本實(shí)用新型涉及可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種穿戴式多功能頭盔裝置。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，人們不再滿足手持式的移動智能終端，如手機(jī)、平板電腦等，進(jìn)而研發(fā)出許多可穿戴式的智能設(shè)備，例如可穿戴頭盔。現(xiàn)有技術(shù)中，可穿戴頭盔大都在頭盔本身結(jié)構(gòu)、佩戴舒適型等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，功能比較單一，例如并未對室外探險(xiǎn)可能存在的環(huán)境、地理方位、探險(xiǎn)過程中人體不適等因素進(jìn)行考慮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種穿戴式多功能頭盔裝置。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種穿戴式多功能頭盔裝置，包括地理方位監(jiān)測模塊、體征參數(shù)監(jiān)測模塊、有毒氣體監(jiān)測模塊、場景監(jiān)測模塊、MCU、用于存儲各個(gè)監(jiān)測模塊的監(jiān)測結(jié)果的存儲模塊、用于顯示各個(gè)監(jiān)測模塊的監(jiān)測結(jié)果的顯示模塊、用于將監(jiān)測結(jié)果發(fā)往遠(yuǎn)程中心的通信模塊、電池、用于對各個(gè)模塊進(jìn)行電源管理的電源管理模塊；所述地理方位監(jiān)測模塊、體征參數(shù)監(jiān)測模塊、有毒氣體監(jiān)測模塊、場景監(jiān)測模塊、存儲模塊、顯示模塊、通信模塊、電池分別連接至MCU，所述電源管理模塊連接所述電池；

其中，地理方位監(jiān)測模塊包括GPS定位模塊、電子羅盤傳感器和氣壓高度計(jì)，體征參數(shù)監(jiān)測模塊包括呼吸傳感器、體溫傳感器、腦電檢測模塊和心電檢測模塊，有毒氣體監(jiān)測模塊包括空氣質(zhì)量傳感器和一氧化氮檢測模塊，場景監(jiān)測模塊包括LED照明燈模塊、語言對講模塊和攝像頭模塊。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，電源管理模塊包括用于輸出4.2V電壓的電壓穩(wěn)壓器、用于將4.2V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓的直流降壓轉(zhuǎn)換器、用于將3.3V電壓轉(zhuǎn)換為1.8V電壓以供MCU使用的第一低壓差線性穩(wěn)壓器、用于將3.3V電壓轉(zhuǎn)換為1.85V電壓以供各個(gè)監(jiān)測模塊使用的第二低壓差線性穩(wěn)壓器、用于給電池充電的充電管理芯片；

所述電壓穩(wěn)壓器連接電池和所述直流降壓轉(zhuǎn)換器，直流降壓轉(zhuǎn)換器連接第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器，第一低壓差線性穩(wěn)壓器連接至MCU，第二低壓差線性穩(wěn)壓器與各個(gè)監(jiān)測模塊分別通過一個(gè)開關(guān)器件連接，各開關(guān)器件的控制端連接至所述MCU，充電管理芯片連接至所述電池。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，所述電壓穩(wěn)壓器包括MP2359芯片，直流降壓轉(zhuǎn)換器包括LM2576S芯片，所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器包括AMS1117-1.8LDO芯片，第二低壓差線性穩(wěn)壓器包括RT9193芯片，開關(guān)器件為三極管或者M(jìn)OS管，充電管理芯片采用XC6802。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，GPS定位模塊采用NEO-6Q UBLOX芯片，電子羅盤傳感器采用霍尼韋爾HMC5883L磁傳感器，氣壓高度計(jì)采用MS5611-01BA03傳感器。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，呼吸傳感器采用粘貼式pt1000鉑電阻貼片式溫度傳感器，貼于佩戴者鼻孔下方；體溫傳感器采用非接觸式人體紅外體溫計(jì)MLX90615；腦電檢測模塊和心電檢測模塊分別嵌設(shè)在頭盔兩邊的內(nèi)側(cè)且電極為金屬織物電極，腦電檢測模塊包括神念科技公司的TGMA腦電模塊，心電檢測模塊包括神念科技公司的BMD101心電檢測模塊。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，空氣質(zhì)量傳感器和一氧化氮檢測模塊位于頭盔后方，空氣質(zhì)量傳感器采用MQ135傳感器，一氧化氮檢測模塊采用SKA/NO-101檢測模塊。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，所述LED照明燈模塊安裝在所述頭盔的正前方，攝像頭模塊位于LED照明燈模塊下方，語言對講模塊包括頭盔的位于嘴巴下方的麥克風(fēng)和位于耳朵兩側(cè)的耳機(jī)。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，通信模塊采用GSM/4G通信模塊。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，MCU采用三星的S5PC110處理芯片，所述電池置于頭盔頂部，采用4.2V鋰離子電池。

在本實(shí)用新型所述的穿戴式多功能頭盔裝置中，所述裝置還包括與所述MCU連接的用于觸發(fā)通信模塊向遠(yuǎn)程中心發(fā)送求救信號的按鍵模塊。

實(shí)施本實(shí)用新型的穿戴式多功能頭盔裝置，具有以下有益效果：本實(shí)用新型的穿戴式多功能頭盔裝置，適用于野外考古探險(xiǎn)的，集地理方位監(jiān)測、體征參數(shù)監(jiān)測、有毒氣體檢測、場景監(jiān)測四大功能于一體，不僅可對地理位置、有毒氣體數(shù)據(jù)、人體生理體征信號進(jìn)行采集和分析，還可通過場景監(jiān)測模塊來實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程聲音或視頻數(shù)據(jù)的交互通信，并通過通信模塊來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳和信息交互。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本實(shí)用新型穿戴式多功能頭盔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

在原始野外叢林或沙漠探險(xiǎn)過程中，經(jīng)常會遇到極其惡劣的環(huán)境和氣候，比如有毒氣體、迷失方向、人體體征參數(shù)異常(缺氧，心律不齊)等因素，甚至?xí)幸颦h(huán)境或人體體征參數(shù)異常而導(dǎo)致死亡的風(fēng)險(xiǎn)，為了克服上述問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種適用于野外考古探險(xiǎn)的集地理方位監(jiān)測、體征參數(shù)監(jiān)測、有毒氣體檢測、場景監(jiān)測功能于一體的穿戴式多功能頭盔裝置。

如圖1所示，是本實(shí)用新型穿戴式多功能頭盔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)用新型的穿戴式多功能頭盔裝置，包括地理方位監(jiān)測模塊1、體征參數(shù)監(jiān)測模塊2、有毒氣體監(jiān)測模塊3、場景監(jiān)測模塊4、MCU5、用于存儲各個(gè)監(jiān)測模塊的監(jiān)測結(jié)果的存儲模塊6、用于顯示各個(gè)監(jiān)測模塊的監(jiān)測結(jié)果的顯示模塊7、用于將監(jiān)測結(jié)果發(fā)往遠(yuǎn)程中心的通信模塊8、電池9、用于對各個(gè)模塊進(jìn)行電源管理的電源管理模塊10；所述地理方位監(jiān)測模塊1、體征參數(shù)監(jiān)測模塊2、有毒氣體監(jiān)測模塊3、場景監(jiān)測模塊4、存儲模塊6、顯示模塊7、通信模塊8、電池9分別連接至MCU5，所述電源管理模塊10連接所述電池9；

其中，地理方位監(jiān)測模塊1包括GPS定位模塊、電子羅盤傳感器和氣壓高度計(jì)，體征參數(shù)監(jiān)測模塊2包括呼吸傳感器、體溫傳感器、腦電檢測模塊和心電檢測模塊，有毒氣體監(jiān)測模塊3包括空氣質(zhì)量傳感器和一氧化氮檢測模塊，場景監(jiān)測模塊4包括LED照明燈模塊、語言對講模塊和攝像頭模塊。

地理方位監(jiān)測模塊1、體征參數(shù)監(jiān)測模塊2、有毒氣體監(jiān)測模塊3的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過通信模塊8發(fā)往遠(yuǎn)程中心存儲。場景監(jiān)測模塊4實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程中心的聲音或視頻數(shù)據(jù)的交互通信，并通過通信模塊8來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳和信息交互。優(yōu)選的，當(dāng)有毒氣體濃度超過安全標(biāo)準(zhǔn)閥值或體征參數(shù)異常時(shí)，本裝置可以進(jìn)行語音報(bào)警，還可以通過通信模塊8及時(shí)向遠(yuǎn)程中心發(fā)出警報(bào)求助，以減少因身體突發(fā)異常狀況或環(huán)境異常而導(dǎo)致死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，裝置還包括按鍵模塊11，當(dāng)探險(xiǎn)者遇到困難時(shí)，可以通過頭盔上的按鍵模塊11進(jìn)行一鍵呼救。

較佳實(shí)施例中，通信模塊8選取GSM/GPRS芯片MG323-B作為遠(yuǎn)程通信芯片，也可將上述芯片更換成4G芯片，對此并不做限制。

可以理解的是，各個(gè)監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)通過通信模塊8發(fā)往遠(yuǎn)程中心所涉及到的通信協(xié)議等并不是本實(shí)用新型的重點(diǎn)，本實(shí)用新型僅僅是選定合適的通信模塊8，基于通信領(lǐng)域中現(xiàn)有的通訊協(xié)議等轉(zhuǎn)發(fā)各個(gè)監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)而已。

較佳實(shí)施例中，MCU5采用三星的S5PC110處理芯片，所述電池9置于頭盔頂部，采用4.2V鋰離子電池。

S5PC110處理芯片是三星推出的一款適用于智能手機(jī)等多媒體設(shè)備的應(yīng)用處理器，具有小尺寸封裝，適用于多個(gè)信號的采集與智能處理。此外，S5PC110基于CORTEX-A8架構(gòu)，且采用各式各樣的低功率技術(shù)來降低功耗，確保電池能夠使用更長時(shí)間，其低功耗技術(shù)包括使用了45納米(nm)低功率制程、以及精細(xì)的低功率架構(gòu)，且采用1GHz主頻，響應(yīng)速度快。

電源管理模塊10可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的低功耗管理以及對電池9的充電管理。為了延長續(xù)航時(shí)間，電源管理模塊10包括用于輸出4.2V電壓的電壓穩(wěn)壓器、用于將4.2V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓的直流降壓轉(zhuǎn)換器、用于將3.3V電壓轉(zhuǎn)換為1.8V電壓以供MCU5使用的第一低壓差線性穩(wěn)壓器、用于將3.3V電壓轉(zhuǎn)換為1.85V電壓以供各個(gè)監(jiān)測模塊使用的第二低壓差線性穩(wěn)壓器、用于給電池9充電的充電管理芯片；

所述電壓穩(wěn)壓器連接電池9和所述直流降壓轉(zhuǎn)換器，直流降壓轉(zhuǎn)換器連接第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器，第一低壓差線性穩(wěn)壓器連接至MCU5，第二低壓差線性穩(wěn)壓器與各個(gè)監(jiān)測模塊分別通過一個(gè)開關(guān)器件連接，各開關(guān)器件的控制端連接至所述MCU5，充電管理芯片連接至所述電池9。

較佳實(shí)施例中，所述電壓穩(wěn)壓器包括MP2359芯片，直流降壓轉(zhuǎn)換器包括LM2576S芯片，所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器包括AMS1117-1.8LDO芯片，第二低壓差線性穩(wěn)壓器包括RT9193芯片，開關(guān)器件為三極管或者M(jìn)OS管，充電管理芯片采用XC6802。

S5PC110處理芯片內(nèi)部自帶的電源管理模塊來延長電池的續(xù)航時(shí)間，可通過開啟或關(guān)閉來使能RT9193的供電輸入電壓，從而控制外圍器件的供電，達(dá)到節(jié)省電能，延長電池續(xù)航時(shí)間的目的。XC6802由于采用了外置RSEN電阻,可以任意設(shè)定充電電流(最大充電電流為800mA),能對應(yīng)通用性非常高的各種各樣用途的充電要求。另外,在保護(hù)電路中內(nèi)置過電流和過熱保護(hù)功能。此外還搭載了限制突入電流的功能,以便提供更安全穩(wěn)定的充電電流。且采用小型封裝既保證放熱特性的優(yōu)越性,又有利于節(jié)省設(shè)計(jì)電路的空間，因此，本裝置采用XC6802作為鋰離子電池充電芯片。

下面以一個(gè)較佳實(shí)施例介紹四個(gè)監(jiān)測模塊。

地理方位監(jiān)測模塊1，其GPS定位模塊采用NEO-6Q UBLOX芯片，電子羅盤傳感器采用霍尼韋爾HMC5883L磁傳感器，氣壓高度計(jì)采用MS5611-01BA03傳感器。

本裝置采用NEO-6Q UBLOX芯片作為GPS定位模塊，其采用溫補(bǔ)晶振，具有4個(gè)可選擇接口：UART，SPI，USB，I2C，且可向用戶傳回GSV，RMC，GSA，GGA，GLL，VTG等數(shù)據(jù)。

霍尼韋爾HMC5883L是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁傳感器芯片，應(yīng)用于低成本羅盤和磁場檢測領(lǐng)域。HMC5883L包括最先進(jìn)的高分辨率HMC118X系列磁阻傳感器，并附帶霍尼韋爾專利的集成電路包括放大器、自動消磁驅(qū)動器、偏差校準(zhǔn)、能使羅盤精度控制在1°～2°的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。簡易的I2C系列總線接口。HMC5883L是采用無鉛表面封裝技術(shù)，帶有16引腳。

HMC5883L采用霍尼韋爾各向異性磁阻(AMR)技術(shù)，該技術(shù)領(lǐng)先于其他磁傳感器技術(shù)。這些各向異性傳感器具有在軸向高靈敏度和線性高精度的特點(diǎn).傳感器具有的對正交軸的低靈敏度的固相結(jié)構(gòu)能用于測量地球磁場的方向和大小，其測量范圍從毫高斯到8高斯(gauss)?；裟犴f爾的磁傳感器在低磁場傳感器行業(yè)中是靈敏度最高和可靠性最好的傳感器。

氣壓高度計(jì)采用MS5611-01BA03傳感器，MS5611-01BA03傳感器是由MEAS(瑞士)推出的一款SPI和FC總線接口的新一代高分辨率氣壓傳感器，轉(zhuǎn)換時(shí)間快，功耗低，分辨率達(dá)到10cm,該傳感器模塊包括一個(gè)高線性度的壓力傳感器和一個(gè)超低功耗24位sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器，且工作電壓為1.8-3.6V，且采用小體積QFN封裝，可長期穩(wěn)定工作，且通過板載溫度傳感器來檢測外界溫度，從而修正獲得的氣壓數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)。

體征參數(shù)監(jiān)測模塊2，其呼吸傳感器采用粘貼式pt1000鉑電阻貼片式溫度傳感器，貼于佩戴者鼻孔下方；體溫傳感器采用非接觸式人體紅外體溫計(jì)MLX90615；腦電檢測模塊和心電檢測模塊分別嵌設(shè)在頭盔兩邊的內(nèi)側(cè)且電極為金屬織物電極，腦電檢測模塊包括神念科技公司的TGMA腦電模塊，心電檢測模塊包括神念科技公司的BMD101心電檢測模塊。

有毒氣體監(jiān)測模塊3，為防止人體氣流對有毒氣體濃度的影響，有毒氣體監(jiān)測模塊3位于頭盔后方，其空氣質(zhì)量傳感器采用MQ135傳感器，一氧化氮檢測模塊采用SKA/NO-101檢測模塊。

MQ135傳感器可應(yīng)用于家庭、惡劣環(huán)境中氨氣、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、煙霧等有害氣體的探測,且對硫化物、苯系蒸汽、煙霧等有害氣體具有很高的靈敏度；使用壽命長和可靠穩(wěn)定性好，響應(yīng)快速等特點(diǎn)，且氣體敏感元件測試濃度范圍為10to 1000ppm，因而本實(shí)用新型專利采用MQ135作為硫化氫等環(huán)境有毒氣體的檢測。

SKA/NO-101是圣凱安科技生產(chǎn)的一款專門針對空氣中存在的一氧化氮NO氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的檢測模塊，是采用原裝進(jìn)口最優(yōu)質(zhì)的氣體傳感器，通過32位微處理器和24位數(shù)據(jù)采集器后，再多次進(jìn)行全量程的溫濕度補(bǔ)償，然后再用99.999％純度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)之后的產(chǎn)品模塊。

場景監(jiān)測模塊4，其中的LED照明燈模塊安裝在所述頭盔的正前方，攝像頭模塊位于LED照明燈模塊下方，語言對講模塊包括頭盔的位于嘴巴下方的麥克風(fēng)和位于耳朵兩側(cè)的耳機(jī)。

綜上所述，本實(shí)用新型具有多功能、無束縛、便攜式的優(yōu)點(diǎn)，適用于野外考古探險(xiǎn)的，集地理方位監(jiān)測、體征參數(shù)監(jiān)測、有毒氣體檢測、場景監(jiān)測四大功能于一體，不僅可對地理位置、有毒氣體數(shù)據(jù)、人體生理體征信號進(jìn)行采集和分析，還可通過場景監(jiān)測模塊來實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程聲音或視頻數(shù)據(jù)的交互通信，并通過通信模塊來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的上傳和信息交互。

上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。