一種安全帽的智能管控系統及方法與流程

文檔序號：11153291閱讀：1079來源：國知局

本發明是基于GPRS定位及無線語音通信的智能安全帽管控系統，適用于工程領域對工作人員的安全監管。

背景技術：

安全帽是防御人體頭部不受外來物體擊打和傷害的防護用品，是建筑施工、隧道涵洞施工、礦山開采、高空作業等必備的量大面廣的護品，它與安全帶、安全網并稱為安全生產的“三件寶”。安全帽在施工安全起到了很重要的作用，但是針對安全帽的技術創新面臨安全帽科技含量不高，缺少重大技術突破和創新。

隨著制造工藝的提高，以及得益于材料領域的迅猛發展，安全帽本身的堅固性能無須懷疑。然而，借助于安全帽對工人進行的實時、動態監管，卻顯得較為薄弱。

發明專利CN201610592753.5提出了一種多功能安全帽，該安全帽具有吸汗、電力存儲、照明、面部防護、藍牙耳機、過濾式呼吸燈諸多功能。上述專利僅僅是安全帽功能的簡單擴充、疊加，并沒有將安全管理的概念和技術融入其中。

發明專利CN201610620893.9提出了一種智能安全帽，該安全帽具有無限通訊功能，以及攝像頭，能夠傳輸拍攝的照片或視頻。上述專利雖然擴展了安全帽與管理平臺的信息交互功能，然而并沒有建立良好的、全面的管理方法，在實際應用過程中難以起到很好的管理效果。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺陷，本發明提出了一種安全帽的智能管控系統及方法。本發明通過如下的技術方案實現：

一種安全帽的智能管控系統，所述智能管控系統包括：安全帽管理系統服務器、監控中心、通訊設備、智能安全帽、施工人員。

其中的監控中心，包括監控終端和監控中心管理員，監控中心通過監控終端連接至安全帽管理系統服務器。

所述的施工人員至少為1個，各施工人員佩戴智能安全帽，通過通訊設備接入安全帽管理系統服務器。作為一種選擇，所述的通訊設備采用包括GPRS或AIGPRS方式在內的通訊方式。

進一步的，所述的施工人員，指需要進入現場的一切人員，如施工員、監理、管理人員、參觀人員等等。

所述的智能安全帽，其包括安全帽，安全帽內設有電源管理模塊、915M讀寫模塊、無線語音模塊、天線、GPRS模塊、SD卡存儲模塊。

其中的電源管理模塊給無線語音模塊、915M讀寫模塊、天線、GPRS模塊、SD卡存儲模塊供電，天線分別連接915M讀寫模塊、無線語音模塊，還分別連接SD卡存儲模塊和GPRS模塊。

作為一種選擇，整套設計基于ARM7的超高頻讀寫模塊，完美融入到特制的安全帽中，采用鋰電池供電，具有體積小、質量穩定、性能可靠、功耗較低。

作為一種選擇，無線語音模塊采用2.4G無線語音模塊。

進一步的，通過上述智能安全帽，構建了基于無線語音模塊的雙向語音系統。當施工監控管理平臺(或者安全帽管理系統服務器，或者監控中心)要對現場施工人員進行工作部署時，即可通過該模塊與現場施工人員進行語音通話。控制中心能下達施工指令，現場人員能夠反饋施工現場情況。

本發明還包括另一個技術方案，該技術方案可以是獨立的技術方案：

一種安全帽的智能管控系統，所述的系統包括ARM7模塊、電源控制模塊、AS3991射頻收發芯片、GPRS模塊、SD卡、巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、衰減網絡、天線。所述的ARM7模塊為核心模塊，其分別單獨連接電源控制模塊、SD卡、AS3991射頻收發芯片、GPRS模塊，所述的ARM7模塊與AS3991射頻收發芯片進行雙向交互，其中的AS3991射頻收發芯片依次連接巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、天線、GPRS模塊，所述的耦合器與AS3991射頻收發芯片之間還依次連接衰減網絡、另一個巴倫(平衡-不平衡變壓器)。

進一步的，作為一種選擇，可以將設備上貼有RFID等類型的專用標簽，通過如下的方法進行人員管控：在安裝有RFID的施工現場，該智能安全帽的佩戴者進入施工現場后，RFID閱讀器實時接收有源RFID標簽發出的信息，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目部數據分析平臺(或者監控中心，或者監控終端)，顯示該佩戴者的個人信息和位置信息。如果進入未安裝RFID設備的野外區域，即可通過GPRS進行位置定位，并報告后臺服務系統。同時，系統在關鍵危險區域也可以安裝RFID相關設備，當施工人員抵達危險區域時，即可通過智能安全帽對施工人員提供聲光報警，提醒施工人員迅速撤離或小心作業。

整個過程需要借助以下設備完成：智能安全帽、RFID、存儲設備，以及后臺管理系統。所述的存儲設備可以是智能安全帽自帶的SD卡，也可以是另配備的存儲設備，也可以是網絡存儲空間。所述的后臺管理系統，可以是單獨研發的后臺，也可以是安全帽的智能管控系統中的安全帽管理系統服務器和/或監控中心，和/或監控終端。

進一步的，所述的的智能管控系統還包括：頭圍測量模塊。所述的頭圍測量模塊整體呈環狀，安裝在安全帽半圓狀輪廓體的邊緣內側，所述的邊緣內側位置與佩戴者的頭部邊緣最大徑處接觸。

所述的頭圍測量模塊緊固在安全帽之上，具體的可以為一種伸縮帶，所述的伸縮帶上具有尺寸信息，如帶有尺寸信息的條碼，或帶有長度信息的編碼，在伸縮帶伸縮過程中，伸縮帶接觸的讀碼器讀取編碼，并且通過微處理器處理，將編碼換算成長度信息，也可以進一步換算成頭圍尺寸代碼(如1號，2號……18號……等等)。微處理器控制無線發射器將上述長度信息或者頭圍尺寸代碼發送給監控中心，監控中心將反饋的數據與存儲的數據進行匹配，并根據匹配結果確定下一步行為。

所述的頭圍測量模塊也可以是一種彈性環，如一種拉簧，根據彈性環的受力(使用測力傳感器測量得到)來測量和計算佩戴者的頭圍。

監控中心的信息包括佩戴者的頭圍，如果實際使用者的頭圍與存儲的頭圍不一致，將會反饋給監控中心，同時安全帽語音提示工人向中心匯報，注意安全。

所述的佩戴者的頭圍信息是記錄在工人的屬性之中的，所述的屬性是可以根據需要進行設定和修改的，如60.5mm，也可以設定為一個合適的范圍，如55.3-56.1mm,諸如此類。

進一步的，所述的的智能管控系統還包括：安全鎖具。所述的安全鎖具具有多種功能，(1)掛，通過安全鎖具的一端，將安全帽掛著墻上，墻上僅需設有諸如釘子的突出部位即可；(2)天線，所述安全鎖具的整體為金屬結構，套有螺旋的信號接收線，利于信號的收發；所述的天線可以是單獨的一個天線，也可以是前述的技術方案中的天線，也可以集合其他信息接收和/或發射功能。(3)安全鎖，能夠防止安全帽被盜用或者誤用，實現精準管理。

如附圖5所示，安全鎖具的具體結構包括：主體1、螺旋信號線2、左端頭3、右端頭4、固定端子5、鎖6以及配套鑰匙7。

所述的主體1一端閉合一端不閉合，為硬質的材料構成，諸如鋼、鐵、銅等堅硬的金屬，所述的材料應當不影響信號的收發；所述的螺旋信號線2纏繞在主體1上，形成信號收發的結構。在安全帽上具有左右兩個耳：安全帽左耳8、安全帽右耳9，用于固定安全鎖。整個安全鎖具具有左右兩端，包括左端頭3、右端頭4。

使用方法為：將靠近右端頭4的主體不閉合的一部分打開(該部分可以繞軸旋轉)，穿過安全帽右耳9，同時將左端頭3的凹部卡向/抵靠在安全帽左耳8上，然后將主體不閉合的一端的自由端插入鎖6的孔中，使用鑰匙7將鎖6鎖好。

上述安全鎖具，通過合理的配置鎖具的尺寸，使得當鎖6鎖上時，鎖具無法從安全帽左右耳中取出，從而實現安全帽的上鎖。

所述的固定端子5包括兩部分：固定桿、螺紋段，固定桿是實現從右端頭4到螺紋段的過度，螺紋段具有螺紋，所述螺紋段與安全帽上的螺紋孔適配。

當安全鎖具被打開時，將鎖具通過固定端子的螺紋段固定到安全帽上的螺紋孔中，使安全鎖具成為一個天線。

為了實現精準安全防護，采用了如下的措施或方法，融入到整個方法之中：

(1)定位：正確的時段出現在正確的位置、區域；位置不對進行播報提醒，并通知控制中心；控制中心中包含工人的作業信息(日程安排)；

(2)防戴錯功能：基于頭圍測量和防盜鎖；狀態異常則將信息發回控制中心；所述信息含定位信息；

(3)信息核對功能：工人攜帶射頻信息卡，實現與射頻信息的核對，如信息異常，則將信息發回控制中心；所述信息含定位信息；

(4)控制中心通過語音播報通知工人安全提醒信息，工人通過安全帽上相應的語音功能，或者若干按鈕，向控制中心反饋自身狀態，重點反饋異常狀態；實現工人與控制中心的雙向信息交互。

通過上述的技術方案，實現對施工等工作場所各種工作人員的全方位、精準監控，還能實現信息互動，這是現有技術無法達到的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是安全帽的智能管控系統的架構圖；

圖2是安全帽內主體模塊示意圖；

圖3是安全帽的智能管控系統的通信原理圖；

圖4是安全帽的智能管控系統的信號流轉圖；

圖5是安全帽的智能管控系統的安全鎖具結構示意圖。

附圖標記：主體----1、螺旋信號線----2、左端頭----3、右端頭----4、固定端子----5、鎖----6、鑰匙----7、安全帽左耳----8、安全帽右耳----9。

具體實施方式

以下將參照附圖，通過實施例方式詳細地描述本發明提供的系統及其工作方法。在此需要說明的是，對于這些實施例方式的說明用于幫助理解本發明，但并不構成對本發明的限定。

本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術語“/和”是描述另一種關聯對象關系，表示可以存在兩種關系，例如，A/和B，可以表示：單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”關系。

實施例一

主要介紹本發明的安全帽的智能管控系統的主體結構。

如附圖1，安全帽的智能管控系統，包括：安全帽管理系統服務器、監控中心、通訊設備、智能安全帽、施工人員。其中的監控中心包括監控終端和監控中心管理員，監控中心通過監控終端連接至安全帽管理系統服務器。所述的施工人員至少為1個，各施工人員佩戴智能安全帽，通過通訊設備接入安全帽管理系統服務器。所述的通訊設備采用包括GPRS或AIGPRS方式在內的通訊方式。

智能安全帽作為一個數據采集和傳輸終端，需要配合服務器管理系統才能夠發揮出最大的作用。通過安全帽的智能管控系統，能夠對施工人員的設備佩戴和使用情況進行監控和統計，更能發揮人員定位、數據采集和施工實時管控等要求。

進一步的，所述的施工人員，指需要進入現場的一切人員，如施工員、監理、管理人員、參觀人員等等。

實施例二

本實施例是在前述實施例1的基礎上進行的，主要介紹本發明的安全帽的智能管控系統的智能安全帽結構。

如附圖2所示，智能安全帽，其包括安全帽，安全帽內設有電源管理模塊、915M讀寫模塊、無線語音模塊、天線、GPRS模塊、SD卡存儲模塊，其中的電源管理模塊給無線語音模塊、915M讀寫模塊、天線、GPRS模塊、SD卡存儲模塊供電，天線分別連接915M讀寫模塊、無線語音模塊，還分別連接SD卡存儲模塊和GPRS模塊。整套設計基于ARM7的超高頻讀寫模塊，完美融入到特制的安全帽中，采用鋰電池供電，具有體積小、質量穩定、性能可靠、功耗較低。

作為一種選擇，無線語音模塊采用2.4G無線語音模塊。

實施例三

本實施例是在前述實施例1或2的基礎上進行的，主要介紹本發明的安全帽的智能管控系統的實現原理和使用方法。

施工人員在施工過程中對設備的使用，以及施工人員是否在崗、是否到達指定施工區域或施工設備周圍等，相關施工過程數據的采集是否符合進行科學施工管理的必要條件，都可以借助本發明的安全帽的智能管控系統實現。

如附圖3所示，是本發明的安全帽的智能管控系統的實現原理，根據該附圖，其也可以提供一套不同于前述實施例1-2的單獨的實施例，可以是獨立的技術方案。

所述的系統包括ARM7模塊、電源控制模塊、AS3991射頻收發芯片、GPRS模塊、SD卡、巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、衰減網絡、天線。所述的ARM7模塊為核心模塊，其分別單獨連接電源控制模塊、SD卡、AS3991射頻收發芯片、GPRS模塊，所述的ARM7模塊與AS3991射頻收發芯片進行雙向交互，其中的AS3991射頻收發芯片依次連接巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、天線、GPRS模塊，所述的耦合器與AS3991射頻收發芯片之間還依次連接衰減網絡、另一個巴倫(平衡-不平衡變壓器)。

實施例四

本實施例是在前述實施例1-3任何一個或者任何組合的基礎上進行的，主要介紹本發明的安全帽的智能管控系統的信號傳輸流程。

本智能安全帽方案采用RFID技術來解決施工過程數據的設備使用，活動范圍采集等基礎數據。實現原理如附圖4所示。

作為一種場景，可以將設備上貼有RFID等類型的專用標簽，通過如下的方法進行人員管控：在安裝有RFID的施工現場，該智能安全帽的佩戴者進入施工現場后，RFID閱讀器實時接收有源RFID標簽發出的信息，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目部數據分析平臺(或者監控中心，或者監控終端)，顯示該佩戴者的個人信息和位置信息。如果進入未安裝RFID設備的野外區域，即可通過GPRS進行位置定位，并報告后臺服務系統。

同時，系統在關鍵危險區域也可以安裝RFID相關設備，當施工人員抵達危險區域時，即可通過智能安全帽對施工人員提供聲光報警，提醒施工人員迅速撤離或小心作業。

實施例五

本實施例是在前述實施例1-4任何一個或者任何組合的基礎上進行的，主要介紹本發明的安全帽的智能管控系統的安全鎖具結構，以及使用方法。

所述的的智能管控系統還包括：頭圍測量模塊。所述的頭圍測量模塊整體呈環狀，安裝在安全帽半圓狀輪廓體的邊緣內側，所述的邊緣內側位置與佩戴者的頭部邊緣最大徑處接觸。