一种用于变电站巡检作业的智能头盔的制作方法

本实用新型涉及一种智能穿戴设备，具体讲涉及一种用于变电站巡检作业用的智能头盔。

背景技术：

智能穿戴设备是指综合运用嵌入式技术、多样化显示技术、各类识别技术、传感技术、信息传输技术和云服务等交互及储存技术代替手持设备或其他器械，实现用户互动交互、生活娱乐、人体监测等功能的新型日常穿戴设备。

可穿戴智能产品形态丰富多样，如智能手环、手表、眼睛、头盔等，其能够进行数据的采集和初步的处理。智能头盔集成了控制、计算机、电子电气、机构学、传感器、通讯学、全球定位等技术，具有灵活的环境适应性与自主性，能够满足一般的作业场合。

随着电网规模日益扩大和新型设备的投产，电网的建设和运维面临资料繁杂、操作规程复杂、应急处理要求高以及人员变动频繁等问题，传统作业模式已不能适应电网发展要求。随着IT技术发展，智能穿戴设备集成多媒体、传感器等技术，支持多种交互方式，与业务系统实现智能互联服务，其已在消费电子、工业和医疗等领域中取得多项创新应用，给电网的建设和运维带来了新的自动化、智能化解决方案。

本实用新型给出了一种面向变电站巡检作业的智能头盔技术方案，为实现电网智能化提供了新的思路和实现途径。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种用于变电站巡检作业的智能头盔,包括：头盔主体5和设有电池组的控制器10，头盔主体5与控制器10用电源线12连接,头盔主体5包括：设于一侧的主板1,设于外延或主板1的传感器2,设于顶部的WIFI天线3和GPS天线4，设于另一侧双目成像模组8上方的摄像头模块6和7及下方的麦克风9。

控制器10经USB接口与摄像头模块6和7相连；控制器10经GPIO的定制串口分别与双目成像模组8和传感器2相连；

控制器10经GPIO的RS232串口分别与设于主板1的GPS定位信息模块和GSM通讯模块相连；控制器10经标准电源接口与电源模块相连。

控制器10的处理器为包括500兆的CPU和100兆的MCU。双目成像模组8采用2.8寸ILI9320 TFT-LCD触摸屏液晶。

电源模块包括：控制器电源和GSM模块电源；控制器电源为3.3V，4000mAh的锂电池；GSM模块电源用5V的锂电池直接供电。

GSM通讯模块采用ATK-SIM900A模块；GSM通讯模块与控制器10经GPIO接口按RS232串口协议编程相连。

GPS定位信息模块采用NMEA-0183协议输出GPS定位数据；GPS定位信息模块的控制协议采用UBX协议。

摄像头模块6和7包括：可见光摄像头6和红外摄像头7。传感器2包括：加速度传感器、9轴陀螺仪、光线感应器和温度传感器。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下有益效果：

1、本实用新型提出的智能头盔集成了通讯、摄像、定位及众多传感器可以实现设备智能辅助巡视，现场设备智能辅助安装；

2、本实用新型及时定位发现电网缺陷、故障，并减低设备故障率，规范人员操作，减轻现场操作强度，提高现场工作效率；

3、本实用新型的机体可以增加外设模块安装的可靠性与协调性，提高安全指标与使用效率；

4、本实用新型的机体采用战术头盔结构，以方便机械加工和计算平台、显示器、传感器、通讯模块等模块的安装；

5、本实用新型为降低头盔本体质量，机体采用高强度混合塑料材料，并预留设备安装孔以便装配控制板、传感器和便携式电源等设备。

附图说明

图1为本实用新型的头盔模型结构图；

图2为本实用新型的硬件连接关系图；

图中：1-主板，2-传感器，3-WIFI天线，4-GPS天线，5-头盔主体，6-可见光摄像头，7-红外摄像头，8-双目成像模组，9-麦克风，10-控制器，11-系绳，12-电源线。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。

本智能头盔的机体采用战术头盔结构，以方便机械加工和计算平台、显示器、传感器、通讯模块等模块的安装。其中，机体为战术头盔结构的设计方式，可以增加外设模块安装的可靠性与协调性，提高安全指标与使用效率。为降低头盔本体质量，机体采用高强度混合塑料材料，并预留设备安装孔以便装配控制板、传感器、便携式电源等。

如图1所示，智能头盔由头盔主体5和控制器10组成，其中电池组集成在控制器10里，位于腰间马甲中，头盔主体5佩戴在头顶上，它们之间用信号电源线12连接。头盔主板5位于头盔后部，便于与电池连接；双目成像模组8位于佩戴人员眼部正前方，可上下移动；GPS、环境光、近距离检测、9轴陀螺仪、带电检测等传感器2位于头盔外延或内置于主板1内；可见光摄像头6和红外摄像头7位于头盔正前方；WIFI天线3和GPS天线4位于头盔顶部；麦克风9为可折叠方式位于佩戴人员嘴部右边处。

控制器10采用Edison通用计算平台，其主要模块及接口：(2-1)处理器是双核架构包括500兆的CPU和100兆的MCU，1GB内存，SOC制程工艺是22nm，使得头盔具备强大的计算能力；(2-2)基于内置NAND FLASH控制器集成外置4GB Flash存储卡，提供了强大的存储能力，用于头盔现场的视频采集存储；(2-3)基于内置的可编程I/O控制提供40个GPIO，可以基于控制器逻辑进行编程定制GPIO的功能，使得头盔可以扩展多种传感器及外设；(2-4)内部集成了无线通信模块，对外提供WIFI和蓝牙两种无线通信方式，已内置双频板载天线，也可以外界射频同轴天线，使得头盔具备面向无线局域网的无线通信能力；(2-5)具 备3个通用USB接口，可以基于USB驱动层开发安装多种复杂外设的SDK开发包，快速集成USB外设；(2-6)电源部分基于TI SNB9024电源管理芯片开发，标准供电电压为3.15-4.5V。

双目成像模组8系统采用2.8寸ILI9320 TFT-LCD触摸屏液晶以满足控制器11的兼容性。模块采用16位的并行方式与外部连接，在320*240的分辨率、16位真彩显示的条件下，液晶屏能够清晰地显示出全局参数，且作业人员可通过触屏拨号进行通讯。模块接口设计，TFL-LCD模块采用2*17的2.54公排针与核心板连接，接口基于(2-3)GPIO，基于屏显模块的驱动硬件接口逻辑编程核心控制板的GPIO部分逻辑。

电源模块分为两部分，一部分为控制器电源，一部分为GSM模块电源。GSM采取单独电源的原因是其耗电大，分压能力大会造成其他模块电压分配不足，无法正常工作。控制器电源采用3.3V与核心控制(2-6)相连，4000mAh的锂电池可满足各外设传感器的供电要求，GSM模块电源采用5V的锂电池直接供电。

GSM通讯模块设于主板1，其采用ATK-SIM900A模块。该模块支持RS232串口和LVTTL串口，并带硬件流控制，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输，本头盔中通讯模块与控制器11基于(2-3)GPIO按照RS232串口协议编程相连。

GPS定位信息模块设于主板1，其通信接口采用UART(串口)方式，输出的GPS定位数据采用NMEA-0183协议(默认)，控制协议为UBX协议，与核心控制板基于(2-3)GPIO按照RS232串口协议编程相连，用于对作业人员的定位和提供海拔、经纬度、速度和时间等信息。

摄像头模块包括可见光摄像头6和红外摄像头7，采用Pixy公司的CMUcam5，它是开源图像识别传感器，内置图像处理器，支持多物体，多色彩的颜色识别，最高支持7种颜色，这样可有效降低核心控制板的图形处理能力需求。Pixy摄像头支持多种通信方式，如SPI、I2C、USB等，具备点对点近程监控功能和网络远程监控功能，具有直录监控录像模式，本实用新型中是基于核心控制板(2-5)USB接口集成。

传感器2，包括三轴加速度、9轴陀螺仪、光线感应、温度传感器等，这些传感器基于(2-3)GPIO通过各传感器定制化的串行通信标准与核心控制板相连， 实现多种传感功能集成。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。