本發(fā)明涉及，尤其是指一種智能安全帽。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，建筑施工、礦山開(kāi)采、化工生產(chǎn)等高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)對(duì)工作人員的安全保護(hù)需求日益增加。在這些行業(yè)中，工作人員經(jīng)常面臨各種潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，如有害氣體泄漏、爆炸危險(xiǎn)以及在復(fù)雜環(huán)境中發(fā)生意外時(shí)難以快速定位和救援等問(wèn)題，耽誤最佳救援時(shí)機(jī)。

2、傳統(tǒng)的安全帽主要提供基本的頭部防護(hù)功能，缺乏對(duì)工作環(huán)境中有害氣體的監(jiān)測(cè)以及對(duì)人員的實(shí)時(shí)定位追蹤能力。這導(dǎo)致工作人員在有害氣體泄漏或濃度超標(biāo)的環(huán)境中無(wú)法及時(shí)察覺(jué)，增加了中毒等嚴(yán)重后果的風(fēng)險(xiǎn)。并且現(xiàn)有的氣體檢測(cè)設(shè)備通常體積較大，不便于攜帶，且需要專業(yè)人員操作和維護(hù)，不適合在高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)中廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的人員定位技術(shù)，如gps定位，在室內(nèi)環(huán)境中由于信號(hào)遮擋等問(wèn)題，定位精度大大降低，難以滿足復(fù)雜工作場(chǎng)地的定位需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能安全帽，通過(guò)集成氣體檢測(cè)和人員定位技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)工作環(huán)境中的氣體狀況并精準(zhǔn)定位人員位置，以提高工作人員在危險(xiǎn)環(huán)境中的安全性和保障救援的及時(shí)性。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種智能安全帽，包括：

3、帽體；

4、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，設(shè)置于所述帽體上，用于監(jiān)測(cè)工作環(huán)境中的至少一種環(huán)境參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)包括但不限于有害氣體濃度、易燃?xì)怏w濃度、溫度、濕度；

5、生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，設(shè)置于所述帽體上，用于監(jiān)測(cè)佩戴者的至少一種生理狀態(tài)參數(shù)，所述生理狀態(tài)參數(shù)包括但不限于心率、血氧飽和度；

6、定位模塊，設(shè)置于所述帽體上，用于根據(jù)所處環(huán)境選擇定位方式實(shí)現(xiàn)人員位置的定位，所述定位模塊包括至少兩種不同的定位系統(tǒng)，用于提供多源定位數(shù)據(jù)；

7、報(bào)警模塊，設(shè)置于所述帽體上，用于接收所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊和生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊的監(jiān)測(cè)結(jié)果以及定位模塊的定位信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

8、智能控制盒，與所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、定位模塊和報(bào)警模塊連接，用于處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括：

10、氣體采集模塊，用于檢測(cè)有害氣體或易燃?xì)怏w的濃度，所述氣體采集模塊包括電化學(xué)傳感器、催化燃燒式傳感器；所述電化學(xué)傳感器和催化燃燒式傳感器均設(shè)置在所述帽體的帽檐處；

11、溫濕度傳感器，用于測(cè)量環(huán)境的溫度和濕度；

12、光照傳感器，用于測(cè)量環(huán)境的光照強(qiáng)度；

13、噪聲傳感器，用于測(cè)量環(huán)境的噪聲水平；

14、第一數(shù)據(jù)處理單元，用于對(duì)采集到的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，判斷是否存在環(huán)境異常情況。

15、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括：

16、心率傳感器，用于測(cè)量佩戴者的心率；

17、血氧傳感器，用于測(cè)量佩戴者的血氧飽和度；

18、體溫傳感器，用于測(cè)量佩戴者的體溫；

19、第二數(shù)據(jù)處理單元，用于對(duì)采集到的生理狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，判斷是否存在生理異常情況；

20、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述定位模塊包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)、uwb超寬帶定位系統(tǒng)、藍(lán)牙定位系統(tǒng)和環(huán)境檢測(cè)模塊，所述環(huán)境檢測(cè)模塊用于檢測(cè)當(dāng)前使用環(huán)境的信號(hào)強(qiáng)度和類型；當(dāng)環(huán)境檢測(cè)模塊檢測(cè)到衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，啟動(dòng)衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行定位；當(dāng)檢測(cè)到衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)閾值或檢測(cè)到室內(nèi)環(huán)境特征時(shí)，自動(dòng)切換到uwb超寬帶定位系統(tǒng)或藍(lán)牙定位模塊進(jìn)行室內(nèi)定位；所述智能控制盒根據(jù)環(huán)境檢測(cè)模塊反饋的定位精度數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整衛(wèi)星定位系統(tǒng)、uwb超寬帶定位系統(tǒng)、藍(lán)牙定位系統(tǒng)的切換。

21、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述室內(nèi)環(huán)境特征包括但不限于以下條件之一或組合：

22、藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)閾值；

23、uwb信號(hào)可用。

24、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述智能控制盒包括：數(shù)據(jù)處理單元，用于接收和處理來(lái)自環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和定位模塊的數(shù)據(jù)；

25、邊緣計(jì)算模塊，用于對(duì)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，以快速響應(yīng)異常情況；

26、多源定位融合單元，用于對(duì)所述定位模塊提供的多源定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，以提高定位精度和可靠性；

27、報(bào)警控制單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)；

28、數(shù)據(jù)加密單元，用于對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)安全；

29、無(wú)線通訊單元，用于將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并接收監(jiān)控中心的指令。

30、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多源定位融合單元包括：

31、數(shù)據(jù)收集子單元，用于收集來(lái)自不同定位系統(tǒng)的原始定位數(shù)據(jù)；

32、數(shù)據(jù)預(yù)處理子單元，用于對(duì)各定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、濾波和格式統(tǒng)一；

33、融合算法子單元，用于使用卡爾曼濾波算法對(duì)預(yù)處理后的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以消除各定位系統(tǒng)之間的誤差；

34、動(dòng)態(tài)權(quán)重調(diào)整子單元，用于根據(jù)環(huán)境檢測(cè)模塊提供的環(huán)境特征和定位精度數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整各定位系統(tǒng)的權(quán)重，優(yōu)化融合結(jié)果；

35、數(shù)據(jù)輸出子單元，用于將融合后的定位數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元，用于進(jìn)一步處理和傳輸。

36、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述邊緣計(jì)算模塊包括：

37、數(shù)據(jù)接收子單元，用于接收來(lái)自環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊和生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

38、數(shù)據(jù)分析子單元，用于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否存在異常情況；

39、決策子單元，用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析子單元的分析結(jié)果，決定是否觸發(fā)報(bào)警模塊或采取其他預(yù)設(shè)動(dòng)作；

40、數(shù)據(jù)緩存子單元，用于臨時(shí)存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)，以便在需要時(shí)快速上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

41、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述報(bào)警模塊包括彩色警示燈環(huán)、揚(yáng)聲器和振動(dòng)馬達(dá)，所述彩色警示燈環(huán)可根據(jù)氣體濃度的不同級(jí)別顯示不同顏色，所述振動(dòng)馬達(dá)為偏心馬達(dá)。

42、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述智能安全帽進(jìn)一步還包括跌倒檢測(cè)模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作人員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)?shù)箼z測(cè)模塊檢測(cè)到工作人員跌倒時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警模塊，并將跌倒位置信息發(fā)送到監(jiān)控中心。

43、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述跌倒檢測(cè)模塊包括：

44、加速度傳感器，用于測(cè)量安全帽在三維空間中的加速度；

45、陀螺儀，用于測(cè)量安全帽在三維空間中的角速度。

46、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述報(bào)警模塊的工作方法為當(dāng)氣體采集模塊檢測(cè)到有害或可燃?xì)怏w濃度超過(guò)安全值時(shí)，通過(guò)振動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行振動(dòng)提醒；若30秒內(nèi)未得到處理，則彩色警示燈環(huán)開(kāi)始閃爍，并且揚(yáng)聲器發(fā)出高分貝警報(bào)；若氣體濃度持續(xù)超標(biāo)或人員無(wú)響應(yīng)，則智能控制盒自動(dòng)通過(guò)無(wú)線通訊模塊將人員位置和氣體數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。

47、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述報(bào)警模塊觸發(fā)報(bào)警或不觸發(fā)報(bào)警時(shí)，所述智能控制盒均周期性地上傳氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心。

48、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

49、本發(fā)明所述的一種智能安全帽，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合，通過(guò)集成氣體檢測(cè)和人員定位功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)工作環(huán)境中的氣體狀況并精準(zhǔn)定位人員位置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)安全預(yù)警，顯著提高了工作人員在危險(xiǎn)環(huán)境中的安全性和保障救援的及時(shí)性。增強(qiáng)了事故救援效率，降低了維護(hù)成本，提高了工作效率，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。