本發(fā)明是基于多功能安全帽的智能監(jiān)管系統(tǒng)及其使用方法，適用于建設(shè)工程領(lǐng)域?qū)ぷ魅藛T的安全監(jiān)管。

背景技術(shù)：

安全帽是防御人體頭部不受外來物體擊打和傷害的防護(hù)用品，是建筑施工、隧道涵洞施工、礦山開采、高空作業(yè)等必備的量大面廣的護(hù)品，它與安全帶、安全網(wǎng)并稱為安全生產(chǎn)的“三件寶”。安全帽在施工安全起到了很重要的作用，在建筑工地、礦井等危險(xiǎn)場所，工人需要佩戴安全帽作業(yè)，安全帽起到一個(gè)安全保護(hù)的作用，但是針對安全帽的技術(shù)創(chuàng)新面臨安全帽科技含量不高，缺少重大技術(shù)突破和創(chuàng)新的問題。

目前來說，這個(gè)安全帽僅僅起到保護(hù)頭部的作用，功能非常單一，這種單一功能的安全帽已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)和施工的要求，這給使用者帶來了極大的不便，也給管理帶來極大的不確定性。

隨著制造工藝的提高，同時(shí)得益于材料領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，安全帽本身的堅(jiān)固性能無須懷疑。然而，借助于安全帽對工人進(jìn)行的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)管，卻顯得較為薄弱。

發(fā)明專利cn201610592753.5提出了一種多功能安全帽，該安全帽具有吸汗、電力存儲、照明、面部防護(hù)、藍(lán)牙耳機(jī)、過濾式呼吸等諸多功能。上述專利僅僅是安全帽功能的簡單擴(kuò)充、疊加，并沒有將安全管理的概念和技術(shù)融入其中。

發(fā)明專利cn201610620893.9提出了一種智能安全帽，該安全帽具有無線通訊功能，以及攝像頭，能夠傳輸拍攝的照片或視頻。上述專利雖然擴(kuò)展了安全帽與管理平臺的信息交互功能，然而并沒有建立良好的、全面的管理方法，在實(shí)際應(yīng)用過程中難以起到很好的管理效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)，所述監(jiān)管系統(tǒng)包括：安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控中心、通訊設(shè)備、多功能安全帽、施工人員。

其中的監(jiān)控中心，包括監(jiān)控終端和監(jiān)控中心管理員，監(jiān)控中心通過監(jiān)控終端連接至安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器。

所述施工人員至少為1個(gè)，各施工人員佩戴多功能安全帽，通過通訊設(shè)備接入安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器。作為一種選擇，所述通訊設(shè)備采用包括gprs或aigprs方式在內(nèi)的通訊方式。

進(jìn)一步的，所述施工人員，指需要進(jìn)入現(xiàn)場的一切人員，如施工員、監(jiān)理、管理人員、參觀人員等等。

進(jìn)一步的，所述多功能安全帽，其包括安全帽，安全帽內(nèi)設(shè)有電源管理模塊、915m讀寫模塊、無線語音模塊、天線、gprs模塊、sd卡存儲模塊。其中，電源管理模塊給無線語音模塊、915m讀寫模塊、天線、gprs模塊、sd卡存儲模塊供電，天線分別連接915m讀寫模塊、無線語音模塊，還分別連接sd卡存儲模塊和gprs模塊。

作為一種選擇，整套設(shè)計(jì)基于arm7的超高頻讀寫模塊，完美融入到特制的安全帽中，采用鋰電池供電，具有體積小、質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠、功耗較低的優(yōu)點(diǎn)。

作為一種選擇，無線語音模塊采用2.4g無線語音模塊。

進(jìn)一步的，通過上述多功能安全帽，構(gòu)建了基于無線語音模塊的雙向語音系統(tǒng)。當(dāng)施工監(jiān)控管理平臺(或者安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器，或者監(jiān)控中心)要對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行工作部署時(shí)，即可通過該模塊與現(xiàn)場施工人員進(jìn)行語音通話?？刂浦行哪芟逻_(dá)施工指令，現(xiàn)場人員能夠反饋施工現(xiàn)場情況。

本發(fā)明還包括另一個(gè)技術(shù)方案，該技術(shù)方案可以是獨(dú)立的技術(shù)方案：

一種基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)，所述監(jiān)管系統(tǒng)包括arm7模塊、電源控制模塊、as3991射頻收發(fā)芯片、gprs模塊、sd卡、巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、衰減網(wǎng)絡(luò)、天線。所述arm7模塊為核心模塊，其分別單獨(dú)連接電源控制模塊、sd卡、as3991射頻收發(fā)芯片、gprs模塊，所述arm7模塊與as3991射頻收發(fā)芯片進(jìn)行雙向交互，其中的as3991射頻收發(fā)芯片依次連接巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、天線、gprs模塊，所述耦合器與as3991射頻收發(fā)芯片之間還依次連接衰減網(wǎng)絡(luò)、另一個(gè)巴倫(平衡-不平衡變壓器)。

進(jìn)一步的，作為一種選擇，可以將設(shè)備上貼有rfid等類型的專用標(biāo)簽，通過如下的方法進(jìn)行人員管控：在安裝有rfid的施工現(xiàn)場，該多功能安全帽的佩戴者進(jìn)入施工現(xiàn)場后，rfid閱讀器實(shí)時(shí)接收有源rfid標(biāo)簽發(fā)出的信息，并通過rfid閱讀器自身的無線信息傳輸功能將信息傳遞至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(或者監(jiān)控中心，或者監(jiān)控終端)，顯示該佩戴者的個(gè)人信息和位置信息。如果進(jìn)入未安裝rfid設(shè)備的區(qū)域(如野外區(qū)域)，即可通過gprs進(jìn)行位置定位，并報(bào)告后臺服務(wù)系統(tǒng)(監(jiān)控中心)。同時(shí)，系統(tǒng)在關(guān)鍵危險(xiǎn)區(qū)域安裝rfid相關(guān)設(shè)備，當(dāng)施工人員抵達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，即可通過多功能安全帽對施工人員提供聲光報(bào)警，提醒施工人員迅速撤離或小心作業(yè)。

上述整個(gè)過程需要借助以下設(shè)備完成：多功能安全帽、rfid、存儲設(shè)備，以及后臺管理/服務(wù)系統(tǒng)。所述存儲設(shè)備可以是多功能安全帽自帶的sd卡，也可以是另配備的存儲設(shè)備，也可以是網(wǎng)絡(luò)存儲空間。所述后臺管理/服務(wù)系統(tǒng)，可以是單獨(dú)研發(fā)的后臺，也可以是基于多功能安全帽的智能監(jiān)管系統(tǒng)中的安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器和/或監(jiān)控中心，和/或監(jiān)控終端。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)管系統(tǒng)還包括：頭圍測量模塊。所述頭圍測量模塊整體呈環(huán)狀，安裝在安全帽半圓狀輪廓體的邊緣內(nèi)側(cè)，所述邊緣內(nèi)側(cè)位置與佩戴者的頭部邊緣最大徑處接觸。

所述頭圍測量模塊緊固在安全帽之上，具體的可以為一種伸縮帶，所述伸縮帶上具有尺寸信息，如帶有尺寸信息的條碼，或帶有長度信息的編碼，在伸縮帶伸縮過程中，伸縮帶接觸的讀碼器讀取編碼，并且通過微處理器處理，將編碼換算成長度信息，也可以進(jìn)一步換算成頭圍尺寸代碼(如1號，2號……18號……等等)。微處理器控制無線發(fā)射器將上述長度信息或者頭圍尺寸代碼發(fā)送給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將反饋的數(shù)據(jù)與存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果確定下一步行為。

所述頭圍測量模塊也可以是一種彈性環(huán)，如一種拉簧，根據(jù)彈性環(huán)的受力(使用測力傳感器測量得到)來測量和計(jì)算佩戴者的頭圍。

監(jiān)控中心的信息包括佩戴者的頭圍，如果實(shí)際使用者的頭圍與存儲的頭圍不一致，將會(huì)反饋給監(jiān)控中心，同時(shí)安全帽語音提示工人向中心匯報(bào)，注意安全。

所述佩戴者的頭圍信息是記錄在施工人員的屬性之中的，所述屬性是可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定和修改的，如60.5mm，也可以設(shè)定為一個(gè)合適的范圍，如55.3-56.1mm,諸如此類。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)管系統(tǒng)還包括：安全鎖具。

如附圖5所示，安全鎖具的具體結(jié)構(gòu)包括：主體1、螺旋信號線2、左端頭3、右端頭4、固定端子5、鎖6以及配套鑰匙7。

所述主體1一端閉合一端不閉合，為硬質(zhì)的材料構(gòu)成，諸如鋼、鐵、銅等堅(jiān)硬的金屬，所述材料應(yīng)當(dāng)不影響信號的收發(fā)；所述螺旋信號線2纏繞在主體1上，形成信號收發(fā)的結(jié)構(gòu)。在安全帽上具有左右兩個(gè)耳：安全帽左耳8、安全帽右耳9，用于固定安全鎖。整個(gè)安全鎖具具有左右兩端，包括左端頭3、右端頭4。

使用方法為：將靠近右端頭4的主體不閉合的一部分打開(該部分可以繞軸旋轉(zhuǎn))，穿過安全帽右耳9，同時(shí)將左端頭3的凹部卡向/抵靠在安全帽左耳8上，然后將主體不閉合的一端的自由端插入鎖6的孔中，使用鑰匙7將鎖6鎖好。

上述安全鎖具，通過合理的配置鎖具的尺寸，使得當(dāng)鎖6鎖上時(shí)，鎖具無法從安全帽左右耳中取出，從而實(shí)現(xiàn)安全帽的上鎖。

所述固定端子5包括兩部分：固定桿、螺紋段，固定桿是實(shí)現(xiàn)從右端頭4到螺紋段的過度，螺紋段具有螺紋，所述螺紋段與安全帽上的螺紋孔適配。

當(dāng)安全鎖具被打開時(shí)，將鎖具通過固定端子的螺紋段固定到安全帽上的螺紋孔中，使安全鎖具成為一個(gè)天線。

所述安全鎖具具有多種功能，(1)掛，通過安全鎖具的一端，將安全帽掛在墻上，墻上僅需設(shè)有諸如釘子的突出部位即可；(2)天線，所述安全鎖具的整體為金屬結(jié)構(gòu)，套有螺旋的信號接收線，利于信號的收發(fā)；所述天線可以是單獨(dú)的一個(gè)天線，也可以是前述的技術(shù)方案中的天線，也可以集合其他信息接收和/或發(fā)射功能。(3)安全鎖，能夠防止安全帽被盜用或者誤用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。

為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安全防護(hù)，采用了如下的措施或方法，融入到整個(gè)方法之中：

(1)定位：正確的時(shí)段出現(xiàn)在正確的位置、區(qū)域；位置不對進(jìn)行播報(bào)提醒，并通知控制中心；控制中心中包含工人的作業(yè)信息(日程安排)；

(2)防戴錯(cuò)功能：基于頭圍測量和防盜鎖；狀態(tài)異常則將信息發(fā)回控制中心；所述信息含定位信息；

(3)信息核對功能：工人攜帶射頻信息卡，實(shí)現(xiàn)與射頻信息的核對，如信息異常，則將信息發(fā)回控制中心；所述信息含定位信息；

(4)控制中心通過語音播報(bào)通知工人安全提醒信息，工人通過安全帽上相應(yīng)的語音功能，或者若干按鈕，向控制中心反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)，重點(diǎn)反饋異常狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)工人與控制中心的雙向信息交互。

進(jìn)一步的，針對多功能安全帽的改進(jìn)，包括如下的內(nèi)容：

所述多功能安全帽還包括鼻夾子、捂鼻子工具、呼吸口，所述鼻夾子為帶有夾持力的鼻塞子，所述鼻塞子為兩個(gè)，兩個(gè)鼻塞子之間的距離可以微調(diào)，鼻塞子呈現(xiàn)錐形的平臺，鼻塞子前端及中部柔軟舒適，適合人的鼻孔大小。所述鼻塞子通過連接線連接在帽體上，或者通過小匣子收納在帽體后部。

所述捂鼻子工具為壓縮的紡織品，吸水能力強(qiáng)，遇水能夠迅速膨脹，吸水后具有防煙和顆粒物的能力。

所述呼吸口為高分子材料制成的能夠通過新鮮空氣或氧氣的細(xì)管，其與帽帶融為一體，或附著于帽帶，其一端可以深入到佩戴者的嘴中，該端部呈扁平狀，適合人的嘴型，另一端連接到氧氣生成部。

上述設(shè)置適用于火災(zāi)、礦難、處于密閉空間等危險(xiǎn)情況，能夠最大限度的保障佩戴者的生命安全。

所述多功能安全帽還具有米字型緩沖帶，作為帽體內(nèi)部的襯頂，所述緩沖帶呈米字型，網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)覆蓋佩戴者的頭部。

所述米字型緩沖帶與佩戴者頭部接觸，所述米字型緩沖帶的下部邊緣延伸并連接至帽體下部邊緣內(nèi)側(cè)，在下部邊緣內(nèi)側(cè)形成凸棱，凸棱與佩戴者頭部外緣接觸，所述凸棱采用硅膠制成，柔軟舒適。凸棱表面或凸棱的下緣覆蓋吸汗材料，確保佩戴者舒適、吸汗。

所述緩沖帶與帽體頂部之間是儲水層，儲水層是密閉的，且所用的水是食用安全的。儲水層通過細(xì)管連接到帽帶，附著于帽帶，細(xì)管可以深入佩戴者嘴部，設(shè)置有儲水層開關(guān)，佩戴者通過操作儲水層開關(guān)使細(xì)管有水流出，所述儲水層開關(guān)可以是遙控開關(guān)，所述遙控開關(guān)集成對安全帽的其他控制。

所述儲水層僅分布在帽體頂部的局部或全部的平面空間。

所述儲水層細(xì)管可用于為捂鼻子工具提供水源。

所述儲水層和帽體頂部之間設(shè)置氈體，氈體采用納米材料制成，具有吸附空氣中顆粒、灰塵的能力，面向氈體的帽體外殼帶有多個(gè)細(xì)小孔。所述細(xì)小孔可用于灰塵、顆粒物通過，氈體定期或視需要更換。同時(shí)，細(xì)小孔可以釋放熱量。

進(jìn)一步的，緩沖帶與帽體頂部之間還設(shè)有氧氣生成部，所述氧氣生成部僅分布在帽體頂部的局部或全部的平面空間。氧氣生成部與儲水層同層設(shè)置，二者共享空間，或者氧氣生成部分布于儲水層與帽體頂部之間。氧氣生成部可以位于氈體與帽體頂部之間。

氧氣生成部中設(shè)置材料a、材料b，以及緩釋劑。現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生氧氣的其他方式也可以設(shè)置到氧氣生成部，可以在材料a、b的基礎(chǔ)上增加，緩釋劑也可以增加種類或者組合。視情況，可以加入降溫的材料。儲水層可以作為降溫的手段，或者手段之一。

氧氣生成部的工作方式如下：

當(dāng)處于極端狀況下時(shí)(如井下缺氧，火災(zāi)缺氧)，佩戴者拉動(dòng)開關(guān)件(或者通過遙控開關(guān)，或者監(jiān)控中心工作人員遠(yuǎn)程操作開關(guān)件)，材料a、材料b和緩釋劑緩慢的混合并釋放氧氣，釋放的氧氣存儲到氣囊中，氣囊采用比較薄的材料制成，當(dāng)氣囊爆裂時(shí)并不會(huì)對人體產(chǎn)生危險(xiǎn)，氣囊中包含微型壓力計(jì)，當(dāng)壓力超過提醒值時(shí)，調(diào)低反應(yīng)材料的混合速度，當(dāng)壓力超過警戒值時(shí)暫停混合，當(dāng)壓力超過危險(xiǎn)值時(shí)，釋放氣囊內(nèi)氣體。

作為一種選擇，所述材料a、材料b可以是過氧化氫、二氧化錳。二氧化錳緩慢進(jìn)入過氧化氫溶液，或者過氧化氫溶液緩慢滲入二氧化錳。為防止二者混合過快，加入緩釋劑。同時(shí)還可以加入降溫的材料。儲水層可以作為降溫的手段，或者手段之一。

作為一種選擇，所述氧氣生成部位于儲水層之上，并且在儲水層與氧氣生成層之間設(shè)置保護(hù)層，該保護(hù)層韌性強(qiáng)、能阻止爆炸以及巨大沖撞帶來的壓力。

作為一種選擇，在氧氣生成部附近的帽體外殼上的增加細(xì)小孔密集度，或增大孔徑。

作為一種選擇，多功能安全帽具有檢測高空墜物的傳感器，所述傳感器安裝于帽頂部，以及外側(cè)，對向天空，探測范圍為斜向上45°-90°，優(yōu)選65°-90°。

所述傳感器可以為微型攝像頭，通過圖像采集和實(shí)時(shí)處理的方式判斷空中是否有異常靠近的物體。

所述傳感器可以為超聲波探頭，通過超聲探測和實(shí)時(shí)處理的方式判斷空中是否有異?？拷奈矬w。

所述處理通過監(jiān)控中心的處理器，或者安全帽自帶的處理器完成。

處理結(jié)果的反饋：當(dāng)確認(rèn)存在危險(xiǎn)時(shí)，采用以下方式之一或組合向佩戴者進(jìn)行反饋：(1)監(jiān)控中心通過通訊組件，向佩戴者發(fā)出警報(bào)，(2)安全帽自帶的處理器處理后，確認(rèn)存在危險(xiǎn)時(shí)自身發(fā)出警報(bào)提示，(3)任何處理器處理后，通過防噪耳塞進(jìn)行提醒。

佩戴者收到警報(bào)、提醒后進(jìn)行緊急避讓。

所述防噪耳塞采用如下的方式進(jìn)行工作：

防噪耳塞是多功能安全帽(雙向)語音模塊中的一部分，結(jié)合其他部件，共同用于實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信。

防噪耳塞可以隔絕不良環(huán)境中的噪音，避免干擾，同時(shí)能夠清晰的接收控制中心的語音播報(bào)。

微型話筒設(shè)置于帽帶之中，微型話筒與防噪耳塞一起構(gòu)成了語音輸入和接收的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與控制中心的雙向通信。

防噪耳塞通過連接線與帽體連接，連接線連接接收設(shè)備。

作為一種選擇，帽體外側(cè)設(shè)有反光條。

作為一種選擇，所述多功能安全帽包括可充電的照明燈。所述照明燈優(yōu)選設(shè)置在帽體前方，且照射角度可調(diào)，如采用球鉸實(shí)現(xiàn)照射方向調(diào)節(jié)。

所述多功能安全帽的前端具有帽檐，帽檐上側(cè)表面具有細(xì)小的微孔，采用納米微結(jié)構(gòu)制成，所述微結(jié)構(gòu)可以是微孔機(jī)構(gòu)，能夠吸附灰塵。本結(jié)構(gòu)的帽檐能夠避免灰塵在佩戴者前方二次揚(yáng)起，避免佩戴者迷眼或者視場模糊，減小灰塵、顆粒物的不利影響。

所述帽檐下側(cè)具有加強(qiáng)筋，能夠抵擋重物的撞擊，適合建筑工地，或者井下等危險(xiǎn)環(huán)境。

所述帽檐具有收集滲水的結(jié)構(gòu)。

所述收集滲水(含過濾結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)如下：

在帽檐和帽頂?shù)倪吘?，也就是整個(gè)安全帽的邊緣部分形成一圈閉合的溝槽。

帽檐中間呈拱起，其表面具有多條緩緩向下的凹槽，凹槽通向邊緣的溝槽。

凹槽呈螺旋狀的緩緩向下，避免水流過于湍急而損失。

所述溝槽深度為凹槽深度的2倍，寬度為凹槽深度的2-4倍。

在溝槽的某一處或兩處，有鉆孔，鉆孔下方連結(jié)蓄水囊，蓄水囊內(nèi)有過濾結(jié)構(gòu)，在蓄水囊的下方還有一個(gè)可以隨時(shí)打開和擰緊的開口，所述開口用于佩戴者使用過濾的水源。

通過上述結(jié)構(gòu)，將雨、雪、霧、霜環(huán)境下的水份收集起來，以備不時(shí)之需。尤其是在下雨導(dǎo)致的礦難，蓄水囊先前收集的雨水可以為困在地下的施工人員提供水源。

通過上述的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)對施工等工作場所各種工作人員的全方位、精準(zhǔn)監(jiān)控，還能實(shí)現(xiàn)信息互動(dòng)，這是現(xiàn)有技術(shù)無法達(dá)到的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2是安全帽內(nèi)主體模塊示意圖；

圖3是基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的通信原理圖；

圖4是基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的信號流轉(zhuǎn)圖；

圖5是基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的安全鎖具結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：主體----1、螺旋信號線----2、左端頭----3、右端頭----4、固定端子----5、鎖----6、鑰匙----7、安全帽左耳----8、安全帽右耳----9。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖，通過實(shí)施例方式詳細(xì)地描述本發(fā)明提供的系統(tǒng)及其工作方法。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施例方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。

本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，a和/或b，可以表示：單獨(dú)存在a，單獨(dú)存在b，同時(shí)存在a和b三種情況，本文中術(shù)語“/和”是描述另一種關(guān)聯(lián)對象關(guān)系，表示可以存在兩種關(guān)系，例如，a/和b，可以表示：單獨(dú)存在a，單獨(dú)存在a和b兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”關(guān)系。

實(shí)施例一

主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)。

如附圖1，基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)，包括：安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控中心、通訊設(shè)備、智能安全帽、施工人員。其中的監(jiān)控中心包括監(jiān)控終端和監(jiān)控中心管理員，監(jiān)控中心通過監(jiān)控終端連接至安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器。所述施工人員至少為1個(gè)，各施工人員佩戴智能安全帽，通過通訊設(shè)備接入安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器。所述通訊設(shè)備采用包括gprs或aigprs方式在內(nèi)的通訊方式。

多功能安全帽作為一個(gè)數(shù)據(jù)采集和傳輸終端，需要配合服務(wù)器管理系統(tǒng)才能夠發(fā)揮出最大的作用。通過基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)，能夠?qū)κ┕と藛T的設(shè)備佩戴和使用情況進(jìn)行監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，更能發(fā)揮人員定位、數(shù)據(jù)采集和施工實(shí)時(shí)管控等要求。

進(jìn)一步的，所述施工人員，指需要進(jìn)入現(xiàn)場的一切人員，如施工員、監(jiān)理、管理人員、參觀人員等等。

實(shí)施例二

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的多功能安全帽結(jié)構(gòu)。

如附圖2所示，多功能安全帽，其包括安全帽，安全帽內(nèi)設(shè)有電源管理模塊、915m讀寫模塊、無線語音模塊、天線、gprs模塊、sd卡存儲模塊，其中的電源管理模塊給無線語音模塊、915m讀寫模塊、天線、gprs模塊、sd卡存儲模塊供電，天線分別連接915m讀寫模塊、無線語音模塊，還分別連接sd卡存儲模塊和gprs模塊。整套設(shè)計(jì)基于arm7的超高頻讀寫模塊，完美融入到特制的安全帽中，采用鋰電池供電，具有體積小、質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠、功耗較低。

作為一種選擇，無線語音模塊采用2.4g無線語音模塊。

進(jìn)一步的，通過上述多功能安全帽，構(gòu)建了基于無線語音模塊的雙向語音系統(tǒng)。當(dāng)施工監(jiān)控管理平臺(或者安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器，或者監(jiān)控中心)要對現(xiàn)場施工人員進(jìn)行工作部署時(shí)，即可通過該模塊與現(xiàn)場施工人員進(jìn)行語音通話?？刂浦行哪芟逻_(dá)施工指令，現(xiàn)場人員能夠反饋施工現(xiàn)場情況。

實(shí)施例三

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理和使用方法。

施工人員在施工過程中對設(shè)備的使用，以及施工人員是否在崗、是否到達(dá)指定施工區(qū)域或施工設(shè)備周圍等，相關(guān)施工過程數(shù)據(jù)的采集是否符合進(jìn)行科學(xué)施工管理的必要條件，都可以借助本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

如附圖3所示，是本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，根據(jù)該附圖，其也可以提供一套不同于前述實(shí)施例1-2的單獨(dú)的實(shí)施例，可以是獨(dú)立的技術(shù)方案。

所述系統(tǒng)包括arm7模塊、電源控制模塊、as3991射頻收發(fā)芯片、gprs模塊、sd卡、巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、衰減網(wǎng)絡(luò)、天線。所述arm7模塊為核心模塊，其分別單獨(dú)連接電源控制模塊、sd卡、as3991射頻收發(fā)芯片、gprs模塊，所述arm7模塊與as3991射頻收發(fā)芯片進(jìn)行雙向交互，其中的as3991射頻收發(fā)芯片依次連接巴倫(平衡-不平衡變壓器)、低通濾波器、耦合器、天線、gprs模塊，所述耦合器與as3991射頻收發(fā)芯片之間還依次連接衰減網(wǎng)絡(luò)、另一個(gè)巴倫(平衡-不平衡變壓器)。

實(shí)施例四

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-3任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的信號傳輸流程。

本多功能安全帽方案采用rfid技術(shù)來解決施工過程數(shù)據(jù)的設(shè)備使用，活動(dòng)范圍采集等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)原理如附圖4所示。

作為一種場景，可以將設(shè)備上貼有rfid等類型的專用標(biāo)簽，通過如下的方法進(jìn)行人員管控：在安裝有rfid的施工現(xiàn)場，該多功能安全帽的佩戴者進(jìn)入施工現(xiàn)場后，rfid閱讀器實(shí)時(shí)接收有源rfid標(biāo)簽發(fā)出的信息，并通過rfid閱讀器自身的無線信息傳輸功能將信息傳遞至項(xiàng)目部數(shù)據(jù)分析平臺(或者監(jiān)控中心，或者監(jiān)控終端)，顯示該佩戴者的個(gè)人信息和位置信息。如果進(jìn)入未安裝rfid設(shè)備的區(qū)域(如野外區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域)，即可通過gprs進(jìn)行位置定位，并報(bào)告后臺服務(wù)系統(tǒng)。

同時(shí)，系統(tǒng)在關(guān)鍵危險(xiǎn)區(qū)域也可以安裝rfid相關(guān)設(shè)備，當(dāng)施工人員抵達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，即可通過多功能安全帽對施工人員提供聲光報(bào)警，提醒施工人員迅速撤離或小心作業(yè)。

整個(gè)過程需要借助以下設(shè)備完成：多功能安全帽、rfid、存儲設(shè)備，以及后臺管理/服務(wù)系統(tǒng)。所述存儲設(shè)備可以是多功能安全帽自帶的sd卡，也可以是另配備的存儲設(shè)備，也可以是網(wǎng)絡(luò)存儲空間。所述后臺管理/服務(wù)系統(tǒng)，可以是單獨(dú)研發(fā)的后臺，也可以是基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)中的安全帽管理系統(tǒng)服務(wù)器和/或監(jiān)控中心，和/或監(jiān)控終端。

實(shí)施例五

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-4任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的安全鎖具結(jié)構(gòu)，以及使用方法。

所述監(jiān)管系統(tǒng)還包括：頭圍測量模塊。所述頭圍測量模塊整體呈環(huán)狀，安裝在安全帽半圓狀輪廓體的邊緣內(nèi)側(cè)，所述邊緣內(nèi)側(cè)位置與佩戴者的頭部邊緣最大徑處接觸。

所述頭圍測量模塊緊固在安全帽之上，具體的可以為一種伸縮帶，所述伸縮帶上具有尺寸信息，如帶有尺寸信息的條碼，或帶有長度信息的編碼，在伸縮帶伸縮過程中，伸縮帶接觸的讀碼器讀取編碼，并且通過微處理器處理，將編碼換算成長度信息，也可以進(jìn)一步換算成頭圍尺寸代碼(如1號，2號……18號……等等)。微處理器控制無線發(fā)射器將上述長度信息或者頭圍尺寸代碼發(fā)送給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將反饋的數(shù)據(jù)與存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果確定下一步行為。

所述頭圍測量模塊也可以是一種彈性環(huán)，如一種拉簧，根據(jù)彈性環(huán)的受力(使用測力傳感器測量得到)來測量和計(jì)算佩戴者的頭圍。

監(jiān)控中心的信息包括佩戴者的頭圍，如果實(shí)際使用者的頭圍與存儲的頭圍不一致，將會(huì)反饋給監(jiān)控中心，同時(shí)安全帽語音提示工人向中心匯報(bào)，注意安全。

所述佩戴者的頭圍信息是記錄在工人的屬性之中的，所述屬性是可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定和修改的，如60.5mm，也可以設(shè)定為一個(gè)合適的范圍，如55.3-56.1mm,諸如此類。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)管系統(tǒng)還包括：安全鎖具。

如附圖5所示，安全鎖具的具體結(jié)構(gòu)包括：主體1、螺旋信號線2、左端頭3、右端頭4、固定端子5、鎖6以及配套鑰匙7。

所述主體1一端閉合一端不閉合，為硬質(zhì)的材料構(gòu)成，諸如鋼、鐵、銅等堅(jiān)硬的金屬，所述材料應(yīng)當(dāng)不影響信號的收發(fā)；所述螺旋信號線2纏繞在主體1上，形成信號收發(fā)的結(jié)構(gòu)。在安全帽上具有左右兩個(gè)耳：安全帽左耳8、安全帽右耳9，用于固定安全鎖。整個(gè)安全鎖具具有左右兩端，包括左端頭3、右端頭4。

使用方法為：將靠近右端頭4的主體不閉合的一部分打開(該部分可以繞軸旋轉(zhuǎn))，穿過安全帽右耳9，同時(shí)將左端頭3的凹部卡向/抵靠在安全帽左耳8上，然后將主體不閉合的一端的自由端插入鎖6的孔中，使用鑰匙7將鎖6鎖好。

上述安全鎖具，通過合理的配置鎖具的尺寸，使得當(dāng)鎖6鎖上時(shí)，鎖具無法從安全帽左右耳中取出，從而實(shí)現(xiàn)安全帽的上鎖。

所述固定端子5包括兩部分：固定桿、螺紋段，固定桿是實(shí)現(xiàn)從右端頭4到螺紋段的過度，螺紋段具有螺紋，所述螺紋段與安全帽上的螺紋孔適配。

當(dāng)安全鎖具被打開時(shí)，將鎖具通過固定端子的螺紋段固定到安全帽上的螺紋孔中，使安全鎖具成為一個(gè)天線。

所述安全鎖具具有多種功能，(1)掛，通過安全鎖具的一端，將安全帽掛著墻上，墻上僅需設(shè)有諸如釘子的突出部位即可；(2)天線，所述安全鎖具的整體為金屬結(jié)構(gòu)，套有螺旋的信號接收線，利于信號的收發(fā)；所述天線可以是單獨(dú)的一個(gè)天線，也可以是前述的技術(shù)方案中的天線，也可以集合其他信息接收和/或發(fā)射功能。(3)安全鎖，能夠防止安全帽被盜用或者誤用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。

為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安全防護(hù)，采用了如下的措施或方法，融入到整個(gè)方法之中：

(1)定位：正確的時(shí)段出現(xiàn)在正確的位置、區(qū)域；位置不對進(jìn)行播報(bào)提醒，并通知控制中心；控制中心中包含工人的作業(yè)信息(日程安排)；

(2)防戴錯(cuò)功能：基于頭圍測量和防盜鎖；狀態(tài)異常則將信息發(fā)回控制中心；所述信息含定位信息；

(3)信息核對功能：工人攜帶射頻信息卡，實(shí)現(xiàn)與射頻信息的核對，如信息異常，則將信息發(fā)回控制中心；所述信息含定位信息；

(4)控制中心通過語音播報(bào)通知工人安全提醒信息，工人通過安全帽上相應(yīng)的語音功能，或者若干按鈕，向控制中心反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)，重點(diǎn)反饋異常狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)工人與控制中心的雙向信息交互。

實(shí)施例六

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-5任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的安全輔具。

所述多功能安全帽還包括鼻夾子、捂鼻子工具、呼吸口，所述鼻夾子為帶有夾持力的鼻塞子，所述鼻塞子為兩個(gè)，兩個(gè)鼻塞子之間的距離可以微調(diào)，鼻塞子呈現(xiàn)錐形的平臺，鼻塞子前端及中部柔軟舒適，適合人的鼻孔大小。所述鼻塞子通過連接線連接在帽體上，或者通過小匣子收納在帽體后部。

所述捂鼻子工具為壓縮的紡織品，吸水能力強(qiáng)，遇水能夠迅速膨脹，吸水后具有防煙和顆粒物的能力。

所述呼吸口為高分子材料制成的能夠通過新鮮空氣或氧氣的細(xì)管，其與帽帶融為一體，或附著于帽帶，其一端可以深入到佩戴者的嘴中，該端部呈扁平狀，適合人的嘴型，另一端連接到氧氣生成部。

上述設(shè)置適用于火災(zāi)、礦難、處于密閉空間等危險(xiǎn)情況，能夠最大限度的保障佩戴者的生命安全。

實(shí)施例七

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-6任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的氧氣生成結(jié)構(gòu)和使用方法。

所述多功能安全帽還具有米字型緩沖帶，作為帽體內(nèi)部的襯頂，所述緩沖帶呈米字型，網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)覆蓋佩戴者的頭部。

所述米字型緩沖帶與佩戴者頭部接觸，所述米字型緩沖帶的下部邊緣延伸并連接至帽體下部邊緣內(nèi)側(cè)，在下部邊緣內(nèi)側(cè)形成凸棱，凸棱與佩戴者頭部外緣接觸，所述凸棱采用硅膠制成，柔軟舒適。凸棱表面或凸棱的下緣覆蓋吸汗材料，確保佩戴者舒適、吸汗。

所述緩沖帶與帽體頂部之間是儲水層，儲水層是密閉的，且所用的水是食用安全的。儲水層通過細(xì)管連接到帽帶，附著于帽帶，細(xì)管可以深入佩戴者嘴部，設(shè)置有儲水層開關(guān)，佩戴者通過操作儲水層開關(guān)使細(xì)管有水流出，所述儲水層開關(guān)可以是遙控開關(guān)，所述遙控開關(guān)集成對安全帽的其他控制。

所述儲水層僅分布在帽體頂部的局部或全部的平面空間。

所述儲水層細(xì)管可用于為捂鼻子工具提供水源。

所述儲水層和帽體頂部之間設(shè)置氈體，氈體采用納米材料制成，具有吸附空氣中顆粒、灰塵的能力，面向氈體的帽體外殼帶有多個(gè)細(xì)小孔。所述細(xì)小孔可用于灰塵、顆粒物通過，氈體定期或視需要更換。同時(shí)，細(xì)小孔可以釋放熱量。

進(jìn)一步的，緩沖帶與帽體頂部之間還設(shè)有氧氣生成部，所述氧氣生成部僅分布在帽體頂部的局部或全部的平面空間。氧氣生成部與儲水層同層設(shè)置，二者共享空間，或者氧氣生成部分布于儲水層與帽體頂部之間。氧氣生成部可以位于氈體與帽體頂部之間。

氧氣生成部中設(shè)置材料a、材料b，以及緩釋劑。現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生氧氣的其他方式也可以設(shè)置到氧氣生成部，可以在材料a、b的基礎(chǔ)上增加，緩釋劑也可以增加種類或者組合。視情況，可以加入降溫的材料。儲水層可以作為降溫的手段，或者手段之一。

氧氣生成部的工作方式如下：

當(dāng)處于極端狀況下時(shí)(如井下缺氧，火災(zāi)缺氧)，佩戴者拉動(dòng)開關(guān)件(或者通過遙控開關(guān)，或者監(jiān)控中心工作人員遠(yuǎn)程操作開關(guān)件)，材料a、材料b和緩釋劑緩慢的混合并釋放氧氣，釋放的氧氣存儲到氣囊中，氣囊采用比較薄的材料制成，當(dāng)氣囊爆裂時(shí)并不會(huì)對人體產(chǎn)生危險(xiǎn)，氣囊中包含微型壓力計(jì)，當(dāng)壓力超過提醒值時(shí)，調(diào)低反應(yīng)材料的混合速度，當(dāng)壓力超過警戒值時(shí)暫?；旌希?dāng)壓力超過危險(xiǎn)值時(shí)，釋放氣囊內(nèi)氣體。

作為一種選擇，所述材料a、材料b可以是過氧化氫、二氧化錳。二氧化錳緩慢進(jìn)入過氧化氫溶液，或者過氧化氫溶液緩慢滲入二氧化錳。為防止二者混合過快，加入緩釋劑。同時(shí)還可以加入降溫的材料。儲水層可以作為降溫的手段，或者手段之一。

作為一種選擇，所述氧氣生成部位于儲水層之上，并且在儲水層與氧氣生成層之間設(shè)置保護(hù)層，該保護(hù)層韌性強(qiáng)、能阻止爆炸以及巨大沖撞帶來的壓力。

作為一種選擇，在氧氣生成部附近的帽體外殼上的增加細(xì)小孔密集度，或增大孔徑。

實(shí)施例八

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-7任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的探測墜物的傳感器。

所述多功能安全帽具有檢測高空墜物的傳感器，所述傳感器安裝于帽頂部，以及外側(cè)，對向天空，探測范圍為斜向上45°-90°，優(yōu)選65°-90°。

所述傳感器可以為微型攝像頭，通過圖像采集和實(shí)時(shí)處理的方式判斷空中是否有異常靠近的物體。

所述傳感器可以為超聲波探頭，通過超聲探測和實(shí)時(shí)處理的方式判斷空中是否有異?？拷奈矬w。

所述處理通過監(jiān)控中心的處理器，或者安全帽自帶的處理器完成。

處理結(jié)果的反饋：當(dāng)確認(rèn)存在危險(xiǎn)時(shí)，采用以下方式之一或組合向佩戴者進(jìn)行反饋：(1)監(jiān)控中心通過通訊組件，向佩戴者發(fā)出警報(bào)，(2)安全帽自帶的處理器處理后，確認(rèn)存在危險(xiǎn)時(shí)自身發(fā)出警報(bào)提示，(3)任何處理器處理后，通過防噪耳塞進(jìn)行提醒。

所述佩戴者收到警報(bào)、提醒后進(jìn)行緊急避讓。

實(shí)施例九

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例8的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)。

所述防噪耳塞采用如下的方式進(jìn)行工作：

防噪耳塞是多功能安全帽(雙向)語音模塊中的一部分，結(jié)合其他部件，共同用于實(shí)現(xiàn)與控制中心的通信。

防噪耳塞可以隔絕不良環(huán)境中的噪音，避免干擾，同時(shí)能夠清晰的接收控制中心的語音播報(bào)。

微型話筒設(shè)置于帽帶之中，微型話筒與防噪耳塞一起構(gòu)成了語音輸入和接收的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與控制中心的雙向通信。

防噪耳塞通過連接線與帽體連接，連接線連接接收設(shè)備。

作為一種選擇，帽體外側(cè)設(shè)有反光條。

作為一種選擇，所述多功能安全帽包括可充電的照明燈。所述照明燈優(yōu)選設(shè)置在帽體前方，且照射角度可調(diào)，如采用球鉸實(shí)現(xiàn)照射方向調(diào)節(jié)。

實(shí)施例十

本實(shí)施例是在前述實(shí)施例1-9任何一個(gè)或者任何組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要介紹本發(fā)明的基于多功能安全帽的監(jiān)管系統(tǒng)的防塵和蓄水結(jié)構(gòu)。

所述多功能安全帽的前端具有帽檐，帽檐上側(cè)表面具有細(xì)小的微孔，采用納米微結(jié)構(gòu)制成，所述微結(jié)構(gòu)可以是微孔機(jī)構(gòu)，能夠吸附灰塵。本結(jié)構(gòu)的帽檐能夠避免灰塵在佩戴者前方二次揚(yáng)起，避免佩戴者迷眼或者視場模糊，減小灰塵、顆粒物的不利影響。

所述帽檐下側(cè)具有加強(qiáng)筋，能夠抵擋重物的撞擊，適合建筑工地，或者井下等危險(xiǎn)環(huán)境。

所述帽檐具有收集滲水的結(jié)構(gòu)。

所述收集滲水(含過濾結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)如下：

在帽檐和帽頂?shù)倪吘?，也就是整個(gè)安全帽的邊緣部分形成一圈閉合的溝槽。

帽檐中間呈拱起，其表面具有多條緩緩向下的凹槽，凹槽通向邊緣的溝槽。

凹槽呈螺旋狀的緩緩向下，避免水流過于湍急而損失。

所述溝槽深度為凹槽深度的2倍，寬度為凹槽深度的2-4倍。

在溝槽的某一處或兩處，有鉆孔，鉆孔下方連結(jié)蓄水囊，蓄水囊內(nèi)有過濾結(jié)構(gòu)，在蓄水囊的下方還有一個(gè)可以隨時(shí)打開和擰緊的開口，所述開口用于佩戴者使用過濾的水源。

通過上述結(jié)構(gòu)，將雨、雪、霧、霜環(huán)境下的水份收集起來，以備不時(shí)之需。尤其是在下雨導(dǎo)致的礦難，蓄水囊先前收集的雨水可以為困在地下的施工人員提供水源。

如上所述，可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對這些實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。