可穿戴有毒氣體安全預警裝備的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種可穿戴有毒氣體安全預警裝備，屬于有毒氣體監測預警技術領域。
【背景技術】
[0002]在油氣儲運、化工生產車間、礦井及地質勘探等可能由于有毒氣體泄露而危害人員生命安全的環境下，對工作人員的生命體征監控及對于可能發生的危險狀況進行及時、網絡層面的預警，迅速的找到警報的原因及來源，并進行警情強度的評估是十分必要的。
[0003]然而，常見的預警手段是通過在小區域內布置靜態的監測節點，當節點分析到可能發生險情的時候進行報警操作以及數據分析。
[0004]這種模式存在以下的問題:
[0005]1.監測節點的位置是靜態的，靈活性差，且監測的范圍僅限于節點周圍，收集的數據難以滿足警報來源分析以及警情評估的需求；
[0006]2.在預測到險情時，無法及時的統計在監測區域內的人員數量及人員的生命體征和地理位置，無法為人員疏散及救援工作提供決策參考；
[0007]3.缺乏基于網絡的預警功能，無法對人員進行監控，并將警報通知到每個人員。【實用新型內容】
[0008]目的:為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種可穿戴有毒氣體安全預警裝備，可獲知人員的位置、生命體征和人員所在位置的環境參數，將安全頭盔與傳統的靜態節點相結合，構建區域范圍的在線監測預警網絡并建設統一調度的監控中心，能夠更好地保障人員的生命財產安全。
[0009]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0010]一種可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:包括安全頭盔和腕表；所述安全頭盔包括:主處理芯片、無線射頻模塊、W1-FI模塊、GPS定位模塊、有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器、攝像頭、LED照明燈和語音報警裝置；所述無線射頻模塊、W1-FI模塊、GPS定位模塊、有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器、攝像頭、LED照明燈和語音報警裝置均與主處理芯片相連接；
[0011]所述腕表包括:觸摸顯示屏、處理器和無線射頻模塊；所述觸摸顯示屏和無線射頻模塊均與處理器相連接；
[0012]所述安全頭盔和腕表通過W1-FI無線網絡通訊連接；安全頭盔通過無線網絡與監控中心雙向通訊連接。
[0013]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述有毒氣體檢測傳感器包括二氧化硫濃度檢測模塊、硫化氫濃度檢測模塊和可燃氣體濃度檢測模塊。
[0014]作為優選方案，所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述有毒氣體檢測傳感器均采用電化學傳感器。
[0015]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述環境參數傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器。
[0016]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述生命體征檢測傳感器采用心率脈搏傳感器。
[0017]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述觸摸顯示屏自帶有XPT2046觸摸顯示屏控制芯片。
[0018]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述主處理芯片采用以Cortex-M3為內核的STM32H03芯片。
[0019]有益效果:本實用新型提供的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，相對于傳統的靜態節點以及單節點工作的可移動裝備在預測到險情時無法及時的將警報信息反饋到預警系統網絡上，極大的浪費了寶貴的搶救時間；本實用新型具有以下優點:可組網安全預警安全頭盔判斷周邊環境狀況并通過無線網絡反饋到監控中心，使得網絡層面的預警具有可行性；搭載在安全頭盔上的GPS傳感器以及心率傳感器又可在發生險情時反映出人員的位置以及身體狀態，讓救援工作更有效率以及針對性，從而保障人員的生命安全。可獲知人員的位置、生命體征和人員所在位置的環境參數，將安全頭盔與傳統的靜態節點相結合，構建區域范圍的在線監測預警網絡并建設統一調度的監控中心，并形成基于無線傳感器網絡的預警網絡，能夠更好地保障人員的生命財產安全。
【附圖說明】
[0020]圖1至圖3為本實用新型的結構示意圖；
[0021]圖4為本實用新型的工作過程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例對本實用新型作更進一步的說明。
[0023]如圖1至圖3所示，一種可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:包括安全頭盔和腕表；所述安全頭盔包括:主處理芯片、無線射頻模塊、W1-FI模塊、GPS定位模塊、有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器、攝像頭、LED照明燈和語音報警裝置；所述無線射頻模塊、W1-FI模塊、GPS定位模塊、有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器、攝像頭、LED照明燈和語音報警裝置均與主處理芯片相連接；
[0024]所述腕表包括:觸摸顯示屏、處理器和無線射頻模塊；所述觸摸顯示屏和無線射頻模塊均與處理器相連接；
[0025]所述安全頭盔和腕表通過W1-FI無線網絡通訊連接；安全頭盔通過無線網絡與監控中心雙向通訊連接。
[0026]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述有毒氣體檢測傳感器包括二氧化硫濃度檢測模塊、硫化氫濃度檢測模塊和可燃氣體濃度檢測模塊。
[0027]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述有毒氣體檢測傳感器均采用電化學傳感器。
[0028]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述環境參數傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器。
[0029]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述生命體征檢測傳感器采用的pulse-sensor傳感器模塊的心率脈搏傳感器。
[0030]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述觸摸顯示屏自帶有XPT2046觸摸顯示屏控制芯片。
[0031]所述的可穿戴有毒氣體安全預警裝備，其特征在于:所述主處理芯片采用以Cortex-M3為內核的STM32H03芯片。
[0032]硬件系統介紹
[0033]本系統的硬件系統主要由安全預警頭盔、腕表以及監控中心的PC機組成；數據傳輸采用wifi無線傳輸模塊以及NRF24L01無線射頻傳輸模塊。
[0034](I)安全預警頭盔
[0035]安全預警頭盔的硬件框圖如圖2所示，設備以STM32F103芯片為主要處理芯片，在主處理芯片上搭載了如圖所示的各種傳感器模塊，主處理芯片將傳感器模塊的數據采集了之后由NRF24L01無線射頻模塊和RT5350 WIFI模塊發送出去，同時主處理芯片接收來自NRF24L01無線射頻模塊的LED照明燈的控制命令和接收來自RT5350 WIFI模塊的語音報警控制命令。
[0036]安全預警頭盔上裝有LED照明燈以及語音報警模塊，同時集成了各種傳感器模塊，主要包括:有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器等。處理芯片采用以Cortex-M3為內核的STM32H03芯片。STM32處理器具有性價比高、功耗低、處理性能強、穩定性高等特點，適用于各種工作環境下工作。
[0037]頭盔上還集成了以RT5350為處理芯片的wifi模塊以及NRF24L01無線射頻模塊，用于數據的傳輸。其中NRF24L01無線射頻模塊負責將數據實時的傳輸給數據查看顯示腕表供使用者實時看看，wifi模塊則將采集到的數據傳輸給檢測中心的PC機。頭盔上裝有攝像頭，通過wifi模塊，可將實時視頻實時的傳輸給檢測中心的PC機。
[0038]GPS定位模塊:頭藍上還裝有GPS定位模塊u-blox，可告知檢測中心工作人員所在的位置。
[0039]傳感器模塊介紹
[0040]主要包括:有毒氣體檢測傳感器、生命體征檢測傳感器、環境參數傳感器。
[0041]有毒氣體檢測傳感器:S02&度檢測模塊、SH濃度檢測模塊以及可燃氣濃度檢測模塊。有毒氣體檢測模塊均采用電化學傳感器，其特點是檢測靈敏度高、使用方便。具有良好的靈敏度和選擇性，同時具有良好的穩定性和再現性，受溫濕度變化的影響較小，輸出方式可采用電平輸出方式，也可選擇模擬量輸出方式。
[0042]生命體征檢測傳感器為心率脈搏傳感器，采用的傳感器模塊為pulsesensor，該傳感器通過紅外光線對皮膚毛細血管的伸縮進行檢測，從而產生一系列脈沖，通過計算脈沖的周期得到心率值。
[0043]環境參數傳感器包括環境溫度傳感器以及濕度傳感器。
[0044]濕度傳感器采用DHTl I，全稱為數字溫濕度傳感器，是一款含有了已校準數字信號輸出的溫濕度復合式傳感器，其抗干擾能力強、性價比極高，體積小、的功耗極低，適合應用于各種條件苛刻的工作環境中。其供電電壓為3.3-5.5V DC，輸出單總線數字信號；濕度測量范圍為20-90%RH，溫度為0-50 °C ;濕度測量精度為+_5%RH，溫度+_2°C，分辨率分別為1%RH、1°C0
[0045]溫度傳感器選用DS18B20，其供電電壓范圍為3.0 V至5.5 V，無需備用電源，性能穩定，應用范圍廣泛，適用于工業系統等各種場所。測量溫度范圍為一 55°C?+125°C，固有的測量溫度誤差為1°C，測量精度為±0.5° C?其測量范圍比DHTll更加廣，精度也高于DHT11,因此選用該傳感器來測量環境的溫度。
[0046]WIFI無線模塊
[0047]本設計利用安裝在頭盔上的WIFI無線模塊進行數據及視頻流的傳輸，采用RT5350路由器芯片搭建wifi網絡。開發的環境是基于openwrt系統進行定制內核以及修改模塊，通過燒寫路由器固件配置路由器。
[0048](2)腕表
[0049]本系統通過腕表來查看傳感器檢測到的環境參數以及生命體征等參數。
[0050]如圖3所示，腕表的硬件組成包括:TFT_IXD觸摸顯示屏、STM32H03處理芯片、NRF24L01無線射頻傳輸模塊、3.7V標準手機鋰電池。同樣以STM32F103芯片為處理器，由處理器控制TFT_LCS觸摸顯示屏模塊，并根據NRF24L01無線射頻模塊接收到的數據，在TFT_IXD觸摸顯示屏上顯示出來相應數據。
[0051]TFT_IXD觸摸顯示屏模塊自帶有觸摸顯示屏控制芯片XPT2046。這是一款4導線制觸摸顯示屏控制器，內含12位的分辨率125khz轉換速率逐步逼近型A/D轉換器。支持
1.5v-5.25v的低電壓I/接口。XPT2046可通過執行兩次A/D