R13、R14、R15、R16、电容C8、C9和第三运算放大器A3组成高通滤波器，滤除35Hz以下的低频干扰信号。低通滤波器和高通滤波器串接后组成带通滤波电路，经滤波后的信号通过整流二极管Dl整流，滤波电容ClO滤除杂波后变成直流电压，随天线感应到的交变信号的强弱变化而变化，整流二极管Dl、滤波电容ClO和一对分压电阻R17、R18组成采样电路，经分压电阻R17、R18分压后的直流电压信号输出到单片机的ADC接口进行采样处理。根据采样电压值的大小，单片机可判断出AC220-500V、10KV、35KV等不同级别的高压线路接近情况。常态情况下，场效应管Ql栅极高阻输入形成漏电流，Ql没有交变信号输出。因交流电源线在四周将形成交变电场，当磁场感应天线靠近220V或以上的交变电源线路时，将感应出相应交变电压加到Ql栅极，经放大滤波处理后用于高压无接触检测。
【主权项】
1.一种智能安全帽，包括壳体，其特征在于:在壳体的夹层里装置电池，另外在壳体里设置单片机以及与单片机连接的BD/GPS模块、录像抓拍单元、LED照明单元、高压检测单元、加速度传感芯片、CDMA/GSM模块、音频编解码芯片，在壳体里设置与音频编解码芯片连接的数字功放，音频编解码芯片连接MIC，数字功放连接喇叭，CDMA/GSM模块连接S頂卡座，在壳体上设置与单片机连接的电源开关、录像抓拍开关、照明开关、语音对讲开关和TF/SD卡座，在壳体前面设置LED灯和摄像头，LED灯与LED照明单元连接，摄像头与录像抓拍单元连接。2.根据权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于:在壳体(I)顶部的夹层里装置电池(2)，壳体(I)的前部有带夹层的帽檐，在帽檐的夹层里装置主控电路板(4)，在主控电路板(4)上装置高压检测单元(12)、CDMA/GSM模块(13)、单片机(14)、LED照明单元(15)、录像抓拍单元(16)、80/6?3模块(17)、加速度传感芯片(18)、语音单元(19)、100(7)、1?/30卡座(21)、SIM卡座(22)、电源开关(8)、录像抓拍开关(9)、照明开关(10)和语音对讲开关(11)，语音单元(19)由音频编解码芯片和数字功放构成，TF/SD卡座(21)里装置TF卡，SIM卡座(22)里装置S頂卡，电源开关(8)、录像抓拍开关(9)、照明开关(10)和语音对讲开关(11)的按钮外端伸出在帽檐外，在帽檐上部中间位置凸起部分装置LED灯(3)和摄像头(5)，在壳体(I)内两侧设置喇叭(6 )，LED灯(3 )、摄像头(5 )和喇叭(6 )通过导线与主控电路板(4)连接。3.根据权利要求1所述的智能安全帽，其特征在于:高压检测单元由辐射接收部件、放大电路、带通滤波电路、采样电路构成，辐射接收部件的输出端接放大电路输入端，放大电路输出端接带通滤波电路输入端、带通滤波电路输出端接采样电路输入端，采样电路输出端接单片机。4.根据权利要求3所述的智能安全帽，其特征在于:磁场感应天线为辐射接收部件，场效应管(Ql)和外围阻容元件组成高阻输入放大电路，高阻输入放大电路的输出端接由第一运算放大器(Al)和阻容元件组成的第二级放大电路，高阻输入放大电路和第二级放大电路构成放大电路；第二运算放大器(A2)和外围阻容元件组成低通滤波器，第三运算放大器(A3)和外围阻容元件组成高通滤波器，低通滤波器和高通滤波器串接后组成带通滤波电路;整流二极管(Dl)、滤波电容(ClO)和一对分压电阻(R17、R18)组成采样电路，分压电阻(R17、R18)之间的接点作为采样输出端连接到单片机(14)的接口。
【文档编号】A42B1/24GK205456337SQ201620084565
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月28日
【发明人】张昭印, 司呈印
【申请人】张昭印