具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽及其控制方法技术

本发明专利技术公开了具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽及其控制方法，包括帽体，所述帽体的前侧设有帽檐，所述帽体上设有控制单元和智能检测组件，所述能检测组件的外壳表面贴有一层吸汗材料；所述控制单元包括控制器、无线通讯器、GPS定位模块，所述智能检测组件包括心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器，状态显示单元及用于给各用电单元供电的电源。本发明专利技术的安全帽集健康监测、摔倒监测报警以及脱帽检测于一体，且通过多种传感器相结合判断从而减少了误判，具有安全性高、精度高等优点。

Safety Cap with Health Data Acquisition and Wearing Detection Function and Its Control Method

The invention discloses a safety helmet with health data acquisition and wearing detection function and its control method, including a cap body, the front side of the cap body is provided with a cap eave, the cap body is provided with a control unit and an intelligent detection component, and the shell surface of the detection component is covered with a layer of sweat absorbing material; the control unit includes a controller, a wireless communicator, a GPS positioning module, and the wisdom of the cap body. The detection module includes a heart rate oxygen sensor, a temperature sensor, a six-axis acceleration sensor, a status display unit and a power supply for each power unit. The safety cap of the invention integrates health monitoring, fall monitoring alarm and capping detection, and reduces misjudgment by combining multiple sensors. It has the advantages of high safety and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽及其控制方法
本专利技术涉及一种安全帽，具体涉及一种具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽及其控制方法。
技术介绍
安全帽是在物体坠落时防止物体碰撞头部的防护装置，主要用于电力施工、矿山开采、地质钻探、林业采伐、建筑施工和港口装卸搬运等比较危险的工作环境中。现有安全帽大部分仅具有减缓机械撞击的保护功能，某些具有智能功能的也只是解决了远程通讯的技术问题，但是还是存在一些不足，从作业人员角度来说：佩戴安全帽的工作人员无法知晓自己当前的身体状况是否可以满足高强度的现场施工作业，在某些作业人员相对较少的工作环境中，一旦作业人员发生某些意外情况诸如意外摔倒等，将很有可能因为无法及时通知相关人员得到治疗而导致身体的损伤；而从现场管理人员的角度来讲，佩戴人员不在管理视线内是否佩戴也无从知晓，这样对安全管理而言是非常困难的。因此，需要一种安全帽能够检测现场作业人员的健康信息，实时的位置，还有帽子的脱戴情况。脱帽状态的判断具有很重要的意义，一来可以使现场管理人员对现场安全帽佩戴情况进行管控，二是可以在佩戴人员摘帽后忘记断电的情况下及时将各个模块进入低功耗模式，降低系统功耗，延长使用时间。由于脱帽状态的判断作用举足轻重，因此，应当尽量防止误判。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽及其控制方法，能够实时获取作业人员健康信息，实时位置以及相对准确判断脱帽状态、是否摔倒等的智能安全帽。技术方案：本专利技术所述的具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，包括帽体，所述帽体的前侧设有帽檐，所述帽体上设有控制单元和智能检测组件，所述能检测组件的外壳表面贴有一层吸汗材料；所述控制单元包括控制器、无线通讯器、GPS定位模块，所述智能检测组件包括心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器，状态显示单元及用于给各用电单元供电的电源，所述控制器的信号输入端分别与心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器的输出端相连，所述控制器的信号输出端与状态显示单元相连，所述控制器还连接有无线通讯器、GPS定位模块，所述无线通讯器还无线连接有服务器。进一步的，所述控制单元安装在帽体内部顶端，所述智能检测组件安装在帽檐处内侧。进一步的，所述吸汗材料采用高吸水树脂和海绵制成。进一步的，所述高吸水树脂采用淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物中的一种或几种组合。进一步的，所述状态显示单元包括充电状态指示灯、网络连接状态指示灯和电池电量指示灯，且均为LED灯。进一步的，还包括电源充电模块，所述充电模块与所述电源连接；电源充电模块包括USB口充电口和太阳能充电单元，所述USB口充电口设在智能检测组件上，所述太阳能充电单元安装在帽体侧部。进一步的，所述无线通讯器采用GPRS通讯模块。本专利技术还公开了上述具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽的控制方法，包括：(1)控制器通过心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器获取实时数据，并对这些数据进行算法处理获取到当前佩戴人员的健康状况、脱帽状态以及判断是否摔倒；(2)将这些数据以mqtt协议方式通过无线通讯器发送至服务器端，并通过GPS定位模块获取实时定位数据，并将定位数据以mqtt协议方式发送至服务器端；(3)现场作业人员通过装有安全帽相关的APP访问服务器获取实时的健康数据以及定位数据，现场管理人员通过特定权限的手机APP查看所有安全帽的在线情况以及所有佩戴人员的健康数据。进一步的，步骤(1)中脱帽状态的检测是通过六轴加速度传感器和心率血氧传感器两种传感器相结合进行判断脱帽状态。进一步的，步骤(1)中摔倒判断是通过六轴加速度传感器中的加速度值和角度参数相结合。有益效果：本专利技术的有益效果如下：(1)健康监测：本专利技术通过心率血氧传感器，温度传感器获取作业人员当前心率，血氧，体温等健康数据，便于作业人员及时了解自己身体状态；(2)摔倒报警：本专利技术通过六轴加速度传感器获取作业人员当前横滚角，俯仰角，航向角，加速度，并提供了一种对六轴传感器原始数据处理的一种方法防止误判，当角度变化并且加速度达到阈值时，将GPS数据发送给服务器，以便摔倒人员获得及时救助；(3)脱帽检测：本专利技术通过六轴加速度传感器以及心率血氧传感器同时检测脱帽状态，防止误判；(4)本专利技术提供了一种解决佩戴人员出汗情况下健康数据采集不准确的方法，利用高吸水性树脂和海绵保持测量部分保持干燥，保证数据检测的精确性。附图说明图1为本专利技术安全帽的整体结构示意图；图2为本专利技术智能检测组件结构主视图；图3为图2的侧视图；图4为本专利技术吸汗材料设置结构示意图；图5为本专利技术的安全帽控制原理框图；图6为本专利技术的控制器电路图；图7为本专利技术的GPS定位模块和无线通讯器电路的电路图；图8为本专利技术的心率血氧传感器模块电路的电路图；图9为本专利技术的温度传感器模块电路的电路图；图10为本专利技术的六轴加速度传感器模块电路的电路图；图11为本专利技术的电源电路的电路图；图12为本专利技术的USB充电电路的电路图；图13为本专利技术的SWD电路的电路图；图14为本专利技术的单片机复位电路的电路图；图15位本专利技术的电池电量检测电路的电路图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。如图1到图5所示的一种具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，包括帽体1，所述帽体1的前侧设有帽檐2，所述帽体1上设有控制单元3和智能检测组件4，所述能检测组件4的外壳表面贴有一层吸汗材料；所述控制单元3包括控制器、无线通讯器、GPS定位模块，所述智能检测组件4包括心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器，状态显示单元及用于给各用电单元供电的电源，电源为可充电锂电池。所述控制器的信号输入端分别与心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器的输出端相连，所述控制器的信号输出端与状态显示单元相连，所述控制器还连接有无线通讯器、GPS定位模块，所述无线通讯器还无线连接有服务器。本实施例中，所述控制单元3安装在帽体1内部顶端，所述智能检测组件4安装在帽檐2处内侧。本实施例中，所述吸汗材料采用高吸水树脂和海绵制成。由于作业人员的特殊性，导致佩戴人员会长时间处于出汗的状态，这样会对心率血氧传感器采集健康数据产生不利影响。因此，在本实施例中提供一种解决方案：首先，在硬件上增大心率血氧传感器发射红光与红外光线功率；其次，在结构上尽可能使测量部位保持干燥，如图4所示：在智能检测组件4的外壳12周围贴上一层以高吸水性树脂和海绵为核心的吸汗材料11。高吸水树脂是一种新型功能高分子材料。具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等，一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水分，最高的吸水率可达1000倍以上。海绵具有吸水，柔软等特点，在实际佩戴的过程中，可以使智能检测组件与人体测量部位贴合，不会时佩戴者产生突兀的感觉，提高佩戴舒适度。如图2所示，所述状态显示单元包括充电状态指示灯6、网络连接状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：包括帽体(1)，所述帽体(1)的前侧设有帽檐(2)，所述帽体(1)上设有控制单元(3)和智能检测组件(4)，所述能检测组件(4)的外壳表面贴有一层吸汗材料；所述控制单元(3)包括控制器、无线通讯器、GPS定位模块，所述智能检测组件(4)包括心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器，状态显示单元及用于给各用电单元供电的电源，所述控制器的信号输入端分别与心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器的输出端相连，所述控制器的信号输出端与状态显示单元相连，所述控制器还连接有无线通讯器、GPS定位模块，所述无线通讯器还无线连接有服务器。

【技术特征摘要】
1.具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：包括帽体(1)，所述帽体(1)的前侧设有帽檐(2)，所述帽体(1)上设有控制单元(3)和智能检测组件(4)，所述能检测组件(4)的外壳表面贴有一层吸汗材料；所述控制单元(3)包括控制器、无线通讯器、GPS定位模块，所述智能检测组件(4)包括心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器，状态显示单元及用于给各用电单元供电的电源，所述控制器的信号输入端分别与心率血氧传感器、温度传感器、六轴加速度传感器的输出端相连，所述控制器的信号输出端与状态显示单元相连，所述控制器还连接有无线通讯器、GPS定位模块，所述无线通讯器还无线连接有服务器。2.根据权利要求1所述的具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：所述控制单元(3)安装在帽体(1)内部顶端，所述智能检测组件(4)安装在帽檐(2)处内侧。3.根据权利要求1所述的具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：所述吸汗材料采用高吸水树脂和海绵制成。4.根据权利要求3所述的具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：所述高吸水树脂采用淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物中的一种或几种组合。5.根据权利要求1所述的具有健康数据采集及脱戴检测功能的安全帽，其特征在于：所述状态显示单元包括充电状态指示灯(6)、网络连接状态指示灯(7)和电池电量指示灯(8)，且均为LED灯。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：阚伟伟，沈岳，贾四和，吴明明，
申请(专利权)人：南通星云智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32