【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能安全帽，尤其是涉及一种智能监测矿工生理状态的安全帽。
技术介绍
1、在当前矿业生产中，安全问题是一个极为重要的问题。由于矿工的工作环境存在安全隐患，常规的安全防护设备难以完全避免矿工在高强度作业过程中的意外伤害，因此，急需一种更为先进、全面和智能化的矿用安全帽，以提高矿工的生命安全防护水平。目前的安全帽无法对矿工的生理状态进行全面检测和跟踪，使矿工在工作过程中身体出现异常状况时无法得到及时关注，导致意外事件频发。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种智能监测矿工生理状态的安全帽，采用状态监测系统对矿工的生理状况进行实时检测，状态监测系统将检测的数据传输到数据处理模块，数据处理模块根据各种生理状况的预设值对接收的检测数据进行处理，实现了对矿工生理状况的全方位监测，解决了矿工生理状态异常时发现不及时导致意外事件发生的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种智能监测矿工生理状态的安全帽，包括安全帽主体、状态监测系统、数据处理模块、报警模块、定位模块、电源模块和数据管理平台，
3、所述状态监测系统安装在安全帽主体上，并与数据处理模块电连接，用于检测矿工的生理状态；
4、所述数据处理模块用于接收状态监测系统传输的数据并对数据进行处理；所述数据处理模块还通讯连接有无线通讯模块且通过无线通讯模块进行数据传输；
5、所述报警模块安装在安全帽主体上，并与数据处理模块电连接，接收数
6、所述定位模块安装在安全帽主体上，用于实时获取矿工的位置参数，并将位置参数传输给数据处理模块；
7、所述电源模块分别与状态监测系统、数据处理模块、报警模块和定位模块电连接并为状态监测系统、数据处理模块、报警模块和定位模块供电；
8、所述数据管理平台通过无线通讯模块与数据处理模块通信连接。
9、优选的，所述安全帽主体包括帽体、第一帽带和第二帽带，所述帽体内侧设置有多个用于采集矿工脑部电极信号的电极片，所述第一帽带和第二帽带分别设置在帽体的左右两侧，所述第一帽带上设置有二维码且第一帽带远离帽体的一端设置有帽扣，所述第二帽带上设置有调节第二帽带长度的调节器，所述第二帽带远离帽体的一端设置有帽扣卡座。
10、优选的，所述状态监测系统包括心电检测模块、有害气体检测模块、语音模块、人脸表情检测模块和智能测温模块，
11、所述心电检测模块用于测量矿工的心电信息，并将心电信息传输到数据处理模块；
12、所述有害气体检测模块用于检测矿工工作区的有害气体含量，并将有害气体含量传输到数据处理模块；
13、所述人脸表情检测模块用于检测矿工的人脸信息，并将人脸信息传输到数据处理模块；
14、所述语音模块与数据处理模块电连接且用于接收和发送语音信号；
15、所述智能测温模块用于实时测量矿工的体温，并将测量的体温信息传输到数据处理模块。
16、优选的，所述帽体上设置有急救按钮和颈部保护模块，所述急救按钮设置在帽体的左侧壁上，所述颈部保护模块设置在帽体的后侧，所述急救按钮与数据处理模块电连接，所述数据处理模块接收急救按钮输入的急救信号并将急救信号传输给报警模块进行报警处理，所述颈部保护模块与报警模块电连接且颈部保护模块与报警模块同步启动。
17、优选的，所述状态监测系统还包括脑电检测模块，所述脑电检测模块为头部脑电传感器，所述头部脑电传感器利用电极片采集矿工的前额、顶部和枕部的电极信号，并对采集到的电极信号进行特征提取，使用pwelch算法计算脑电功率谱密度jp(ω)：
18、
19、式中：ω(n)为窗函数，j为虚数单位，ω为频率，n为通道数据个数，xp为信号样本，m为数据段数量，u为功率函数的归一化因子；
20、所述头部脑电传感器与数据处理模块连接并将功率谱密度传输给数据处理模块，所述数据处理模块通过节律波能量值的比值计算疲劳程度w：
21、
22、式中：ω为频率，s(ω)为信号的功率谱，fs为采样频率。
23、优选的，所述报警模块包括指示灯、振动器和扬声器，所述指示灯和扬声器均安装在帽体的外侧，所述振动器安装在帽体的内侧，所述指示灯、振动器和扬声器均与数据处理模块电连接，用于接收数据处理模块传输的报警信息。
24、优选的，所述帽体上还设置有噪音防护模块，所述噪音防护模块包括消声器和吸声材料，所述消声器设置在帽体的左右两侧，所述吸声材料为矿渣棉且嵌入在帽体内侧。
25、优选的，所述定位模块为gps定位模块。
26、优选的，所述有害气体检测模块包括一氧化碳监测传感器、二氧化硫监测传感器、二氧化氮监测传感器中的至少一种：
27、若所述有害气体检测模块包括一氧化碳监测传感器，所述一氧化碳监测传感器安装在帽体上，并与数据处理模块电连接用于检测矿工工作区空气中的一氧化碳含量；
28、若所述有害气体检测模块包括二氧化硫监测传感器，所述二氧化硫监测传感器安装在帽体上，并与数据处理模块电连接用于检测矿工工作区空气中的二氧化硫含量；
29、若所述有害气体检测模块包括二氧化氮监测传感器，所述二氧化氮监测传感器安装在帽体上，并与数据处理模块电连接用于检测矿工工作区空气中的二氧化氮含量。
30、优选的，所述状态监测系统、数据处理模块、报警模块和定位模块内的电子元件均采用防爆型电子元器件，每个所述电子元器件及其相连的部分均采用隔爆材料将电子元件电路与外部环境隔离。
31、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
32、1、本专利技术采用状态监测系统对矿工的生理状况进行实时检测，状态监测系统将检测的数据传输到数据处理模块，数据处理模块对各种生理状况进行综合评估，实现了对矿工生理状况的全方位实时监测，解决了矿工生理状态异常时发现不及时导致意外事件发生的问题。
33、2、本专利技术采用指示灯、振动器和扬声器进行报警，当数据处理模块触发报警时，指示灯闪烁报警，振动器不断振动提醒，扬声器进行广播报警，通过三重报警方式提高了报警的警示效果。
34、3、本专利技术在帽体上设置了吸声材料和有毒气体吸附材料，通过吸声材料对矿区的噪声进行吸收，有毒气体吸附材料可对矿工工作区的有毒气体进行吸收，提高了矿工的综合防护效果。
35、4、本专利技术在帽体上设置了急救按钮，矿工在紧急情况下可通过急救按钮进行紧急求救，数据处理模块可将急救信息同时发送至报警模块和矿区负责人手机上的数据管理平台，实现双重求救，提高了矿工的安全保护效果。
36、5、本专利技术通过在帽体上设置定位模块，在矿区发生矿难或者矿工身体状态异常时，矿区负责人可通过定位模块传输的矿工位置信息快速找到矿工，提高了对矿工的救援效率。
37、6、本专利技术通过在第一帽带上设置二维码，矿工通过扫本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：包括安全帽主体(1)、状态监测系统(2)、数据处理模块(3)、报警模块(4)、定位模块(5)、电源模块(6)和数据管理平台(7)，
2.按照权利要求1所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述安全帽主体(1)包括帽体(101)、第一帽带(102)和第二帽带(103)，所述帽体(101)内侧设置有多个用于采集矿工脑部电极信号的电极片(13)，所述第一帽带(102)和第二帽带(103)分别设置在帽体(101)的左右两侧，所述第一帽带(102)上设置有二维码(104)且第一帽带(102)远离帽体(101)的一端设置有帽扣(105)，所述第二帽带(103)上设置有调节第二帽带(103)长度的调节器(106)，所述第二帽带(103)远离帽体(101)的一端设置有帽扣卡座(107)。
3.按照权利要求1所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述状态监测系统(2)包括心电检测模块(205)、有害气体检测模块(201)、语音模块(202)、人脸表情检测模块(203)和智能测温模块(204)，p>
4.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述帽体(101)上设置有急救按钮(9)和颈部保护模块(10)，所述急救按钮(9)设置在帽体(101)的左侧壁上，所述颈部保护模块(10)设置在帽体(101)的后侧，所述急救按钮(9)与数据处理模块(3)电连接，所述数据处理模块(3)接收急救按钮(9)输入的急救信号并将急救信号传输给报警模块(4)进行报警处理，所述颈部保护模块(10)与报警模块(4)电连接且颈部保护模块(10)与报警模块(4)同步启动。
5.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述状态监测系统(2)还包括脑电检测模块(206)，所述脑电检测模块(206)为头部脑电传感器，所述头部脑电传感器利用电极片(13)采集矿工的前额、顶部和枕部的电极信号，并对采集到的电极信号进行特征提取，使用Pwelch算法计算脑电功率谱密度JP(ω)：
6.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于，所述报警模块(4)包括指示灯(401)、振动器(402)和扬声器(403)，所述指示灯(401)和扬声器(403)均安装在帽体(101)的外侧，所述振动器(402)安装在帽体(101)的内侧，所述指示灯(401)、振动器(402)和扬声器(403)均与数据处理模块(3)电连接，用于接收数据处理模块(3)传输的报警信息。
7.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述帽体(101)上还设置有噪音防护模块(11)，所述噪音防护模块(11)包括消声器(12)和吸声材料，所述消声器(12)设置在帽体(101)的左右两侧，所述吸声材料为矿渣棉且嵌入在帽体(101)内侧。
8.按照权利要求1所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述定位模块(5)为GPS定位模块。
9.按照权利要求3所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述有害气体检测模块(201)包括一氧化碳监测传感器、二氧化硫监测传感器、二氧化氮监测传感器中的至少一种：
10.按照权利要求1-9中任一权利要求所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述状态监测系统(2)、数据处理模块(3)、报警模块(4)和定位模块(5)内的电子元件均采用防爆型电子元器件，每个所述电子元器件及其相连的部分均采用隔爆材料将电子元件电路与外部环境隔离。
...【技术特征摘要】
1.一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：包括安全帽主体(1)、状态监测系统(2)、数据处理模块(3)、报警模块(4)、定位模块(5)、电源模块(6)和数据管理平台(7)，
2.按照权利要求1所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述安全帽主体(1)包括帽体(101)、第一帽带(102)和第二帽带(103)，所述帽体(101)内侧设置有多个用于采集矿工脑部电极信号的电极片(13)，所述第一帽带(102)和第二帽带(103)分别设置在帽体(101)的左右两侧，所述第一帽带(102)上设置有二维码(104)且第一帽带(102)远离帽体(101)的一端设置有帽扣(105)，所述第二帽带(103)上设置有调节第二帽带(103)长度的调节器(106)，所述第二帽带(103)远离帽体(101)的一端设置有帽扣卡座(107)。
3.按照权利要求1所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述状态监测系统(2)包括心电检测模块(205)、有害气体检测模块(201)、语音模块(202)、人脸表情检测模块(203)和智能测温模块(204)，
4.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其特征在于：所述帽体(101)上设置有急救按钮(9)和颈部保护模块(10)，所述急救按钮(9)设置在帽体(101)的左侧壁上，所述颈部保护模块(10)设置在帽体(101)的后侧，所述急救按钮(9)与数据处理模块(3)电连接，所述数据处理模块(3)接收急救按钮(9)输入的急救信号并将急救信号传输给报警模块(4)进行报警处理，所述颈部保护模块(10)与报警模块(4)电连接且颈部保护模块(10)与报警模块(4)同步启动。
5.按照权利要求2所述的一种智能监测矿工生理状态的安全帽，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈盈，刘悦寒，卢才武，顾清华，邹元，江松，柴培硕，李盛伟，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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