一种智能安全帽衬及安全帽的制作方法

1.本发明涉及安全帽技术领域，特别涉及一种智能安全帽衬及安全帽。


背景技术：

2.现有技术的安全帽衬仅有保护使用者头部的功能，随着智能化管理的要求越来越高，施工管理者不仅要求安全帽衬起到保护头部的功能，还希望安全帽衬能具有检测使用者的佩戴情况、生理体征、姿态及所处高度等，从而施工管理者判断使用者实时状态，降低危险情况发生机率。但是目前并没有出现上述功能的安全帽衬。
3.因此，针对现有技术不足，提供一种智能安全帽衬及安全帽以解决现有技术不足甚为必要。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种智能安全帽衬。该智能安全帽衬能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据和所处高度数据。
5.本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
6.提供一种智能安全帽衬,设置有帽衬主体、数据采集装置和主控装置，数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体，数据采集装置与主控装置连接。
7.所述数据采集装置，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据。
8.所述主控装置，用于接收及处理数据采集装置采集的数据。
9.优选的，上述数据采集装置设置有体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器，体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器分别装配于帽衬主体，且体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器均与主控装置连接。
10.优选的，上述体征检测器，用于实时检测使用者实时的生理体征数据。
11.优选的，上述脱帽检测器，用于实时检测使用者的佩戴情况数据。
12.优选的，上述惯性检测器，用于检测使用者的跌落及撞击情况数据。
13.优选的，上述高度检测器，用于实时检测当前的水平高度数据。
14.优选的，上述体征检测器设置有血氧传感器或者心率传感器中的至少一种。
15.优选的，上述脱帽检测器为接近传感器。
16.优选的，上述惯性检测器设置有加速度传感器或、陀螺仪传感器或者磁力计传感器中的至少一种。
17.优选的，上述高度检测器设置为气压传感器。
18.优选的，上述主控装置设置有主控板和提供电源的电池，电池、体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器均与主控板连接，且电池与主控板相邻。
19.优选的，上述体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器通过iic接口与
主控板通信。
20.将使用时安全帽衬与使用者头部皮肤所抵接的面定义为安全帽的内表面衬，以用户的左手、右手、头顶上方和头部下方为参照对应定义为安全帽衬的左侧、右侧、上侧和下侧。
21.优选的，上述帽衬主体设置有内衬带体、松紧带体和控制盒组件，内衬带体与松紧带体一体连接，且松紧带体位于内衬带体的下底面，松紧带体的两个末端分别贯穿于控制盒组件。
22.优选的，上述体征数据采集装置装配于内衬带体的中部，脱帽检测器和体征检测器分别装配于内衬带体，体征检测器位于前额区域，惯性检测器、高度检测器、主控板和电池分别装配于控制盒组件的内部。
23.优选的，上述内衬带体设置有内衬主带、通孔、装配盒和用于收纳连接线的走线扣，通孔位于内衬主带的中部，走线扣一体连接于内衬主带的表面，装配盒贯穿装配于通孔，内衬主带的两端分别与松紧带体一体连接。
24.优选的，上述装配盒设置有装配板、装配壳和透光防水层，透光防水层装配于装配壳，且装配壳贯穿于通孔，装配壳与透光防水层之间形成的容纳腔，且脱帽检测器和体征检测器装配于容纳腔内部，装配壳凸出于透光防水层。
25.优选的，上述装配板设置有两个走线槽，两个走线槽分布于装配板的左侧面和右侧面。
26.优选的，上述控制盒组件有外壳部和用于调节松紧带体松紧的调节部，调节部活动装配于外壳部，松紧带体的两个末端分别贯穿于外壳部的相对两个侧面。
27.优选的，上述调节部设置有装饰盖、旋盖和齿轮，装饰盖固定装配于旋盖，旋盖固定装配于齿轮，齿轮的活动装配于外壳部的内部，齿轮与松紧带体的两个末端齿接。
28.优选的，上述外壳部设置有下盖、中盖和上盖，下盖、中盖和上盖从下至上依次固定装配，下盖和中盖之间形成有第一空腔，中盖与上盖之间形成有第二空腔，惯性检测器和高度检测器固定装配于主控板，主控板和电池固定装配于第一空腔内部的两侧。
29.优选的，上述齿轮活动装配于第二空腔，松紧带体的两个末端分别贯穿于第二空腔。
30.本发明另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有生理体征检测功能安全帽衬的安全帽。该安全帽能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据和所处高度数据。。
31.本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
32.提供一种安全帽，具有上述的智能安全帽衬和安全帽主体，智能安全帽衬可拆卸装配于安全帽主体。
33.本发明的一种智能安全帽衬及安全帽，设置有帽衬主体、数据采集装置和主控装置，数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体，数据采集装置与主控装置连接；所述数据采集装置，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据；所述主控装置，用于接收及处理数据采集装置采集的数据。本发明能通过数据采集装置实时获取使用者是否戴有安全帽、当前的生理体征数据、检测使用者是否存在跌落及撞击情况，从而避免危险情况发生。
附图说明
34.利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
35.图1为一种智能安全帽衬的结构示意图。
36.图2为图1的另一角度示意图。
37.图3为图1的另一角度示意图。
38.图4为图3中“a
‑
a”方向的剖视图。
39.图5为图3中“a
‑
a”方向的剖视图。
40.图6为内衬主带和松紧带体的结构示意图。
41.图7为装配盒的结构示意图。
42.图8为控制盒组件的结构示意图。
43.图9为调节部的结构示意图。
44.图10为旋盖的结构示意图。
45.图11为齿轮的结构示意图。
46.图12为上盖的结构示意图。
47.图13为中盖的结构示意图。
48.图14为实施例3装配盒的截面示意图。
49.在图1至图14中，包括有：
50.体征检测器或者脱帽检测器100、
51.帽衬主体200、
52.内衬带体210、
53.内衬主带211、通孔212、走线扣213、
54.装配盒214、装配板2141、装配壳2142、透光防水层2143、走线槽2144、
55.控制盒组件220、
56.外壳部221、下盖2211、中盖2212、上盖2213、
57.调节部222、装饰盖2221、旋盖2222、齿轮2223、
58.松紧带体230、
59.主控装置300、主控板310、电池320、
60.人机交互装置400。
具体实施方式
61.结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
62.实施例1。
63.一种智能安全帽衬，如图1至3所示，设置有帽衬主体200、数据采集装置和主控装置300，数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体200，数据采集装置与主控装置300连接。
64.其中，数据采集装置，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据。主控装置300，用于接收及处理数据采集装置采集的数据。
65.数据采集装置设置有体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器，
体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器分别装配于帽衬主体200，且体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器均与主控装置300连接。
66.其中，体征检测器100，用于实时检测使用者实时的生理体征数据。脱帽检测器100，用于实时检测使用者的佩戴情况数据。惯性检测器，用于检测使用者的跌落及撞击情况数据。高度检测器，用于实时检测当前的水平高度数据。
67.本发明的体征检测器100设置有血氧传感器或者心率传感器中的至少一种。脱帽检测器100为接近传感器。惯性检测器设置有加速度传感器或、陀螺仪传感器或者磁力计传感器中的至少一种。高度检测器设置为气压传感器。
68.需要说明的是，本发明的血氧传感器用于检测使用者的血氧数据，心率传感器用于检测使用者的心率数据。加速度传感器通过检测使用者的加速度变化数据，陀螺仪传感器用于实时感应空间移动数据，磁力计传感器用于实时测试磁场强度、方向移动得到磁力数据。本发明通过加速度变化数据、空间移动数据或者磁力数据算计实现跌落及撞击的姿态数据，对于通过加速度变化数据、空间移动数据或者磁力数据算计人体姿态变化方法已经广泛应用于工业生产中，本领域技术人员应当知晓，在此不再一一累述。
69.血氧传感器、心率传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、接近传感器和气压传感器均为市售的传感器，本领域技术人员应该知晓对于上述传感器的型号选择、工作原理及引脚的连接，在此不再一一累述。
70.本实施例的体征检测器100具体为血氧传感器。惯性检测器设置为加速度传感器。需要说明的是，通过血氧传感器和心率传感器都能判断使用者的生理体征情况，而加速度传感器或者陀螺仪传感器都能判断使用者的跌落及撞击情况。
71.主控装置300设置有主控板310和提供电源的电池320，电池320、体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器、高度检测器、麦克风和扬声器均与主控板310连接，且电池320与主控板310相邻。体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器通过iic接口与主控板310通信。
72.需要说明的是，本发明的iic接口与现有技术其他的通信接口相比，具有低功耗低成本高实时的优点，从而提高电池320的续航能力。本发明能使用低容量的电池320进行供电，从而降低智能安全帽衬的整体重量。
73.本发明的电池320具体为锂电池。
74.本发明的智能安全帽衬，还设置有与外部进行通信的人机交互装置400，人机交互装置400装配于帽衬主体200，且人机交互装置400与主控装置300连接。人机交互装置400设置有麦克风和扬声器，麦克风和扬声器分别装配于帽衬主体200，且麦克风和扬声器均与主控装置300连接。
75.本发明的智能安全帽衬，还设置有用于记录移动轨迹的定位装置，定位装置装配于帽衬主体200，且定位装置与主控板310连接，且定位装置固定于主控板310。
76.需要说明的是，本发明的定位装置为通过集成基站、wifi、gps及a
‑
gps定位的定位装置，对于这种具有定位功能的定位装置已经广范应用于通讯及追踪领域，本领域技术人员应该知晓对于定位装置的型号选择、工作原理及引脚的连接，在此不再一一累述。
77.本实施例安全帽衬的工作原理如下：体征数据采集装置采集使用者生理体征得到体征信号，体征数据采集装置将体征信号发送至主控板310，脱帽检测器100实时检测使用
者的佩戴情况得到佩戴信号，脱帽检测装将佩戴信号发送至主控板310，惯性检测器实时检测使用者的跌落及撞击情况得到惯性信号，惯性检测器将惯性信号发送至主控板310，高度检测器实时检测使用者当前的水平高度得到高度信号，高度检测器将高度信号发送至主控板310，麦克风采集使用者的语音信号，麦克风并将语音信号发送至主控板310，定位装置采集使用者当前的定位信号，定位装置并将定位信号发送至主控板310，主控板310将接收体征信号、佩戴信号、惯性信号、高度信号、定位信号和语音信号进行处理得到处理信号，主控板310将处理信号发送至外部设备，主控板310将外部设备的外部语音信号发送至扬声器，扬声器接收外部语音信号并进行播报。
78.需要说明的这种主控板310可以为单片机或者芯片的基本功能，这种功能的单片机或者芯片已经广范应用，如stm32单片机，本领域技术人员应该知晓其中型号的选择和引脚连接，在此不再一一累述。
79.该智能安全帽衬能通过数据采集装置实时获取使用者是否戴有安全帽、当前的生理体征数据、检测使用者是否存在跌落及撞击情况，从而避免危险情况发生。同时本发明的智能安全帽衬具有低功耗低成本高实时的优点，能提高电池320的续航能力及降低电池320的容量，故降低智能安全帽衬的整体重量。
80.实施例2。
81.一种智能安全帽衬，其他特征与实施例1相同，如图1至13所示，还具有如下特征：将使用时安全帽衬与使用者头部皮肤所抵接的面定义为安全帽的内表面衬，以用户的左手、右手、头顶上方和头部下方为参照对应定义为安全帽衬的左侧、右侧、上侧和下侧。
82.帽衬主体200设置有内衬带体210、松紧带体230和控制盒组件220，内衬带体210与松紧带体230一体连接，且松紧带体230位于内衬带体210的下底面，松紧带体230的两个末端分别贯穿于控制盒组件220。
83.体征数据采集装置装配于内衬带体210的中部，脱帽检测器100、体征检测器100、麦克风和扬声器分别装配于内衬带体210，扬声器位于人耳区域上方，麦克风位于口部区域上方，且扬声器和麦克风分别内衬带体210左右两个侧面，体征检测器100位于前额区域，惯性检测器、高度检测器、主控板310和电池320分别装配于控制盒组件220的内部。
84.需要说明的是，本发明的惯性检测器、高度检测器、主控板310和电池320全部集成于控制盒组件220的内部空间，而且控制盒组件220还能调节帽衬主体200的松紧，从而充分利用帽衬主体200的空间。与现有技术的安全帽衬相比，本发明的安全帽衬的总体体积并不会增加太多。体征检测器100位于前额区域，在使用者佩戴该帽衬时，体征检测器100能接触近额头，从而能正常及准确地检测使用者的体征数据。
85.本发明的麦克风和扬声器的位置设置符合人体构造，扬声器位于人耳区域上方，能保证声音能最短距离最小干扰传到耳朵处。麦克风位于口部区域上方能减少声音传播距离，从而提高清晰度。而且扬声器和麦克风分别内衬带体210左右两个侧面，能减少互相干扰。
86.内衬带体210设置有内衬主带211、通孔212、装配盒214和用于收纳连接线的走线扣213，通孔212位于内衬主带211的中部，走线扣213一体连接于内衬主带211的表面，装配盒214贯穿装配于通孔212，内衬主带211的两端分别与松紧带体230一体连接。装配盒214设置有装配板2141、装配壳2142和透光防水层2143，透光防水层2143装配于装配壳2142，且装
配壳2142贯穿于通孔212，装配壳2142与透光防水层2143之间形成的容纳腔，且脱帽检测器100和体征检测器100装配于容纳腔内部，装配壳2142凸出于透光防水层2143。装配板2141设置有两个走线槽2144，两个走线槽2144分布于装配板2141的左侧面和右侧面。
87.本发明的走线扣213的作用将数据采集装置和人机交互装置400与主控装置300连接线进行固定，防止移位使安全帽衬变得整洁。
88.需要说明的是，因为在施工作业过程中，使用者容易出汗，因此透光防水层2143能防止使用者渗入体征数据采集装置的内部，以保护体征数据采集装置。而且当装配壳2142凸出于透光防水层2143时，可以避免透光防水层2143与使用者皮肤直接接触而造成压迫感，从而提高舒适度。
89.控制盒组件220有外壳部221和用于调节松紧带体230松紧的调节部222，调节部222活动装配于外壳部221，松紧带体230的两个末端分别贯穿于外壳部221的相对两个侧面。
90.调节部222设置有装饰盖2221、旋盖2222和齿轮2223，装饰盖2221固定装配于旋盖2222，旋盖2222固定装配于齿轮2223，齿轮2223的活动装配于外壳部221的内部，齿轮2223与松紧带体230的两个末端齿接。
91.外壳部221设置有下盖2211、中盖2212和上盖2213，下盖2211、中盖2212和上盖2213从下至上依次固定装配，下盖2211和中盖2212之间形成有第一空腔，中盖2212与上盖2213之间形成有第二空腔，惯性检测器和高度检测器固定装配于主控板310，主控板310和电池320固定装配于第一空腔内部的两侧，齿轮2223活动装配于第二空腔，松紧带体230的两个末端分别贯穿于第二空腔。
92.与实施例1相比，本实施例将数据采集装置和主控装置300合理地分配于帽衬主体200，通过合理装配从而并不过多地增加整体的体积。
93.实施例3
94.一种智能安全帽衬，其他特征与实施例2相同，如图14，还具有如下特征：将装配壳2142凸出于透光防水层2143的高度定义为a，存在1mm≤a≤10mm，如图6。本实施例a具体为3mm。
95.经实验验证，当a过小时，在使用者使用安全帽衬时容易造成透光防水层2143贴合，当a过大时，降低检测精度，在1mm至10mm范围内时舒适度及检测精度最好。
96.本发明的装配壳2142为硅胶壳体装配壳2142。本发明的透光防水层2143为玻璃片或者塑料片，本实施例透光防水层2143具体为塑料片。
97.需要说明的是，玻璃片具有的优点为透光率高能提高检测精度，而塑料片轻，从而能减轻使用者的负担。
98.本发明的装配板2141的中部为弧面结构，弧面结构与帽衬主体200之间存在容纳壳体的容纳空间。该容纳空间可以使大部分装配壳2142收纳于这个容纳空间内部，从而的提高帽衬主体200与使用者头部的贴合程度，从而提高穿戴时的舒适度。
99.与实施例2相比，本实施例的智能安全帽衬的舒适度更高。
100.实施例4。
101.一种智能安全帽衬的安全帽，具有如实施例1至3任意一个的智能安全帽衬和安全帽主体，智能安全帽衬可拆卸装配于安全帽主体。
102.需要说明的是，在实际应用中，安全帽主体暴露于外部，而安全帽衬收纳于安全帽主体，安全帽主体比较容易损坏。当安全帽主体损坏时，只需将智能安全帽衬拆出，并装配于新的安全帽主体即可，故能降低更换成本。
103.该安全帽能通过数据采集装置实时获取使用者是否戴有安全帽、当前的生理体征数据、检测使用者是否存在跌落及撞击情况，从而避免危险情况发生。
104.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。