一種多功能智能安全帽預(yù)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工人安全防護(hù)裝備領(lǐng)域，尤其是涉及一種多功能智能安全帽預(yù)警系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在建筑施工、工廠作業(yè)中廣泛使用安全帽，安全帽可以在佩戴者受到墜落物打擊、碰撞時(shí)有效減輕沖擊力，減輕頭部傷害。但是，目前市場(chǎng)流通的安全帽只有單一的保護(hù)頭部功能，沒有健康監(jiān)測(cè)、跌倒預(yù)警、人員識(shí)別等功能。隨著無線通信技術(shù)、無線傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于生理參數(shù)監(jiān)測(cè)等可穿戴設(shè)備也得到了快速發(fā)展。市場(chǎng)上健康檢測(cè)儀等設(shè)備越來越趨向于體積微型化、價(jià)格平民化，在建筑施工安全防護(hù)裝備領(lǐng)域應(yīng)用也越來越廣泛。但是，目前尚缺乏一種集成化、多功能化的安全防護(hù)裝備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種多功能智能安全帽預(yù)警系統(tǒng)及方法，使該安全帽既能夠起到傳統(tǒng)安全帽的安全防護(hù)作用，同時(shí)又具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體脈搏信息、體溫生理信息、人體加速度信息和人體角度信息，全方位及時(shí)保護(hù)施工工地的人員安全。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0005]—種多功能智能安全帽系統(tǒng)，包括安全帽、傳感器模塊、RFID標(biāo)簽?zāi)K、RFID閱讀器、藍(lán)牙傳輸模塊、振動(dòng)器、電源模塊、手機(jī)客戶端和項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)；所述傳感器模塊和振動(dòng)器連接藍(lán)牙傳輸模塊，所述電源模塊連接傳感器模塊、振動(dòng)器、RFID標(biāo)簽?zāi)K和藍(lán)牙傳輸模塊；
[0006]所述安全帽包括帽襯、帽帶和帽殼，所述帽襯位于帽殼內(nèi)上部，所述帽帶連接帽殼的兩端；
[0007]所述傳感器模塊包括脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器，分別用于采集佩戴者的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息；
[0008]所述RFID標(biāo)簽?zāi)K包括有源RFID標(biāo)簽，用于存儲(chǔ)佩戴者個(gè)人信息并采集位置信息;
[0009]所述RFID閱讀器用于讀取RFID標(biāo)簽?zāi)K發(fā)出的個(gè)人信息和位置信息，并將信息傳送至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)佩戴者的識(shí)別和定位；
[0010]所述藍(lán)牙傳輸模塊為藍(lán)牙4.0芯片，負(fù)責(zé)將接收到的由傳感器模塊發(fā)出的信息無線傳輸至手機(jī)客戶端；
[0011]所述振動(dòng)器通過藍(lán)牙傳輸模塊接收手機(jī)客戶端發(fā)送的激活指令后進(jìn)行振動(dòng)，對(duì)佩戴者發(fā)出預(yù)警提醒；
[0012]所述電源模塊包括可充電鋰電池及開關(guān)，用于給各個(gè)模塊提供電源；
[0013]所述手機(jī)客戶端用于接收、處理藍(lán)牙傳輸模塊傳輸?shù)男畔?，并將處理后的信息發(fā)送至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，同時(shí)通過藍(lán)牙傳輸模塊向振動(dòng)器發(fā)送激活命令；
[0014]所述項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)用于接收手機(jī)客戶端傳遞的信息，作為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢單元，方便日后數(shù)據(jù)查詢。
[0015]進(jìn)一步的，所述傳感器模塊和振動(dòng)器均位于帽帶底部，緊貼佩戴者下巴位置處。
[0016]進(jìn)一步的，所述電源模塊和RFID標(biāo)簽?zāi)K均位于安全帽內(nèi)側(cè)頂部空隙處。
[0017]進(jìn)一步的，所述藍(lán)牙傳輸模塊安裝在安全帽內(nèi)側(cè)后方位置處。
[0018]進(jìn)一步的，所述脈搏傳感器采用KEYES型，所述體溫傳感器采用紅外線溫度傳感器，所述加速度傳感器采用BOSCH型，所述陀螺儀傳感器采用INVENSEN型。
[0019]進(jìn)一步的，所述有源RFID標(biāo)簽采用ZTX的2.4G有源遠(yuǎn)距離標(biāo)簽，所述RFID閱讀器采用ZTX的中距離閱讀器。
[0020]進(jìn)一步的，所述藍(lán)牙4.0芯片采用DA14580低功耗芯片；所述振動(dòng)器采用STF微型振動(dòng)馬達(dá)；所述電源采用PN602025-200微型可充電鋰電池；所述安全帽為普通建筑施工用安全帽。
[0021]—種多功能智能安全帽控制方法，包括如下步驟:
[0022](I)在施工現(xiàn)場(chǎng)布置多個(gè)RFID閱讀器，將人員的姓名、性別、工號(hào)個(gè)人信息輸入至有源RFID標(biāo)簽，在安全帽中安裝好傳感器模塊、RFID標(biāo)簽?zāi)K、藍(lán)牙傳輸模塊、振動(dòng)器和電源模塊；在手機(jī)客戶端中輸入脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間；
[0023](2)開啟電源模塊中的開關(guān)、手機(jī)客戶端和項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)；
[0024](3)當(dāng)佩戴者進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，RFID閱讀器實(shí)時(shí)接收有源RFID標(biāo)簽發(fā)出的信息，并通過RFID閱讀器自身的無線信息傳輸功能將信息傳遞至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，顯示該佩戴者的個(gè)人信息和位置信息；
[0025](4)脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器、陀螺儀傳感器對(duì)安全帽佩戴者進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將采集到的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息通過藍(lán)牙傳輸模塊發(fā)送至手機(jī)客戶端；
[0026](5)手機(jī)客戶端對(duì)收集到的信息與所述脈搏信息和體溫信息的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間對(duì)比分析，若超出標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間則為異常值，認(rèn)定為危險(xiǎn)情況，將處理結(jié)果發(fā)送至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)顯示異常值；同時(shí)，手機(jī)客戶端對(duì)接收到的加速度信息和角度信息判斷，若t+Ι時(shí)刻的加速度、角度數(shù)據(jù)比t時(shí)刻的加速度、角度數(shù)據(jù)大時(shí)，并且加速度、角度信息超過加速度信息和角度信息的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間時(shí)，認(rèn)定為危險(xiǎn)情況；將危險(xiǎn)情況下的各信息立即通過手機(jī)客戶端發(fā)送至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，同時(shí)手機(jī)客戶端通過藍(lán)牙傳輸模塊向振動(dòng)器發(fā)出激活指令，使之發(fā)出高頻振動(dòng)，對(duì)人員提醒預(yù)警。
[0027]進(jìn)一步的，步驟(I)中所述施工現(xiàn)場(chǎng)按照5米間距呈“三角式”布置多個(gè)RFID閱讀器。
[0028]進(jìn)一步的，步驟(I)中所述脈搏信息標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間為90-140次/min，所述體溫信息標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間為36-37.4°，所述加速度信息標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間為4-6m/s2，所述角度信息的標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間為30-35° ο
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]本發(fā)明所述的多功能智能安全帽預(yù)警系統(tǒng)及方法，通過將脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器集成于傳感器模塊中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體的脈搏信息、體溫生理信息、加速度信息和角度信息，及時(shí)掌握人體生理狀況，并通過藍(lán)牙傳輸模塊將信息傳遞至手機(jī)客戶端進(jìn)行處理后由項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)發(fā)出激活指令給振動(dòng)器以進(jìn)行防跌倒預(yù)警；通過設(shè)置有源RFID標(biāo)簽并在施工現(xiàn)場(chǎng)布置RFID閱讀器，實(shí)現(xiàn)人員識(shí)別和定位的功能；此外，將傳感器模塊和振動(dòng)器設(shè)置于安全帽帽帶的底部，使其與頸部皮膚相接觸更好的監(jiān)測(cè)人體生理狀況；為方便安全帽佩戴的舒適，將RFID標(biāo)簽?zāi)K、電源模塊放置于安全帽內(nèi)側(cè)頂部空隙處。本發(fā)明將多種功能集成于普通安全帽中，使用方便，預(yù)警準(zhǔn)確，具有良好的市場(chǎng)前景。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的左視圖。
[0032]圖2為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的俯視圖。
[0033]圖3為本發(fā)明所述多功能智能安全帽的供電連接示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明所述多功能智能安全帽預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明所述多功能智能安全帽預(yù)警方法流程圖。
[0036]附圖標(biāo)記說明如下:
[0037]1-安全帽；2_傳感器模塊；3_振動(dòng)器；4_帽帶；5_藍(lán)牙傳輸模塊；6_帽襯；7_帽殼；8-電源模塊；9-RFID標(biāo)簽?zāi)K。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0039]—種多功能智能安全帽系統(tǒng)，包括安全帽1、傳感器模塊2、RFID標(biāo)簽?zāi)K9、RFID閱讀器、藍(lán)牙傳輸模塊5、振動(dòng)器3、電源模塊8、手機(jī)客戶端和項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)；如圖3所示，所述傳感器模塊2包括脈搏傳感器、體溫傳感器、加速度傳感器和陀螺儀傳感器，所述傳感器模塊2和振動(dòng)器3連接藍(lán)牙傳輸模塊5，所述電源模塊6連接傳感器模塊2、振動(dòng)器3、RFID標(biāo)簽?zāi)K9和藍(lán)牙傳輸模塊5 ;
[0040]如圖1和圖2所示，所述安全帽I為普通建筑施工用安全帽，包括帽襯6、帽帶4和帽殼7，所述帽襯6位于帽殼7內(nèi)上部，所述帽帶4連接帽殼7的下部；所述傳感器模塊2和振動(dòng)器3均位于帽帶4底部，緊貼人體下巴位置處，這樣可使傳感器模塊2、振動(dòng)器3與頸部皮膚相接觸，以及頸部的加速度、角度信息相對(duì)穩(wěn)定，可準(zhǔn)確收集頸動(dòng)脈脈搏信息、體溫信息、加速度信息、角度信息。加之在人體對(duì)此處觸覺比較敏感，通過設(shè)置振動(dòng)器2提醒，效果較為理想；所述電源模塊8和RFID標(biāo)簽?zāi)K9均位于安全帽I內(nèi)側(cè)頂部空隙處，提高安全帽I佩戴的舒適度；所述藍(lán)牙傳輸模塊5安裝在安全帽I內(nèi)側(cè)后方位置處。
[0041]如圖4所示，所述傳感器模塊2中，所述脈搏傳感器采用KEYES型，所述體溫傳感器采用紅外線溫度傳感器，所述加速度傳感器采用BOSCH型，所述陀螺儀傳感器采用INVENSEN型；用于采集佩戴者的脈搏信息、體溫信息、加速度信息和角度信息；
[0042]所述RFID標(biāo)簽?zāi)K9包括有源RFID標(biāo)簽，采用ZTX的2.4G有源遠(yuǎn)距離標(biāo)簽，其有效識(shí)別距離為0-5米，最大識(shí)別距離為8米，用于存儲(chǔ)佩戴者個(gè)人信息并采集位置信息；
[0043]所述RFID閱讀器為采用ZTX的中距離閱讀器，用于讀取RFID標(biāo)簽?zāi)K9發(fā)出的個(gè)人信息和位置信息，并將信息傳送至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)佩戴者識(shí)別和定位；
[0044]所述藍(lán)牙傳輸模塊5為藍(lán)牙4.0芯片，采用DA14580低功耗芯片，負(fù)責(zé)將收集到信息的無線傳輸至手機(jī)客戶端；
[0045]所述振動(dòng)器3采用STF微型振動(dòng)馬達(dá)，用于接收項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(tái)發(fā)出