一种智能头盔系统技术方案

本发明专利技术涉及矿井安全、高效生产和救援、救灾、抢险等领域。本发明专利技术运用自组网技术(Mesh组网)和WiFi定位，搭建了人联网和物联网融合的在线信息互通体系，提供实时人员监控、作业监控。结合AR和多传感器融合技术，开发了一款智能头盔，提高人员安全保障和作业效率。运用服务器、数据库、图像识别技术、多媒体技术，提出一种智能工单系统，实现操作流程可视、可控、可追溯和实时闭环，提高安全作业水平。配合流媒体技术，提出一种远程专家系统和在线知识库系统，提高异常、突发事件作业效率。通过无人机载具等机器人技术，结合智能头盔，针对救援救灾时通讯保障问题和施救人员安全问题，提出一种更灵活、集成度更高并能快速部署的应急通讯救援系统。援系统。援系统。

【技术实现步骤摘要】
一种智能头盔系统


[0001]本专利技术涉及矿井安全、高效生产和救援、救灾、抢险等领域。

技术介绍

[0002]增强现实(后文简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。随着随身电子产品运算能力的提升，AR的用途越来越广，在提高人机协作效率方面起到了举足轻重的作用。
[0003]当前矿井领域的井下巡视、检修、维护等作业受作业段环境的影响，存在劳动强度高、危险系数高、技术难度高、操作流程复杂等问题，对检修人员的专业性要求较高，并且人员操作监管和安全监测很难做到实时；当发生井下安全事故时，人员搜救定位和医疗救援准备也存在滞后性。
[0004]当前消防救援、救灾领域的救助人员所携带的必要设备和载荷往往独立且沉重，影响救援人员体力、且操作步骤繁琐，救援效率仍可提升；面临暴雨、山洪、泥石流、火灾等恶劣条件时，稳定的人员通讯和状态管理需要如通讯保障车等大型设备，现有通讯方案具备先天性的环境限制，无法快速部署。

技术实现思路

[0005]1：本专利技术利用AR技术，能实现人员作业时的视前图像叠加，将来自网络的数据和头盔传感器的图像信息叠加到视前物体上，提升作业效率和安全性。
[0006]2：本专利技术基于Mesh组网，将每一个头盔作为组网通讯节点，能利用头盔上的传感器采集实时数据并上报其他网络节点，且能与网络中的其他布线式式网关传感器节点或是人员节点或者无人机通讯节点进行数据通讯，实现人联网和物联网融合的在线信息互通体系。
[0007]3：本专利技术提出一种离线+在线融合的工单管理系统，可预先通过网络服务器下载智能作业工单，或通过网络推送实时工单，利用AR技术实现工单步骤的可视化操作，且能通过本地图像传感器和本地主机辅助判定作业步骤正确性，实时的将作业时的相关数据远程记录到网络服务器主机，保证作业流程可视、可控、可追溯、可规范。
[0008]4：本专利技术提出一种远程专家指导系统，利用Mesh组网系统，智能头盔能连接到后台数据库，进行资料查询；能网络拨号在线专家，实现远程在线故障判断，故障排除，降低操作人员进行复杂设备检修、排险、救援等的技术难度。
[0009]5：本专利技术提出一种多传感器融合的人员在线管理系统，利用Mesh网络中的各类传感器节点，能实现人员定位、人员体征监测、人员行为规范等功能，提升诸如井下等特种作业的安全系数，且能缩短应急险情时的处置周期，提高救援效率，挽救人员生命，降低财产损失。
[0010]6：本专利技术提出一种空地协同的快速组网通讯系统，救援人员的一体式智能头盔和
空中无人机集群通讯节点共同组成一套灵活轻便和快速部署的应急通讯救援系统。
附图说明
[0011]图1为一种智能头盔系统各分系统的硬件资源示意图；
[0012]图2为一种智能头盔系统各分系统的组网逻辑示意图(矿井领域)；
[0013]图3为一种智能头盔系统各分系统的组网逻辑示意图(地面或海上救援救灾领域)；
[0014]图4为一种智能头盔系统中智能工单子系统的运作逻辑原理图；
[0015]图5为一种智能头盔系统中知识库系统和专家系统的运作逻辑原理图；
[0016]图6为一种智能头盔系统井下救援场景示意图；
[0017]图7为一种智能头盔系统中智能头盔部分主视图；
[0018]图8为一种智能头盔系统中智能头盔部分主要传感器示意图；
[0019]图9为一种智能头盔系统中智能头盔AR投影模块示意图；
[0020]图10为一种智能头盔系统中智能头盔及腰带电池连接示意图；
[0021]图11为一种智能头盔系统中智能头盔AR显示区和显示内容示意图；
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术做进一步说明：1：如图1，智能头盔系统由智能头盔、网关传感器、一级主网关、二级主网关和综合管理云平台组成，其中网关传感器分为布线式和无线式，根据实际应用场景，可选择包含无人机、无人车、无人船等但不限于上述形式的载具和安装形式。各部分硬件系统中包含但不仅限于如图所示模块。
[0023]2：如图2为矿井领域，多个智能头盔和多个布线式网关传感器以及井下二级主网关使用Mesh无线组网通讯；多个布线式网关传感器与井下二级主网关使用POE网线连接；井下二级主网关与井上一级主网关使用网线连接，其中根据作业段的不同，不限于存在多个井下二级主网关，但每个井下二级主网关与井上一级主网关均使用独立的网络硬链接通路，以确保通讯硬件系统冗余度；井上一级主网关与综合管理云平台使用数字基站通讯，根据具体使用工况，不限于使用宽带、卫星天线、流量网卡等通讯形式。
[0024]3：如图3为救援救灾领域，多个智能头盔和多个无人机平台式网关传感器以及现场二级主网关使用Mesh无线组网通讯；多个无人机平台式网关传感器与现场二级主网关使用无线连接；现场二级主网关与远程一级主网关使用无线连接，其中根据救援救灾场景的不同，不限于存在多个现场二级主网关，现场二级主网关可部署于无人车，移动指挥车，无人船等载具上。远程一级主网关与综合管理云平台使用数字基站通讯，根据具体使用工况，不限于使用宽带、卫星天线、流量网卡等通讯形式。
[0025]4：如图4，对于诸如井下作业，智能工单通过综合管理云平台统一调度，下发至各地的井上一级主网关，操作人员在下井之前，可提供井上主网关预置操作工单；其中智能工单将操作人员要执行的操作流程分解到步序并图像化处理，并能通过实时回传的操作记录进行操作判定和全流程的归档记录；其中回传的操作记录不限于图像和相关传感器等数据信息。当有操作调整和任务修正时，也可通过网络系统实时更新和改派工单到操作人员的智能头盔。
[0026]5：如图5，综合管理系统内置知识库系统和专家系统。通过智能头盔上多媒体设备，能连接知识库系统进行远程资料查询，无需携带操作手册或是说明书；当出现疑难问题：诸如化学品泄漏、特殊设备紧急关停等操作时，可直接拨号专家系统的在线技术专家，实现第一视角的音视频沟通，提高问题解决效率。
[0027]6：如图6，以矿井救援为例，当发生安全事故(5)时，救援人员(1)可在井上一级主网关(2)处接入整个智能头盔系统，依靠井下二级主网关(4)和链路中有效的布线式网关传感器(3)实现智能头盔(7)的WiFi定位(6)，快速辅助开挖救援孔(10)；借助智能头盔(7)内置的体征采集传感，获取被困人员(8)的身体状态，制定有针对性的救援方案；借助智能头盔(7)的前置摄像头，获取直观的事故毁伤效果评估。其中井下主网关(4)、布线式网关传感器(3)以及井上一级主网关之间通过防爆布线管路(9)连接，保证诸如塌方等安全事故时的系统稳定性。同时在正常作业时定位功能可实现危险区域和非授权区域管控，通过智能头盔上的声光报警灯(22)或骨传导耳机模块(12)进行人员报警。
[0028]7：如图7，智能头盔主要由体态+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.运用自组网技术(Mesh组网)和WiFi定位，实现人联网和物联网融合的在线信息互通体系，提供实时人员监控、作业监控。2.运用AR和多传感器融合技术，开发了一款智能头盔，提高人员安全保障和作业效率。3.运用服务器、数据库、图像识别技术、多媒体技术，提出一种智能工单系统，实现操作流程可视、可...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐基华，朱晓娟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：