一种基于gps的建筑用安全帽的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽体，其特征在于，帽体设有个人定位终端、耳麦、喇叭和天线，个人定位终端包括主控单元、电源、GPS模块、UIM卡和充电模块，主控单元与电源、GPS模块相连接，GPS模块与电源、UIM卡、充电模块和天线相连接，天线分为CDMA天线和GPS天线，主控单元的输入端与耳麦相连，主控单元的输出端与扬声器相连，耳麦和扬声器上设置有按键。本实用新型在传统安全帽上设计并实现了一个集个人定位、监控和报警于一体的个人定位终端，解决了在室内、隧道、密集建筑群等场合GPS无法定位的问题，其使用方便，功耗低，性能优越，具有较高的实用价值。
【专利说明】—种基于GPS的建筑用安全帽
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及建筑构件【技术领域】，尤其是涉及一种基于GPS的建筑用安全帽。
【背景技术】
[0002]工程施工现场占地面积很大，现场环境复杂，既有高层建筑又有地下建筑，安全隐患多，对现场施工人员的生命和安全时刻都存在威胁。在工程施工中，施工安全是第一的，防止意外事故的发生是施工安全的一个重要环节。全事故发生时，对现场受伤的施工人员能否及时营救，直接关系到施工人员的生命。
[0003]在安全帽内部设置有GPS定位装置、安全报警装置，在发生意外的情况下便于救援人员及时发现施工人员，已成为保证建筑施工安全的一个重要手段。GPS进行定位有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。目前集定位、监控、报警功能于一体的个人定位系统多采用基于 GPS / GSM(GPRS)技术。虽然全球定位系统 GPS (Global Posit1ning Sys-tem)可以提供高精度、覆盖全球的定位，但必须保证GPS接收机和卫星之间有直射路径，这就使得GPS定位系统在建筑物密集的城区和建筑物内部存在盲区。为克服传统GPS定位系统在室内或建筑物密集区存在盲点的缺陷，更好地满足个人定位的需求，亟待提出了一种便携式个人定位终端的设计与实现方案。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于GPS的建筑用安全帽，本实用新型基于GPSOne模块DTGS-800和低功耗单片机MSP430F147，在传统安全帽上设计并实现了一个集个人定位、监控和报警于一体的个人定位终端，解决了在室内、隧道、密集建筑群等场合GPS无法定位的问题。由于采用低功耗处理器，使整个系统功耗降到最低。能够长期待机工作，为用户带来了极大方便，具有较高的实用价值。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽体，其特征在于，所述帽体设有个人定位终端、耳麦、喇叭和天线，所述个人定位终端包括主控单元、电源、GPS模块、UM卡和充电模块，所述主控单元与电源、GPS模块相连接，所述GPS模块与电源、UIM卡、充电模块和天线相连接，所述天线分为CDMA天线和GPS天线，所述主控单元的输入端与耳麦相连，所述主控单元的输出端与扬声器相连，所述耳麦和扬声器上设置有按键。
[0006]上述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述主控单元选用超低功耗的16位单片机MSP430F147。
[0007]上述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述电源为锂离子电池。
[0008]上述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述GPS模块选用AnyData公司的 DTGS-800 GPSOne 模块。
[0009]与现有技术相比，本实用新型有一下优点:
[0010]1、本实用新型基于GPSOne模块DTGS-800和低功耗单片机MSP430在传统安全帽上设计并实现了具有定位、监控和报警功能的个人定位终端，GPSOne综合了 GPS、CDMAlX(码分多址分组数据交换网络)、GIS(地理信息系统)和互联网技术，是美国高通公司为基于位置业务而开发的定位技术，采用Client / Server方式。它将无线辅助A-GPS和高级前向链路AFLT三角定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度的定位。在A-GPS定位技术无法使用的环境中，会自动切换到AFLT三角定位技术，确保定位的成功率和精确度。
[0011]2、本实用新型由于采用低功耗处理器，使整个系统功耗降到最低。能够长期待机工作，为用户带来了极大方便，具有较高的实用价值。
[0012]3、本实用新型定位误差室外小于20 m，室内小于500 m，初始定位时间小于20s，报警信息能在Is内传送到CDMA网络控制中心，性能十分优越。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本实用新型的安全帽整体结构示意图；
[0014]图2本实用新型的安全帽个人定位终端结构框图；
[0015]图3本实用新型的安全帽个人定位终端主控单元电路图；
[0016]图4本实用新型的安全帽个人定位终端GPS模块电路图；
[0017]图5本实用新型的安全帽个人定位终端UM卡电路图；
[0018]图6本实用新型的安全帽个人定位终端电源电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的【具体实施方式】:
[0020]如图1和图2所示，一种基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽体1，其特征在于，所述帽体I设有个人定位终端2、耳麦3、喇叭4和天线5，所述个人定位终端包括主控单元21、电源22、GPS模块23、ΠΜ卡24和充电模块25，所述主控单元21与电源22、GPS模块23相连接，所述GPS模块23与电源22、UIM卡24、充电模块25和天线5相连接，所述天线5分为CDMA天线51和GPS天线52，所述主控单元21的输入端与耳麦3相连，所述主控单元21的输出端与扬声器4相连,所述耳麦3和扬声器4上设置有按键。
[0021 ] 具体地，为了解决GPS在室内和高层建筑密集区难以定位的问题，选用AnyData公司的DTGS-800 GPSOne模块；为了缩小体积、降低功耗和成本，主控单元MCU选用超低功耗的16位单片机MSP430F147。单片机负责控制GPSOne模块发起定位请求，接收并解析CDMA网络控制中心发送的信息，获取当前的经、纬度及其他信息，并以短信的方式送至控制中心或操作者的手机。
[0022]主控单元MCU如图3所示。它包括MSP430F147，外接高速晶振和低速晶振，在不需要高速处理时，可将高速晶振关闭，只使用低速晶振，以降低功耗；MSP430F147有2个串行异步通信接口(USART)，其中一个(DCD, CTS、DTR、R1、RFR / RTS、TXD、RXD 引脚)接口连接DTGS-800的UAR-T1，另一个(URXDO、UTXD0)接口与PC机的串口相连，供系统调试使用。nRst、MS、TCK, TD1、TDO引脚连接JTAG插座，用于程序下载和在线调试；keyl和key2引脚分别接"Help"和预留按键。外接的LED DS3和LED DS4分别用指示电池电量不足和DTGS-800与MSP430之间的通信；BatTest用于检测电池电量。
[0023]DTGS-800模块是定位终端的主体，其内部集成有GPSOne器件，采用GPSOne解决方案定位；支持机卡分离RUIM，提供标准RS-232数据接口和标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输。该模块可采用外接电源或电池供电，电池供电电压为+4.0 V±10%，外接电源供电电压+4.5 V±10%，外接电源还能通过模块内部的电源管理器件为电池充电。
[0024]DTGS-800 模块的电路如图 4 所示。其中 DCD、CTS、DTR、R1、RFR / RTS、TXD、RXD 引脚连接 MSP430F147 的 UARTl，是 DTGS-800 与 MSP430F147 的通信通道；UM_DATA、UM_CLK、UIM_PWR_EN, UIM_RESET 接 UM 卡(图 4) ;Sgl_SMS、Sgl_IDEL、Sgl_GPS、Sgl_busy、Sgl_power, Sgl_ch-arge是系统状态指示信号，分别连接6个LED，用于指示新短信信号、CDMA网络信号、GPS信号、CDMA网络忙、系统上电和电池充电等状态；BatGauge接电池测试端，用于检测电池温度(图5)。
[0025]UM卡是CDMA手机的一种智能卡，其功能类似于GSM手机中的SM卡。它支持专用的鉴权加密算法和OTA技术(Over The Air)，可以通过无线空中接口方式对卡上的数据进行更新和管理。UM卡固定在卡座上，通过卡座的6个引脚与外部连接，如图5所示，其中UM_RESET和UM_CLK需通过100 kQ电阻下拉，UM_DATA需通过10 kQ电阻上拉。
[0026]电源Battery和Charger模块如图6所示。DTGS-800模块的第88、90引脚是专用于电池供电的电源输入引脚。若需模块既可用外接电源又可用电池供电，可将外接电源接到第87和89引脚，电池接到第88、90引脚。此时，外接电源还能通过模块内部电源管理器件为电池充电。
[0027]本实施例的安全帽采用定位终端保障施工安全，该终端由定位单元、主控单元MCU、UM单元、报警等模块组成，其中定位单元使用AnyData公司的DTGS-800 GPSOne模块，主控单元选用超低功耗的16位单片机MSP430F147，借助于AT指令与CDMA网络实现了对个人的位置监控、定位和报警等功能。测试结果表明，该终端的定位误差室外小于20 m，室内小于500 m，初始定位时间小于20s，报警信息能在Is内传送到CDMA网络控制中心。
[0028]本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽体(1)，其特征在于，所述帽体(I)设有个人定位终端(2 )、耳麦(3 )、喇叭(4 )和天线(5 )，所述个人定位终端包括主控单元(21)、电源(22)、GPS模块(23)、UM卡(24)和充电模块(25)，所述主控单元(21)与电源(22)、GPS模块(23 )相连接，所述GPS模块(23 )与电源(22 )、UM卡(24 )、充电模块(25 )和天线(5 )相连接，所述天线(5 )分为CDMA天线(51)和GPS天线(52 )，所述主控单元(21)的输入端与耳麦(3)相连，所述主控单元(21)的输出端与扬声器(4)相连，所述耳麦(3)和扬声器(4)上设置有按键。
2.根据权利要求1所述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述主控单元(21)选用超低功耗的16位单片机MSP430F147。
3.根据权利要求1所述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述电源(22)为锂离子电池。
4.根据权利要求1所述的一种基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述GPS模块(23)选用AnyData 公司的 DTGS-800 GPSOne 模块。
【文档编号】A42B3/30GK204070724SQ201420372218
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】朱佳宁, 朱玲玲 申请人:宁夏力远计算机科技有限公司, 朱佳宁, 朱玲玲