可穿戴有毒气体安全预警装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可穿戴有毒气体安全预警装备，属于有毒气体监测预警技术领域。
【背景技术】
[0002]在油气储运、化工生产车间、矿井及地质勘探等可能由于有毒气体泄露而危害人员生命安全的环境下，对工作人员的生命体征监控及对于可能发生的危险状况进行及时、网络层面的预警，迅速的找到警报的原因及来源，并进行警情强度的评估是十分必要的。
[0003]然而，常见的预警手段是通过在小区域内布置静态的监测节点，当节点分析到可能发生险情的时候进行报警操作以及数据分析。
[0004]这种模式存在以下的问题:
[0005]1.监测节点的位置是静态的，灵活性差，且监测的范围仅限于节点周围，收集的数据难以满足警报来源分析以及警情评估的需求；
[0006]2.在预测到险情时，无法及时的统计在监测区域内的人员数量及人员的生命体征和地理位置，无法为人员疏散及救援工作提供决策参考；
[0007]3.缺乏基于网络的预警功能，无法对人员进行监控，并将警报通知到每个人员。【实用新型内容】
[0008]目的:为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可穿戴有毒气体安全预警装备，可获知人员的位置、生命体征和人员所在位置的环境参数，将安全头盔与传统的静态节点相结合，构建区域范围的在线监测预警网络并建设统一调度的监控中心，能够更好地保障人员的生命财产安全。
[0009]技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0010]一种可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:包括安全头盔和腕表；所述安全头盔包括:主处理芯片、无线射频模块、W1-FI模块、GPS定位模块、有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器、摄像头、LED照明灯和语音报警装置；所述无线射频模块、W1-FI模块、GPS定位模块、有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器、摄像头、LED照明灯和语音报警装置均与主处理芯片相连接；
[0011]所述腕表包括:触摸显示屏、处理器和无线射频模块；所述触摸显示屏和无线射频模块均与处理器相连接；
[0012]所述安全头盔和腕表通过W1-FI无线网络通讯连接；安全头盔通过无线网络与监控中心双向通讯连接。
[0013]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述有毒气体检测传感器包括二氧化硫浓度检测模块、硫化氢浓度检测模块和可燃气体浓度检测模块。
[0014]作为优选方案，所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述有毒气体检测传感器均采用电化学传感器。
[0015]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述环境参数传感器包括温度传感器和湿度传感器。
[0016]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述生命体征检测传感器采用心率脉搏传感器。
[0017]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述触摸显示屏自带有XPT2046触摸显示屏控制芯片。
[0018]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述主处理芯片采用以Cortex-M3为内核的STM32H03芯片。
[0019]有益效果:本实用新型提供的可穿戴有毒气体安全预警装备，相对于传统的静态节点以及单节点工作的可移动装备在预测到险情时无法及时的将警报信息反馈到预警系统网络上，极大的浪费了宝贵的抢救时间；本实用新型具有以下优点:可组网安全预警安全头盔判断周边环境状况并通过无线网络反馈到监控中心，使得网络层面的预警具有可行性；搭载在安全头盔上的GPS传感器以及心率传感器又可在发生险情时反映出人员的位置以及身体状态，让救援工作更有效率以及针对性，从而保障人员的生命安全。可获知人员的位置、生命体征和人员所在位置的环境参数，将安全头盔与传统的静态节点相结合，构建区域范围的在线监测预警网络并建设统一调度的监控中心，并形成基于无线传感器网络的预警网络，能够更好地保障人员的生命财产安全。
【附图说明】
[0020]图1至图3为本实用新型的结构示意图；
[0021]图4为本实用新型的工作过程示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
[0023]如图1至图3所示，一种可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:包括安全头盔和腕表；所述安全头盔包括:主处理芯片、无线射频模块、W1-FI模块、GPS定位模块、有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器、摄像头、LED照明灯和语音报警装置；所述无线射频模块、W1-FI模块、GPS定位模块、有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器、摄像头、LED照明灯和语音报警装置均与主处理芯片相连接；
[0024]所述腕表包括:触摸显示屏、处理器和无线射频模块；所述触摸显示屏和无线射频模块均与处理器相连接；
[0025]所述安全头盔和腕表通过W1-FI无线网络通讯连接；安全头盔通过无线网络与监控中心双向通讯连接。
[0026]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述有毒气体检测传感器包括二氧化硫浓度检测模块、硫化氢浓度检测模块和可燃气体浓度检测模块。
[0027]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述有毒气体检测传感器均采用电化学传感器。
[0028]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述环境参数传感器包括温度传感器和湿度传感器。
[0029]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述生命体征检测传感器采用的pulse-sensor传感器模块的心率脉搏传感器。
[0030]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述触摸显示屏自带有XPT2046触摸显示屏控制芯片。
[0031]所述的可穿戴有毒气体安全预警装备，其特征在于:所述主处理芯片采用以Cortex-M3为内核的STM32H03芯片。
[0032]硬件系统介绍
[0033]本系统的硬件系统主要由安全预警头盔、腕表以及监控中心的PC机组成；数据传输采用wifi无线传输模块以及NRF24L01无线射频传输模块。
[0034](I)安全预警头盔
[0035]安全预警头盔的硬件框图如图2所示，设备以STM32F103芯片为主要处理芯片，在主处理芯片上搭载了如图所示的各种传感器模块，主处理芯片将传感器模块的数据采集了之后由NRF24L01无线射频模块和RT5350 WIFI模块发送出去，同时主处理芯片接收来自NRF24L01无线射频模块的LED照明灯的控制命令和接收来自RT5350 WIFI模块的语音报警控制命令。
[0036]安全预警头盔上装有LED照明灯以及语音报警模块，同时集成了各种传感器模块，主要包括:有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器等。处理芯片采用以Cortex-M3为内核的STM32H03芯片。STM32处理器具有性价比高、功耗低、处理性能强、稳定性高等特点，适用于各种工作环境下工作。
[0037]头盔上还集成了以RT5350为处理芯片的wifi模块以及NRF24L01无线射频模块，用于数据的传输。其中NRF24L01无线射频模块负责将数据实时的传输给数据查看显示腕表供使用者实时看看，wifi模块则将采集到的数据传输给检测中心的PC机。头盔上装有摄像头，通过wifi模块，可将实时视频实时的传输给检测中心的PC机。
[0038]GPS定位模块:头蓝上还装有GPS定位模块u-blox，可告知检测中心工作人员所在的位置。
[0039]传感器模块介绍
[0040]主要包括:有毒气体检测传感器、生命体征检测传感器、环境参数传感器。
[0041]有毒气体检测传感器:S02&度检测模块、SH浓度检测模块以及可燃气浓度检测模块。有毒气体检测模块均采用电化学传感器，其特点是检测灵敏度高、使用方便。具有良好的灵敏度和选择性，同时具有良好的稳定性和再现性，受温湿度变化的影响较小，输出方式可采用电平输出方式，也可选择模拟量输出方式。
[0042]生命体征检测传感器为心率脉搏传感器，采用的传感器模块为pulsesensor，该传感器通过红外光线对皮肤毛细血管的伸缩进行检测，从而产生一系列脉冲，通过计算脉冲的周期得到心率值。
[0043]环境参数传感器包括环境温度传感器以及湿度传感器。
[0044]湿度传感器采用DHTl I，全称为数字温湿度传感器，是一款含有了已校准数字信号输出的温湿度复合式传感器，其抗干扰能力强、性价比极高，体积小、的功耗极低，适合应用于各种条件苛刻的工作环境中。其供电电压为3.3-5.5V DC，输出单总线数字信号；湿度测量范围为20-90%RH，温度为0-50 °C ;湿度测量精度为+_5%RH，温度+_2°C，分辨率分别为1%RH、1°C0
[0045]温度传感器选用DS18B20，其供电电压范围为3.0 V至5.5 V，无需备用电源，性能稳定，应用范围广泛，适用于工业系统等各种场所。测量温度范围为一 55°C?+125°C，固有的测量温度误差为1°C，测量精度为±0.5° C?其测量范围比DHTll更加广，精度也高于DHT11,因此选用该传感器来测量环境的温度。
[0046]WIFI无线模块
[0047]本设计利用安装在头盔上的WIFI无线模块进行数据及视频流的传输，采用RT5350路由器芯片搭建wifi网络。开发的环境是基于openwrt系统进行定制内核以及修改模块，通过烧写路由器固件配置路由器。
[0048](2)腕表
[0049]本系统通过腕表来查看传感器检测到的环境参数以及生命体征等参数。
[0050]如图3所示，腕表的硬件组成包括:TFT_IXD触摸显示屏、STM32H03处理芯片、NRF24L01无线射频传输模块、3.7V标准手机锂电池。同样以STM32F103芯片为处理器，由处理器控制TFT_LCS触摸显示屏模块，并根据NRF24L01无线射频模块接收到的数据，在TFT_IXD触摸显示屏上显示出来相应数据。
[0051]TFT_IXD触摸显示屏模块自带有触摸显示屏控制芯片XPT2046。这是一款4导线制触摸显示屏控制器，内含12位的分辨率125khz转换速率逐步逼近型A/D转换器。支持
1.5v-5.25v的低电压I/接口。XPT2046可通过执行两次A/D