一种基于多生理信号监测的智能安全帽及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多生理信号监测的智能安全帽，包括安全帽本体和安装在安全帽本体上的脑血氧采集模块、脑电采集模块、状态检测模块、六轴传感器模块、电场强度传感器模块、电源模块、处理器模块、通信模块、以及警报模块，将采集到的脑血氧、脑电、六轴和电场强度数据上传至管理平台，由脑血氧数据和脑电数据得到佩戴者的生理状态、由六轴数据得到佩戴者的运动状态、以及由电场强度数据得到电磁环境状态，若存在异常则进行警报。本发明专利技术采集包含脑电、脑血氧水平、六轴数据的多生理信号以及电场强度数据，综合判断各种异常生理或环境状态，做出提醒或警报。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多生理信号监测的智能安全帽及其控制方法
本专利技术属于电力安全设备
，具体涉及一种基于多生理信号监测的智能安全帽，还涉及一种基于多生理信号监测的智能安全帽的控制方法。
技术介绍
电力高空作业工人是高危工种，需要工人保持注意力集中与体力充沛，且在工作中需要实时通讯条件，传统的安全帽仅有减缓冲撞的作用，无法监测工人的生理状态和潜在危险环境。目前智能安全帽的相关研究与成果，在应用方面以地面工作人员或建筑工人为主，在生理信号方面，在帽的内衬或者帽带集成对应生理传感器，直接或间接地测量脑电、体温、加速度计、血压、血氧饱和度、心电等一种或多种生理信号，基于采集到的信号提取有效特征，区分正常与异常状态。目前技术实现了在工人安全帽上增加生理监测装置与环境监测装置，但是针对电力高空作业工人近电、高空、需要高度集中注意力的特点，缺乏一种集成化、多功能化的智能监测安全帽对高空作业的工人进行较为准确全面的生理状态监测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于多生理信号监测的智能安全帽及其控制方法，基于生理信号采集，对高空电力作业工人进行生理监测与警报。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于多生理信号监测的智能安全帽，包括安全帽本体和安装在安全帽本体上的脑血氧采集模块、脑电采集模块、状态检测模块、六轴传感器模块、电场强度传感器模块、电源模块、处理器模块、通信模块、以及警报模块；所述脑血氧采集模块，用于采集佩戴者的脑血氧数据；所述脑电采集模块，用于采集佩戴者的脑电数据；所述状态检测模块，用于采集安全帽佩戴或脱帽的状态；所述六轴传感器模块，用于采集佩戴者的六轴数据，包括加速度和角速度；所述电场强度传感器模块，用于采集外界环境的电场强度数据；所述电源模块，用于为其他各模块提供工作电源；所述通信模块，用于实现处理器模块与管理平台的数据交互；所述警报模块，用于发出报警信息；处理器模块，用于将采集到数据上传至管理平台，以由脑血氧数据和脑电数据得到佩戴者的生理状态、由六轴数据得到佩戴者的运动状态、以及由电场强度数据得到电磁环境状态，以及接收管理平台由安全帽状态、生理状态、运动状态和/或电磁环境状态存在异常而下发的警报信息控制警报模块进行警报。进一步的，所述脑血氧采集模块安装在安全帽本体上帽内衬头托正前方；所述脑电采集模块包括4导联脑电电极，分布在脑血氧采集模块旁边；所述状态检测模块包括1导联脑电电极，设置在头托右侧前方。进一步的，所述六轴传感器模块安装在安全帽本体顶部前端正中外表面的位置；所述电场强度传感器模块安装在安全帽本体顶部后端正中外表面的位置。进一步的，所述电源模块安装在安全帽本体外侧斜前方帽舌上方；所述通信模块位于安全帽本体左侧外边缘；所述警报模块安装在帽舌右侧下方、对应右眼上方的位置。进一步的，还包括扬声器和麦克风，所述扬声器安装在帽体外侧通信模块正上方；麦克风安装在帽舌右侧下方。进一步的，当所述状态检测模块采集到安全帽状态为佩戴状态时，所述处理器模块激活脑血氧采集模块、脑电采集模块、六轴传感器模块和电场强度传感器模块进行采集数据。进一步的，当所述状态检测模块采集到安全帽状态为脱帽状态时，所述处理器模块将脑血氧采集模块、脑电采集模块、六轴传感器模块和电场强度传感器模块进行休眠。进一步的，若所述电源模块断电，则处理器模块上传断电状态至管理平台。基于上述的一种基于多生理信号监测的智能安全帽，本专利技术还提供了一种基于多生理信号监测的智能安全帽系统的控制方法，包括以下过程：获取采集的安全帽状态；若安全帽状态为佩戴状态，则采集脑血氧数据、脑电数据、六轴数据和电场强度数据，并将采集的数据上传至管理平台，以由脑血氧数据和脑电数据分析佩戴者的生理状态、由六轴数据判断佩戴者的运动状态、以及又电场强度数据判断电磁环境状态；若接收到管理平台由安全帽状态、生理状态、运动状态和/或电磁环境状态存在异常而下发的警报信息，则发出相应的警报。进一步的，若安全帽状态为脱帽状态，则定时循环采集安全帽状态。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术采集包含脑电、脑血氧水平、六轴数据的多生理信号以及电场强度数据，将采集到的数据通过无线通讯模块传输到信息平台，综合判断脱帽、疲劳、压力及脑力负荷等级、强电磁危险环境等各种异常生理或环境状态，通过警报装置做出提醒或警报。附图说明图1为智能安全帽集成的各个模块；图2为智能安全帽系统模块连接框图；图3为智能安全帽工作过程流程图。附图标记：1、脑血氧采集模块，2、脑电采集模块，3、电源模块，4、状态检测模块，5、麦克风，6、通信模块，7、处理器模块，8、警报模块，9、六轴传感器模块，10、电场强度传感器模块，11、扬声器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术基于生理信号采集，对高空电力作业工人进行生理监测与警报。提供了一种包含脑电、脑血氧水平、六轴传感器模块（加速度计与陀螺仪）的多生理信号检测安全帽系统，并结合高空电力作业特点，集成了电场强度传感器模块，以检测周边电力环境，通过通信模块传输数据到管理平台，判断施工工人与其当前环境状态并做出对应的处理措施，其中通信模块包括语音通信模块，结合麦克风和扬声器使用，以应对复杂的施工环境，保障施工队及时通信指挥调度。实施例1本专利技术的一种基于多生理信号监测的智能安全帽，参见图1所示，包括安全帽本体、脑血氧采集模块1、脑电采集模块2、状态检测模块4、六轴传感器模块9、电场强度传感器模块10、电源模块3、处理器模块7、通信模块6、扬声器11与麦克风5、以及警报模块8。脑血氧采集模块1安装在安全帽本体上帽内衬头托正前方（即对应施工人员前额正中的位置），用于采集佩戴者的脑血氧数据；脑电采集模块2包括4导联脑电电极，分布在脑血氧采集模块1旁边，用于采集佩戴者的脑电数据；状态检测模块4包括1导联脑电电极（也作为脑电采集模块的参考电极）设置在头托右侧前方，用于采集安全帽的状态，包括佩戴和脱帽；六轴传感器模块9安装在安全帽本体顶部前端正中外表面的位置，用于采集佩戴者的加速度和角速度数据；电场强度传感器模块10安装在安全帽本体顶部后端正中外表面的位置，用于采集外界环境的电场强度数据；电源模块3安装在安全帽本体外侧斜前方帽舌上方，为其他各模块提供工作电源；通信模块6位于安全帽本体左侧外边缘（即安全帽外面正侧方），用于实现处理器模块与管理平台的数据交互；处理器模块7安装在安全帽本体外侧左斜后方位置，此为核心控制单元，对采集到的数据进行分析得到安全帽和佩戴者的状态；扬声器11安装在帽体外侧通信模块6正上方；麦克风5安装在帽舌右侧下方；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多生理信号监测的智能安全帽，其特征是，包括安全帽本体和安装在安全帽本体上的脑血氧采集模块（1）、脑电采集模块（2）、状态检测模块（4）、六轴传感器模块（9）、电场强度传感器模块（10）、电源模块（3）、处理器模块（7）、通信模块（6）、以及警报模块（8）；/n所述脑血氧采集模块（1），用于采集佩戴者的脑血氧数据；/n所述脑电采集模块（2），用于采集佩戴者的脑电数据；/n所述状态检测模块（4），用于采集安全帽佩戴或脱帽的状态；/n所述六轴传感器模块（9），用于采集佩戴者的六轴数据，包括加速度和角速度；/n所述电场强度传感器模块（10），用于采集外界环境的电场强度数据；/n所述电源模块（3），用于为其他各模块提供工作电源；/n所述通信模块（6），用于连接处理器模块（7）与管理平台以实现两者间的数据交互；/n所述警报模块（8），用于发出报警信息；/n所述处理器模块（7），用于将采集到的脑血氧数据、脑电数据、六轴数据和电场强度数据上传至管理平台，以由脑血氧数据和脑电数据得到佩戴者的生理状态、由六轴数据得到佩戴者的运动状态、以及由电场强度数据得到电磁环境状态，以及接收管理平台由于安全帽状态、生理状态、运动状态和/或电磁环境状态存在异常而下发的警报信息控制警报模块（8）进行警报。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多生理信号监测的智能安全帽，其特征是，包括安全帽本体和安装在安全帽本体上的脑血氧采集模块（1）、脑电采集模块（2）、状态检测模块（4）、六轴传感器模块（9）、电场强度传感器模块（10）、电源模块（3）、处理器模块（7）、通信模块（6）、以及警报模块（8）；
所述脑血氧采集模块（1），用于采集佩戴者的脑血氧数据；
所述脑电采集模块（2），用于采集佩戴者的脑电数据；
所述状态检测模块（4），用于采集安全帽佩戴或脱帽的状态；
所述六轴传感器模块（9），用于采集佩戴者的六轴数据，包括加速度和角速度；
所述电场强度传感器模块（10），用于采集外界环境的电场强度数据；
所述电源模块（3），用于为其他各模块提供工作电源；
所述通信模块（6），用于连接处理器模块（7）与管理平台以实现两者间的数据交互；
所述警报模块（8），用于发出报警信息；
所述处理器模块（7），用于将采集到的脑血氧数据、脑电数据、六轴数据和电场强度数据上传至管理平台，以由脑血氧数据和脑电数据得到佩戴者的生理状态、由六轴数据得到佩戴者的运动状态、以及由电场强度数据得到电磁环境状态，以及接收管理平台由于安全帽状态、生理状态、运动状态和/或电磁环境状态存在异常而下发的警报信息控制警报模块（8）进行警报。


2.根据权利要求1所述的一种基于多生理信号监测的智能安全帽，其特征是，所述脑血氧采集模块（1）安装在安全帽本体上帽内衬头托正前方；所述脑电采集模块（2）包括4导联脑电电极，分布在脑血氧采集模块（1）旁边；所述状态检测模块（4）包括1导联脑电电极，设置在头托右侧前方。


3.根据权利要求1所述的一种基于多生理信号监测的智能安全帽，其特征是，所述六轴传感器模块（9）安装在安全帽本体顶部前端正中外表面的位置；所述电场强度传感器模块（10）安装在安全帽本体顶部后端正中外表面的位置。


4.根据权利要求1所述的一种基于多生理信号监测的智能安全帽，其特征是，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱孟周，尹康涌，孙志明，梁伟，黄浩声，李虎成，黄哲忱，姚楠，王静君，贾萌萌，张昱，朱睿，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32