CN111616457A - 一种用于施工安全的智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于施工安全的智能安全帽，包括：帽体、帽檐、固定带、智能芯片和生物感知传感器，帽体左侧设有电池槽，电池槽槽口的一侧设有电池槽盖，电池槽盖用于密封电池槽，电池槽内安装有电池，帽体右侧设有芯片安装腔，芯片安装腔内设有限位卡槽，智能芯片卡接在限位卡槽内，智能芯片与电池连接，限位卡槽槽口的一侧设有屏蔽罩，屏蔽罩用于密封所述限位卡槽，固定带可拆卸安装在帽体下侧，生物感知传感器安装在固定带上，生物感知传感器与智能芯片连接，帽檐固定安装在帽体前侧，帽体上侧设有安全防护腔，安全防护腔内设有安全气囊。本发明通过智能芯片和生物感知传感器，判断工作人员是否穿戴安全帽，加强安全帽使用规范。

Description

一种用于施工安全的智能安全帽

技术领域

本发明涉及电力作业技术领域，尤其涉及一种用于施工安全的智能安全帽。

背景技术

电力工业是国民经济基础命脉产业，直接关系到国民经济发展和社会稳定，涉及千家万户，方方面面的，任何小的意外事件发生，都有可能对国民的生产、生活秩序造成相当大的破坏效果。电力安全问题一直是一个重要的话题，即使作为专业人员，在电力施工过程中，由于各种不确定因素的存在，也面临着种种危险。而安全帽作为保护电力作业工作人员安全的有效设备，在电力作业的过程中都会穿戴，但由于种种原因，总会出现未穿戴安全帽的工作人员或非工作人员进入电力作业范围，从而导致电力事故的发生，因此，目前的电力作业区域均设置有电子围栏或醒目标识，提醒外来人员，但依然存在因未带安全帽而导致电力事故发生的问题，因此规范使用安全帽是需要解决的问题。

且现有的安全帽普遍使用传统的ABS工程塑料安全帽，无各种智能及检测功能，该类安全帽只能够轻量防护佩戴者头部受到的冲击，不适合复杂工况下头部的防护。

例如，一种在中国专利文献上公开的“电力用多功能监测报警安全帽”，其公开号CN205197124U，其公开日2016年05月04日，包括安全帽体，所述安全帽体由外向内依次设有绝缘层、防护层、减震层，所述绝缘层和防护层上设有散热孔，减震层和防护层之间设有半导体制冷片，半导体制冷片的散热端与绝缘层和防护层上的散热孔贴合，所述绝缘层上设置用于感应工频交流电电场信号的电场感应天线、用于采集工作环境信息的环境传感器以及报警器，所述电场感应天线、环境传感器均与绝缘层上的控制处理电路连接，绝缘层上设置有与控制处理电路相连接的电源，控制处理电路的输出端与绝缘层上的报警器相连接，半导体制冷片与电源相连接；所述控制处理电路包括数据处理器，电场感应天线通过信号放大电路与数据处理器连接；信号放大电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的反相端接地，运算放大器U1的同相端与电阻R1的一端、可调电阻R2的动端以及可调电阻R2的一静端连接，可调电阻R2的另一静端与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端与数据处理器内的AD模块连接；当电场感应天线感应的电场信号或环境传感器采集的环境信息与控制处理电路内的预设安全阈值不匹配时，控制处理电路通过报警器输出报警信息。通过电场感应天线和环境传感器检测电力施工现场情况，防止电力作业事故发生，但是依然没有解决电力作业过程中安全帽使用不规范的问题，电力作业依然容易出现事故。

发明内容

本发明主要解决现有的技术无法解决安全帽使用不规范的问题；提供一种用于施工安全的智能安全帽，防止非工作人员穿戴安全帽进入施工现场，检测工作人员是否穿戴安全帽，有效减小重物落下时对工作人员的伤害。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用于施工安全的智能安全帽，包括帽体、帽檐、固定带、智能芯片和生物感知传感器，所述帽体左侧设有电池槽，所述电池槽槽口的一侧设有电池槽盖，所述电池槽盖用于密封所述电池槽，所述电池槽内安装有电池，所述帽体右侧设有芯片安装腔，所述芯片安装腔内设有限位卡槽，所述智能芯片卡接在限位卡槽内，所述智能芯片与电池连接，所述限位卡槽槽口的一侧设有屏蔽罩，所述屏蔽罩用于密封所述限位卡槽，所述固定带可拆卸安装在帽体下侧，所述生物感知传感器安装在固定带上，所述生物感知传感器与智能芯片连接，所述生物感知传感器用于检测固定带是否正确安装，所述帽檐固定安装在帽体前侧，所述帽体上侧设有安全防护腔，所述安全防护腔内设有安全气囊。通过生物感知传感器检测安全帽是否被穿戴上，防止工作人员在电力作业过程中将安全帽取下，造成安全事故，通过智能芯片识别穿戴安全帽的人员身份，防止非工作人员或其他工作人员穿戴他人的安全帽进入施工现场，造成安全事故，通过安全防护腔内的安全气囊对工作人员进行有效保护，在电力作业的过程中，如果遇到重物落到工作人员头上，工作人员穿戴安全帽，安全帽的安全防护腔被打破，安全气囊从安全防护腔中弹出，为工作人员抵挡重物的第一伤害，防止安全帽与重物直接接触，对工作人员产生振荡，有效减轻工作人员的头部受到的伤害。

作为优选，所述的帽体包括绝缘层、防护层和减震层，所述绝缘层、防护层和减震层由外向内依次分布，所述防护层和减震层之间设有半导体制冷片，所述半导体制冷片与智能芯片连接。帽体设置有多层，包括绝缘层、防护层和减震层，进一步保护工作人员的头部，减小工作人员头部受到重物掉落造成的伤害，由于电力作业大部分是在强电电场范围内工作的，绝缘层有效保护工作人员的头部不受电场的影响，在高空作业时，如果遇到酷暑天气，由于安全帽本身具有一定的限制，使工作人员更加燥热，因此在防护层和减震层之间设置半导体制冷片，当环境温度超过一定阈值时，智能芯片控制半导体制冷片进行制冷，减小安全帽内部的温度，防止工作人员因中暑或燥热导致的视线模糊造成电力事故。

作为优选，所述的智能芯片包括身份识别模块、处理模块、存储模块、电子围栏检测模块和定位模块，所述身份识别模块用于识别工作人员信息，所述存储模块用于存储工作人员身份信息和身份识别模块识别后的信息，所述电子围栏检测模块用于检测工作人员是否进入电子围栏区域，所述定位模块用于对穿戴安全帽的工作人员进行定位，所述身份识别模块、存储模块、电子围栏检测模块和定位模块均与处理模块连接。对每一个安全帽进行编号处理，当工作人员要进行电力作业时，通过身份识别模块进行身份识别，处理模块将存储模块存储的工作人员信息与身份识别信息对比确认无误后，工作人员取走安全帽，处理模块根据该编号的安全帽与该工作人员信息建立安全帽与工作人员对应表，将对应表存储在存储模块中，定位模块对穿戴安全帽的工作人员进行定位，获取工作人员的位置信息，电子围栏检测模块检测电力作业的电子围栏范围，并根据定位模块的定位信息，判断工作人员是否处于电子围栏内，使工作人员清楚自己的位置，减小电力事故的发生。

作为优选，所述的身份识别模块包括一次识别***和二次识别***，所述一次识别***包括无线识别***、指纹识别***和人脸识别***，所述二次识别***包括嗅探认证器，所述嗅探认证器用于捕捉电力作业现场的图像信息，所述无线识别***、指纹识别***、人脸识别***和嗅探认证器均与处理模块连接。无线识别***包括蓝牙无线识别和WIFI无线识别，当工作人员携带手机打开WIFI或者蓝牙时，无线识别***检测工作人员的手机地址，与存储模块存储的信息进行对比，判断工作人员的身份信息，配合人脸识别***和指纹识别***，防止他人冒充工作人员或领取安全帽进入施工现场，造成电力安全事故，嗅探认证器将捕捉的图像信息传递给处理模块，处理模块进行查表操作，检测穿戴安全帽的工作人员是否和安全帽与工作人员对应表对应，防止工作人员将安全帽取走后给他人穿戴而自己不穿戴，进而造成电力事故。

作为优选，还包括电机和齿轮，所述帽体下侧边沿设有固定带收纳槽，所述电机的安装端安装在固定带收纳槽底部，所述电机的输出端与齿轮连接，所述电机的控制端与智能芯片连接，所述固定带侧面设有齿条，所述齿条与齿轮啮合。通过电机控制齿轮转动，带动固定带运动，将安全帽戴在头上时，智能芯片控制电机启动，电机转动带动齿轮转动，齿轮带动齿条运动，使固定带从固定带收纳槽中伸出，直到固定带到达帽体另一端的收纳槽，完成安全帽的固定，使安全帽固定在工作人员头部。

作为优选，所述的安全防护腔为硬性橡胶材料围成的腔体。硬性橡胶遇到重物时会破碎，使安全防护腔内的安全气囊释放出来，保护工作人员的头部。

作为优选，所述的帽体侧上方设有若干通气孔。通过气孔，使安全帽内部与外界通风，降低安全帽内部温度。

作为优选，还包括折叠机构和护目镜，所述帽檐下侧设有滑轨，所述折叠机构通过滑轨滑动安装在帽檐下侧，所述护目镜固定安装在折叠机构上。在电力作业过程中，往往会用到遇到太阳热烈或焊接的工作，通过护目镜对工作人员的眼睛进行有效保护，防止太阳光照射工作人员眼睛或者焊接时火星进入工作人员眼睛，造成电力事故。

作为优选，还包括报警装置，所述报警装置与智能芯片连接，所述报警装置安装在帽体上。当工作人员进入施工现场时，没有穿戴好安全帽，则处理模块控制报警装置进行报警，若二次识别***识别后穿戴安全帽的人员与安全帽与工作人员对应表对应不上时，报警装置工作进行报警，提醒工作人员正确穿戴安全帽，减少电力事故的发生。

本发明的有益效果是：(1)通过生物感知传感器，判断工作人员是否穿戴安全帽，减小电力事故发生；(2)通过智能芯片，防止非工作穿戴安全帽或工作人员将安全帽给他人穿戴进入施工现场，加强安全帽使用规范；(3)通过报警装置对不规范使用安全帽的工作人员进行报警提示，减少电力事故发生。

附图说明

图1是实施例一的智能安全帽结构示意图。

图2是实施例一的智能安全帽俯视结构示意图。

图3是实施例一的电路连接原理框图。

图中1.帽体，2.帽檐，3.固定带，4.生物感知传感器，5.电池槽，6.安全防护腔，7.安全气囊，8.通气孔，9.报警装置，10.折叠机构，11.护目镜，12.芯片安装腔，13.处理模块，14.身份识别模块，15.定位模块，16.存储模块，17.电子围栏检测模块，18.智能芯片，19.电池，20.电机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种用于施工安全的智能安全帽，如图1、图2所示，包括帽体1、帽檐2、固定带3、智能芯片18、报警装置9、生物感知传感器4、折叠机构10、护目镜11、电机20和齿轮，帽体1左侧设有电池19槽5，电池19槽5槽口的一侧设有电池19槽5盖，电池19槽5盖用于密封电池19槽5，电池19槽5内安装有电池19，帽体1右侧设有芯片安装腔12，芯片安装腔12内设有限位卡槽，智能芯片18卡接在限位卡槽内，智能芯片18与电池19连接，限位卡槽槽口的一侧设有屏蔽罩，屏蔽罩用于密封所述限位卡槽，固定带3可拆卸安装在帽体1下侧，生物感知传感器4安装在固定带3上，生物感知传感器4与智能芯片18连接，生物感知传感器4用于检测固定带3是否正确安装，帽檐2固定安装在帽体1前侧，帽体1上侧设有安全防护腔6，安全防护腔6内设有安全气囊7，安全防护腔6为硬性橡胶材料围成的腔体，帽檐2下侧设有滑轨，折叠机构10通过滑轨滑动安装在帽檐2下侧，护目镜11固定安装在折叠机构10上，报警装置9与智能芯片18连接，报警装置9安装在帽体1上，帽体1下侧边沿设有固定带3收纳槽，电机20的安装端安装在固定带3收纳槽底部，电机20的输出端与齿轮连接，电机20的控制端与智能芯片18连接，固定带3侧面设有齿条，齿条与齿轮啮合，帽体1侧上方设有若干通气孔8。

帽体1包括绝缘层、防护层和减震层，绝缘层、防护层和减震层由外向内依次分布，防护层和减震层之间设有半导体制冷片，半导体制冷片与智能芯片18连接。

如图3所示，智能芯片18包括身份识别模块14、处理模块13、存储模块16、电子围栏检测模块17和定位模块15，身份识别模块14用于识别工作人员信息，存储模块16用于存储工作人员身份信息和身份识别模块14识别后的信息，电子围栏检测模块17用于检测工作人员是否进入电子围栏区域，定位模块15用于对穿戴安全帽的工作人员进行定位，身份识别模块14、存储模块16、电子围栏检测模块17和定位模块15均与处理模块13连接。

身份识别模块14包括一次识别***和二次识别***，一次识别***包括无线识别***、指纹识别***和人脸识别***，二次识别***包括嗅探认证器，嗅探认证器用于捕捉电力作业现场的图像信息，无线识别***、指纹识别***、人脸识别***和嗅探认证器均与处理模块13连接。

在具体应用中，电力站工作人员要进行电力作业时，首先要去穿戴自己的安全帽，当工作人员进入安全帽取货房间时，若工作人员携带了手机，若工作人员之前用手机连接过智能安全帽的WIFI***或蓝牙***，则当工作人员进入房间后，安全帽的无线识别***自动连接工作人员的手机无线，对工作人员的身份进行第一次认证，否则工作人员需先进行无线连接，若工作人员没有携带手机，则该工作人员需进行指纹认证，当无线认证或者指纹认证通过后，工作人员还需进行人脸认证才能取走自己的智能安全帽。对每一个智能安全帽进行编号，当工作人员取走安全帽后，智能芯片18的处理模块13根据该编号的安全帽与该工作人员信息建立安全帽与工作人员对应表，将对应表存储在存储模块16中，定位模块15对穿戴安全帽的工作人员进行定位，获取工作人员的位置信息，电子围栏检测模块17检测电力作业的电子围栏范围，并根据定位模块15的定位信息，判断工作人员是否处于电子围栏内，当工作人员进入电子围栏范围内且定位模块15定位到智能安全帽也处于电子围栏内时，生物感知传感器4检测工作人员是否将安全帽固定带3固定好，检测工作人员是否将安全帽带好，若生物感知传感器4检测到工作人员没有将安全帽带好，则将信息反馈给处理模块13，处理模块13发送信息给报警装置9，报警装置9启动进行报警功能，报警装置9包括提示音报警或者闪光灯报警或者提示音和闪光灯同时报警，提示工作人员将智能安全帽穿戴好。

若工作人员已经穿戴好安全帽并进入电子围栏施工现场，则嗅探认证器获取施工现场的摄像头拍摄的图像信息，将获取的图像信息传递给处理模块13，处理模块13调取存储模块16存储的工作人员与安全帽对应表信息以及工作人员身份信息，将嗅探认证器获取的图像信息与对应表和工作人员身份信息进行对比，判断穿戴安全帽的工作人员是否是取走安全帽的工作人员，若一致，则不产生动作，否则，寻找其他图像信息，找到对换安全帽的工作人员，并进行报警提示，如遇特殊情况需进行换戴，工作人员可通过无线识别***对接进行设置将报警取消。

当工作人员穿戴安全帽在施工过程中，遇到重物掉落且不幸被落到头部位置时，当重物落到安全帽上方时，安全帽上侧的安全防护腔6被重物的重力击碎，安全气囊7从安全防护腔6内弹出，并迅速往外弹出，其内部的其他产生向上的力，在一定程度上减缓重物下落的速度，并抵消一部分作用力，减轻被砸的工作人员的头部受伤程度，在进一步的帽体1的防护层和减震层的作用下，达到最小程度作用力作用早工作人员头部，有效保护工作人员的头部，减小电力事故的发生。

安全防护腔6的制作材料采样硬性橡胶材料，其应变强度计算方式如下：

其中，σ为防护腔受到的应力，也即是重物掉落下来产生的单位面积内的作用力，E为硬性橡胶材料的弹性模量，∈为应变强度，可通过多次试验，调整硬性橡胶材料的应变强度，使其能在一定的作用力下破碎，使安全气囊7弹出，对工作人员的头部进行有效保护。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种用于施工安全的智能安全帽，其特征是，包括：

帽体、帽檐、固定带、智能芯片和生物感知传感器，所述帽体左侧设有电池槽，所述电池槽槽口的一侧设有电池槽盖，所述电池槽盖用于密封所述电池槽，所述电池槽内安装有电池，所述帽体右侧设有芯片安装腔，所述芯片安装腔内设有限位卡槽，所述智能芯片卡接在限位卡槽内，所述智能芯片与电池连接，所述限位卡槽槽口的一侧设有屏蔽罩，所述屏蔽罩用于密封所述限位卡槽，所述固定带可拆卸安装在帽体下侧，所述生物感知传感器安装在固定带上，所述生物感知传感器与智能芯片连接，所述生物感知传感器用于检测固定带是否正确安装，所述帽檐固定安装在帽体前侧，所述帽体上侧设有安全防护腔，所述安全防护腔内设有安全气囊。

2.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，所述帽体包括绝缘层、防护层和减震层，所述绝缘层、防护层和减震层由外向内依次分布，所述防护层和减震层之间设有半导体制冷片，所述半导体制冷片与智能芯片连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，所述智能芯片包括身份识别模块、处理模块、存储模块、电子围栏检测模块和定位模块，所述身份识别模块用于识别工作人员信息，所述存储模块用于存储工作人员身份信息和身份识别模块识别后的信息，所述电子围栏检测模块用于检测工作人员是否进入电子围栏区域，所述定位模块用于对穿戴安全帽的工作人员进行定位，所述身份识别模块、存储模块、电子围栏检测模块和定位模块均与处理模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，所述身份识别模块包括一次识别***和二次识别***，所述一次识别***包括无线识别***、指纹识别***和人脸识别***，所述二次识别***包括嗅探认证器，所述嗅探认证器用于捕捉电力作业现场的图像信息，所述无线识别***、指纹识别***、人脸识别***和嗅探认证器均与处理模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，还包括电机和齿轮，所述帽体下侧边沿设有固定带收纳槽，所述电机的安装端安装在固定带收纳槽底部，所述电机的输出端与齿轮连接，所述电机的控制端与智能芯片连接，所述固定带侧面设有齿条，所述齿条与齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，所述安全防护腔为硬性橡胶材料围成的腔体。

7.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，所述帽体侧上方设有若干通气孔。

8.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，还包括折叠机构和护目镜，所述帽檐下侧设有滑轨，所述折叠机构通过滑轨滑动安装在帽檐下侧，所述护目镜固定安装在折叠机构上。

9.根据权利要求1所述的一种用于施工安全的智能安全帽，其特征在于，还包括报警装置，所述报警装置与智能芯片连接，所述报警装置安装在帽体上。

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