一种智能防护系统及智能防护的方法与流程

1.本发明涉及智能穿戴技术领域，特别涉及一种智能防护系统及智能防护的方法。


背景技术：

2.安全帽是一种常见的用于防物体打击和坠落时头部防护用具，传统的安全帽设计通常由帽壳、帽衬、下颏带等部件组成。安全帽的帽壳一般为薄壳机构，采用结构强度较高的金属或者塑料材质制成，帽衬材料一般用棉织带、合成纤维带和塑料衬带等制成，用于在佩戴时将人的头部与帽紧紧固定，下颏带由编带和锁紧卡扣组成，起到固定安全帽的作用。
3.对于工业上的实际使用场景，比如铁路、电力、石油钻井、石油勘探等工业领域，使用者经常会佩戴安全帽执行规定的操作，例如在铁路上巡检，对电力设备进行施工和检修等，如何在现有的安全帽功能的基础上，最大程度地辅助使用者的操作、提高操作的安全性，成为了当前这类防护用具的研发热点问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述研发热点，本发明提出了一种智能防护系统及智能防护的方法。
5.第一方面，本发明实施例提供一种智能防护系统，包括：智能头部安全防护装置和服务器；
6.智能头部安全防护装置，包括帽壳，所述帽壳包括上壳体和下壳体；所述上壳体与下壳体上下扣合，以在上壳体和下壳体之间形成空腔；所述空腔内设置有电池、主板、定位模块、语音模块及无线通信模块；所述电池用于为主板供电，所述主板，与所述定位模块、语音模块及无线通信模块电连接；所述语音模块用于接收所述服务器发送的告警指令并转换成对应的音频信号并播放；
7.服务器，用于通过无线网络与智能头部安全防护装置交互，获得所述定位模块发送的定位信息，并基于所述定位信息确定所述智能头部安全防护装置处于预设的危险区域，通过无线网络向所述智能头部安全防护装置发送告警指令。
8.在一个实施例中，所述定位模块为下述一项或多项：所述定位模块，包括下述任一项或多项：gps模块、北斗定位模块、uwb定位模块。
9.在一个实施例中，所述服务器，具体用于将所述定位模块发送的定位信息，与地图数据中预设的危险区域进行匹配，判断所述智能头部安全防护系统是否处于所述危险区域内；若判断处于危险区域内，则向所述智能头部安全防护装置的无线通信模块发送告警指令。
10.在一个实施例中，所述语音模块，包括：麦克风、语音处理芯片和喇叭；所述麦克风和所述喇叭分别与所述语音处理芯片电连接；
11.所述语音处理芯片，用于对所述告警指令进行识别，并转换成对应的音频信息，并通过所述喇叭播放所述音频信息。
12.在一个实施例中，所述服务器还用于若判断处于危险区域内，确定所述智能头部
安全防护装置为中心预设范围内其他智能头部安全防护装置，并将所述告警指令发送给所述其他智能头部安全防护装置。
13.在一个实施例中，所述空腔内还设置有位姿传感器，所述主板上设置有处理器；
14.所述位姿传感器用于感测所述智能头部安全防护装置的姿态数据；并将所述姿态数据传送给所述处理器；
15.所述处理器，用于基于所述姿态，确定所述智能头部安全防护装置的佩戴者是否在预设时长内未发生姿态和位置的变化；若是，则通过所述无线通信模块向所述服务器发送危险状态信息；
16.所述服务器，还用于基于接收到的所述危险状态信息，确定所述智能头部安全防护装置为中心预设范围内其他智能头部安全防护装置，并发送对应的静默告警指令给所述其他智能头部安全防护装置。
17.在一个实施例中，所述智能头部安全防护装置帽壳的空腔内，还设置有下述任一种或多种传感器：
18.温度传感器、气体检测传感器、近电感应传感器和光电传感器；
19.上述一种或多种传感器，与所述主板电连接。
20.在一个实施例中，所述服务器，还用于根据所述定位模块发送的定位信息，确定所述智能头部安全防护装置被放置于预设的库存区域时，记录所述智能头部安全防护装置的标识信息及已归还的信息；所述已归还的信息包括：归还时间信息和归还位置信息。
21.在一个实施例中，所述服务器，还用于确定所述智能头部安全防护装置被放置于预设的库存区域时，通过所述无线网络向所述智能头部安全防护装置发送远程关机指令，以关闭所述智能头部安全防护装置的电源。
22.在一个实施例中，所述无线通信模块，包括下述一项或多项：
23.wifi模块、运营商网络通信模块和蓝牙模块。
24.第二方面，本发明实施例提供一种使用前述第一方面的智能防护系统进行智能防护的方法，包括：
25.通过无线网络与智能头部安全防护装置交互，获得所述定位模块发送的定位信息，并基于所述定位信息确定所述智能头部安全防护装置处于预设的危险区域，通过无线网络向所述智能头部安全防护装置发送告警指令，以便所述智能头部安全防护装置将所述告警指令并转换成对应的音频信号并播放。
26.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
27.本发明实施例对传统的安全帽进行改进，在传统的安全帽的基础上，增加辅助性电子器件，例如定位模块例如gps模块、语音模块等。并提供基于此提供了智能防护系统，可根据智能头部安全防护装置佩戴者的定位信息，判断其是否存在可能的危险，并在确定其位于危险区域时，触发告警。进一步保证了佩戴者的安全，为佩戴者提供了操作上的便利。
28.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
29.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
30.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
31.图1为本发明实施例中智能防护系统的架构示意图；
32.图2a
‑
2c为本发明实施例中智能头部安全防护装置的结构示意图；
33.图3为本发明实施例中语音模块的结构框图；
34.图4为本发明实施例中使用前述智能防护系统进行智能防护的方法的流程图。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.本发明的发明人发现，为了应对工业上更复杂场景的应用，例如电力、铁路、石油勘探等领域智能操作的需求，进一步提高佩戴者的安全性，例如通过智能头部安全防护装置对佩戴者所处的位置进行实时监控，保证其处于安全区域，以及当佩戴者出现危险情况，能够自动识别该危险情况并通知后台，以便对佩戴者进行施救，又例如佩戴者在作业工程中如果自觉出现危险，在不方便腾出手操作的情况下，用语音完成即时迅速的告警等等。
37.本发明实施例对传统的安全帽进行改进，在传统的安全帽的基础上，增加辅助性电子器件，例如定位模块例如gps模块、语音模块等。并提供基于此的智能防护系统，进一步保证了佩戴者的安全，为佩戴者提供了操作上的便利。
38.参照图1所示，本发明提供了一种智能防护系统，包括：智能头部安全防护装置1和服务器2；其中：
39.参照图2a、2b和图2c所示，智能头部安全防护装置，包括帽壳，该帽壳包括上壳体11和下壳体12；上壳体11与下壳体12上下扣合，以在上壳体 11和下壳体12之间形成空腔；在该空腔内设置有电池13、主板14、定位模块 15、语音模块(图2a
‑
2c中未示意出)及无线通信模块16；电池13用于为主板14供电，主板14与定位模块15、语音模块及无线通信模块16电连接；语音模块用于接收服务器2发送的告警指令并转换成对应的音频信号并播放；
40.服务器2，用于通过无线网络与智能头部安全防护装置交互，获得定位模块15发送的定位信息，并基于定位信息确定所述智能头部安全防护装置处于预设的危险区域，通过无线网络向智能头部安全防护装置1发送告警指令。
41.上述智能头部安全防护装置1的定位模块15例如可以为下述一项或多项： gps模块、北斗定位模块、超宽带(ultra wide band，uwb)定位模块。
42.无线通信模块包括但不限于例如运营商网络的通信模块例如4g、5g通信模块等，利用该无线通信模块16，可实现语音通话、数据和指令的传输等功能，本发明实施例对采用何种具体的无线通信模块不做限定。
43.参照图3所示，语音模块19，具体可包括麦克风191、语音处理芯片192 和喇叭193；麦克风191和喇叭193分别与语音处理芯片192电连接；
44.语音处理芯片192，用于对告警指令进行识别，并转换成对应的音频信息，并通过
喇叭193播放音频信息。
45.在具体实施时，参照图2c所示，喇叭193可布置于智能头部安全防护装置与人体后脑勺对应的位置，接近于人耳部位置，方便使用者更容易地听清语音信息。
46.参照图2所示，为了使用者佩戴更舒适和更安全，需要根据电子器件的重量，进行合理的配重，一种可能的实现方式中，下壳体12朝向帽壳内部的外表面上还开设有电池13卡槽，电池13卡接于电池卡槽中；上述智能头部安全防护装置还可以包括：电源控制模块17，设置于第二空腔中，并与电池13电连接。
47.这样的设计，位于智能头部安全防护装置后部较重的电池13与位于前部的主板14和麦克风191等形成了重量上的前后平衡。
48.参照图2a、2b和2c所示，下壳体12整体为圆拱形，下壳体12两端部分别具有向水平方向延伸的第一平台部和第二平台部；
49.第一平台部与第二平台部分别与上壳体扣合。
50.对应地，主板14、麦克风191可设置于第一平台部与上壳体形成的第一空腔内，无线通信模块16和喇叭193可设置于第二平台部与上壳体形成的第二空腔内。
51.在一个实施例中，服务器2，具体用于将智能头部安全防护装置1的定位模块15发送的定位信息，与地图数据中预设的危险区域进行匹配，判断智能头部安全防护系统是否处于危险区域内；若判断处于危险区域内，则向智能头部安全防护装置1的无线通信模块16发送告警指令。
52.智能头部安全防护装置的无线通信模块16接收到告警指令后，通过主板 14传递至语音模块19，向佩戴者发出对应的告警语音信息，例如提醒佩戴者“已进入危险区域，请注意”。所触发的告警语音信息的内容可以是预先定制的且存储于智能头部安全防护装置中的存储器中，也可以是根据语音处理芯片 192根据指令的内容，进行实时编码产生的。
53.为了在佩戴者出现危险时，更有效地对其进行告警和/或施救，所述服务器还用于若判断智能头部安全防护装置处于危险区域内，则确定所述智能头部安全防护装置为中心预设范围内其他智能头部安全防护装置，并将所述告警指令发送给所述其他智能头部安全防护装置。
54.其他能头部安全防护装置接收到该告警信号后，也进行相应的处理，通知佩戴者周围有人进入危险区域或者发生危险情况，方便人为进行干预。
55.在一个实施例中，空腔内还设置有位姿传感器(图中未示意出)，所述主板上设置有处理器；
56.所述位姿传感器用于感测所述智能头部安全防护装置的姿态数据；并将所述姿态数据传送给所述处理器；
57.所述处理器，用于基于所述姿态，确定所述智能头部安全防护装置的佩戴者是否在预设时长内未发生姿态和位置的变化；若是，则通过所述无线通信模块向所述服务器发送危险状态信息；
58.所述服务器，还用于基于接收到的所述危险状态信息，确定所述智能头部安全防护装置为中心预设范围内其他智能头部安全防护装置，并发送对应的静默告警指令给所述其他智能头部安全防护装置。
59.在本发明实施例中，当位姿传感器感测到预设时间段内，智能头部安全防护装置
的佩戴者未发生位置移动以及姿态移动，则确定该佩戴者可能出现了危险，例如被重物砸中昏迷、电击休克等等危及到生命的情况，那么则通过与后台服务器的交互，通知距离较近的其他智能头部安全防护装置的佩戴者，可在较短时间内发现异常情况，为进一步施救节省了时间。
60.为了应对电力、铁路、石油勘探等领域不同环境安全操作的需求，智能头部安全防护装置帽壳的空腔内，还可设置有下述任一种或多种传感器：
61.温度传感器、气体检测传感器、近电感应传感器和光电传感器；
62.上述一种或多种传感器，与所述主板电连接。
63.温度传感器可以采集智能头部安全防护装置的环境温度，在达到威胁人体健康和安全的温度值时，同样会触发智能头部安全防护装置内部的告警，或者通过无线通信模块通知后台，以完成进一步的措施。
64.气体检测传感器可以检测环境中的有毒有害气体(例如co、ch4等)，在检测到有毒有害气体时，同样可按照前述的方式触发告警。例如，参照图2c 所示，气体检测传感器18设置于主板14的一侧，与主板之间电连接。
65.近电感应传感器，可以识别到佩戴者是否靠近强电的区域，比如高压线附近时，会触发告警。
66.光电传感器设置于帽壳的帽檐内侧，当感应到智能头部安全防护装置被佩戴者摘下，而根据定位信息，该区域必须佩戴时，会以类似方式触发告警信息，以实现脱帽告警。
67.在一个实施例中，为了实现智能头部安全防护装置的智能归还，上述服务器2，还用于根据定位模块发送的定位信息，确定智能头部安全防护装置被放置于预设的库存区域时，记录所述智能头部安全防护装置的标识信息及已归还的信息；所述已归还的信息包括：归还时间信息和归还位置信息。
68.在一个实施例中，已归还的信息还可以包括智能头部安全防护装置的剩余电量的信息，这样，在电量不足的情况下，方便后台服务人员通过服务器查看需要充电的智能头部安全防护装置的标识，完成智能头部安全防护装置的及时充电。
69.佩戴者只需要将智能头部安全防护装置归还至预设的区域内，后台服务器确定该智能头部安全防护装置被放置于预设的库存区域时，可通过无线网络向所述智能头部安全防护装置发送远程关机指令，以关闭智能头部安全防护装置的电源，以节约智能头部安全防护装置的电能。
70.无线通信模块可以为下述任一种模块或多种的组合：wifi模块、运营商网络通信模块和蓝牙模块等。例如4g、5g通信模块等，利用该通信模块7，可实现语音通话、数据和指令传输等功能，本发明实施例对采用何种具体的通信模块不做限定。
71.智能头部安全防护装置帽壳的空腔中还可设置有sos紧急呼叫模块，sos 紧急呼叫模块与主板电连接。
72.本发明实施例还提供了一种使用前述智能防护系统进行智能防护的方法，参照图4所示，包括下述步骤：
73.s41、通过无线网络与智能头部安全防护装置交互，获得所述定位模块发送的定位信息，并基于所述定位信息确定所述智能头部安全防护装置处于预设的危险区域，通过无线网络向所述智能头部安全防护装置发送告警指令；
74.s42、智能头部安全防护装置接收该告警指令，将该告警指令并转换成对应的音频信号并播放。
75.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。