一种电动自行车头盔及其头盔佩戴安全监控系统的制作方法

1.本实用新型属于头盔及佩戴监管领域，尤其涉及一种电动自行车头盔及其头盔佩戴安全监控系统。


背景技术：

2.电动自行车满足了大部分人的日常出行，为了保障驾驶人的驾驶安全，骑行时佩戴头盔是必要的，目前也出现了越来越多的智能头盔的报道，用于辅助管理骑车者能够在出行时正确佩戴头盔，但目前的智能头盔只能在骑行者没有正确佩戴时会发出警报，但该警报产生的作用有限，全靠骑行者自觉，仍然需要交警在各个路段进行管控，尤其在交通高峰期，在很多路段严重缺少人力，发生漏检、漏管的情况。因此，提供一种能够代替交警进行头盔佩戴安全监控的系统是十分必要的，且还存在以下问题需要克服：
3.1)安全监控系统需要保证监控到的信息是准确的，避免产生正确佩戴行为的误报，否则监控就失去了意义。但是智能头盔中常用的平衡检测传感器或者倾角传感器均是存在累积误差的，在长期使用后误差越来越大，很容易产生信息误报。
4.2)智能头盔一般都是需要配备电池的，但是骑行者在结束骑行后往往会忘记关闭电源，造成电量浪费，一旦电量消耗完，该头盔就无法实现其功能，监控也就无法实现。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动自行车头盔及其头盔佩戴安全监控系统，当骑行者正确佩戴头盔后才能启动电源，实现移动端与头盔/电动车的连接，当骑行者摘下头盔后，头盔自动断电，延长了电池的使用寿命；此外，本实用新型采用倾角传感器和电子水泡相配合的形式，实现了倾角传感器累积误差的消除，成本低，结构简单，本实用新型提供的系统能够代替人力监控骑车者的头盔佩戴行为，规范了头盔佩戴情况，提高了电动车骑行者的安全性。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
7.本实用新型的其中一个目的在于提供一种电动自行车头盔，所述电动自行车和头盔之间能够进行通讯，所述的头盔包括头盔本体、倾角测量装置、电源模块、蜂鸣器、单片机和触发装置，所述的倾角测量装置、蜂鸣器、单片机均由电源模块供电；
8.所述的倾角测量装置包括倾角传感器和电子水泡，所述的电子水泡水平固定在所述的头盔本体内侧的中部，所述的倾角传感器与电子水泡相连，用于检测头盔本体相对于平衡位置的倾斜角度；所述的蜂鸣器位于头盔本体的侧面，靠近耳部；所述的单片机和电源模块可拆卸地安装在头盔本体上，且所述的电源模块与带有v型金属触点的控制电路连接，所述的控制电路由触发装置控制通断；
9.所述的触发装置包括导柱、金属触头、回位弹簧和温度传感器；所述导柱的首端伸入头盔本体内部，与控制电路上的v型金属触点保持距离；导柱的首端安装金属触头，尾端安装温度传感器；所述的回位弹簧套设在导柱的外围，回位弹簧的一端固定在温度传感器
上，另一端固定在头盔本体的内侧，回位弹簧的可压缩距离大于金属触头与v型金属触点之间的距离；
10.所述的单片机上设有第一蓝牙连接装置和存储器，所述的存储器用于存储电动自行车车牌信息、骑行者个人身份信息。
11.本实用新型的另一个目的在于提供一种电动自行车头盔佩戴安全监控系统，包括上述的头盔、移动端和云平台；所述的头盔与移动端蓝牙连接，移动端能够实现与云平台之间的通讯；
12.所述的移动端上设有第二蓝牙连接装置，通过第二蓝牙连接装置与头盔本体上的单片机实现通讯，能够修改或获取所述存储器内部的信息，并上传至云平台；
13.所述的云平台用于接收并展示移动端发送的监控数据。
14.与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
15.1)本实用新型提供的安全监控系统能够替代交警对电动车的头盔佩戴行为进行监管，将不规范佩戴头盔的行为上传至云平台，获取车牌、骑行者信息，可根据实际需求对违规者进行安全教育；还可以通过重点路段配置的摄像头，对路过该路段的不规范骑行者进行抓拍，抓拍动作由云平台控制，由抓拍摄像头执行，抓拍结果可一并上传至云平台存储。
16.2)考虑到现有的倾角传感器存在累计误差，本实用新型将倾角传感器和电子水泡配合使用，每当电子水泡处于水平位置时，可对倾角传感器的累计误差进行一次清零，保证了该智能头盔在长期使用时的准确性，避免监控信息失误。
17.3)本实用新型设置了可以自动控制电源的触发装置，只有当骑行者正确佩戴头盔后才会启动电源，启动电源后才能进行头盔/电动车与移动端的连接，实现正常骑行；摘下头盔后自动断电，既节省了电源，又保证了头盔的规范佩戴。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例中采用的头盔结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例中的安全监控系统示意图；
20.图3是本实用新型实施例中的电源模块、控制电路和触发装置的放大结构示意图；
21.图4是本实用新型实施例中的倾角测量装置的放大结构示意图；
22.图中：1
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头盔，101
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头盔本体，1011
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导槽，102
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倾角测量装置，1021
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倾角传感器，1022
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电子水泡，103
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电源模块，104
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蜂鸣器，105
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单片机，106
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触发装置，1061
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导柱，1062
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金属触头，1063
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回位弹簧，1064
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温度传感器，107
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控制电路，1071
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v型金属触点；2
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移动端；3
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云平台；4
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抓拍摄像头。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型进行进一步解释和说明。
24.为了利用科技代替警力监控电动车骑行者的头盔佩戴行为，本实用新型提供了一种电动自行车头盔，所述电动自行车和头盔之间能够进行通讯，如图1所示为本实用新型采用的头盔结构示意图，所述的头盔包括头盔本体101、倾角测量装置102、电源模块103、蜂鸣器104、单片机105和触发装置106，所述的倾角测量装置102、蜂鸣器104、单片机105均由电
源模块103供电。
25.所述的倾角测量装置102包括倾角传感器和电子水泡1022，所述的电子水泡1022水平固定在所述的头盔本体101内侧的中部，所述的倾角传感器与电子水泡1022相连，用于检测头盔本体101相对于平衡位置的倾斜角度；所述的蜂鸣器104位于头盔本体101的侧面，靠近耳部；所述的单片机105和电源模块103可拆卸地安装在头盔本体101上，且所述的电源模块103与带有v型金属触点1071的控制电路107连接，所述的控制电路107由触发装置106控制通断。
26.如图3所示，所述的触发装置106包括导柱1061、金属触头1062、回位弹簧1063和温度传感器1064；所述导柱1061的首端伸入头盔本体101内部，与控制电路107上的v型金属触点1071保持距离；导柱1061的首端安装金属触头1062，尾端安装温度传感器1064；所述的回位弹簧1063套设在导柱1061的外围，回位弹簧1063的一端固定在温度传感器1064上，另一端固定在头盔本体101的内侧，回位弹簧1063的可压缩距离大于金属触头1062与v型金属触点1071之间的距离。
27.所述的单片机105上设有第一蓝牙连接装置和存储器，所述的存储器用于存储电动自行车车牌信息、骑行者个人身份信息。
28.本实用新型还提供了一种电动自行车头盔佩戴安全监控系统，如图2所示，包括头盔1、移动端2和云平台3；所述的头盔1与移动端2蓝牙连接，移动端2能够实现与云平台3之间的通讯。所述的头盔1采用图1所述的头盔结构。
29.所述的移动端上设有第二蓝牙连接装置，通过第二蓝牙连接装置与头盔本体101上的单片机105实现通讯，能够修改或获取所述存储器内部的信息，并上传至云平台。
30.所述的云平台用于接收并展示移动端发送的监控数据。
31.在本实用新型的一项具体实施中，该监控系统还包括若干能够实现与云平台通讯的抓拍摄像头4，所述的抓拍摄像头4间隔布置在抓拍路段的路边。
32.所述的电源模块103由电池组、电压转换芯片和稳压电路构成，所述的电压转换芯片的输入端连接电池组，电压转换芯片的输出端通过稳压电路分别与倾角测量装置102、蜂鸣器104、单片机105连接。
33.需要说明的是，本实用新型采用的单片机105可以是stm32系列的嵌入式微控制芯片，例如本实施例中采用了型号为stm32f103c8t6的基于arm cortex
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m内核stm32系列的32位微控制器，容量为64kb，工作温度为
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40℃～85℃。利用单片机105对传感器数据进行阈值处理的过程与现有技术完全相同。
34.此外，所述的单片机105上设有第一蓝牙连接装置和存储器，所述的存储器用于存储电动自行车车牌信息、骑行者个人身份信息；示例性的，可以通过移动端修改或获取单片机105存储器上的信息，在初始化头盔时，可以通过移动端填写所属电动车车牌、所属人信息的并存储；也可以通过移动端，在启动电动车时自动认证车牌信息和所属人信息，存储在头盔中，这样在更换行驶人时，就会更换头盔中的所属人信息，该过程属于现有技术。
35.所述的电池组采用可充电电池，所述的头盔本体101上设置有充电接口，充电接口类型选自micro usb接口、usb type c接口或lightning接口。
36.所述的倾角传感器为单轴倾角传感器，一方面，单轴倾角传感器成本低，也可以实现基本功能，另一方面，单轴倾角传感器只存在一个方向上的累积误差，可以与电子水泡
1022相配合，实现该方向上的累积误差清除。由于电子水泡1022是水平固定在头盔上的，当头盔处于水平状态时，电子水泡1022则会处于中间位置，由于骑行者在骑行过程中是头部是会发生晃动的，因此电子水泡1022也会发生晃动，可以在电子水泡1022每一次处于水平位置时，均对单轴倾角传感器输出的角度值进行一次清零，也就是说，当电子水泡1022处于水平位置时，调整并使得单轴倾角传感器输出的角度值为0。当然，也可以每隔一段时间或者每一次骑行开始时进行一次调整，避免调整过于频繁。
37.需要说明的是，本实用新型所述的电子水泡1022是一种常规的电子水泡1022结构，可以采用圆形水准泡或者管状水准泡，完全通过现有技术实现。
38.当骑行者佩戴头盔时，额头部会按压温度传感器1064，在推动触发装置106的同时也会通过温度传感器1064感测人的前额温度，示例性的，温度传感器1064采用贴片式，使得用户佩戴更加舒适。若采集到的体温不在预设区间内，则判断用户未佩戴头盔。由于温度传感器1064容易受气温影响，因此可以将温度传感器1064设置较大的阈值。另外，为了使得温度传感器安装牢固，可以通过温度传感器安装座固定，在温度传感器安装座上包覆有椭圆状的海绵层，使用户佩戴舒适，但海绵层不能影响温度传感器1064的正常工作。
39.所述的金属触头1062为梯形结构，与所述的v型金属触点1071的形状相匹配，当金属触头1062的梯形侧与控制电路107中v型金属触点1071相接触时，实现通路，开启电源。
40.所述的头盔本体101内部设有安装触发装置106的导槽1011，导槽1011的一端对准控制电路107上的v型金属触点1071，导槽1011的另一端贯穿头盔本体101的内侧。
41.所述的回位弹簧1063的一端伸入到导槽1011内部并固定，且回位弹簧1063与导槽1011间隙配合。
42.所述的移动端与云平台之间通过网络通讯，网络通讯类型选自nb
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iot、zigbee、lora、wifi或ble。
43.在本实用新型的一项具体实施中，该安全监控系统的实现方式为：
44.在骑行之前，用户佩戴头盔，当用户前额接触并推动触发装置106时，金属触头1062在导轨中向内移动，当金属触头1062与v型金属触点1071接触后，控制电路107接通，电源开启，智能头盔与移动端实现连接；此时，可以通过移动端验证骑行者的个人信息和电动自行车车牌信息，存储至头盔内单片机105存储器中；此处需要说明的是，只有当移动端与头盔实现连接之后，才能够启动电动车。
45.在骑行过程中，智能头盔会监控温度传感器1064和倾角传感器的输出值，若检测到的值在预设的阈值之内，蜂鸣器104不会发出声音，可正常行驶，一旦在不在预设的阈值之内，蜂鸣器104会发出警告，一次或者多次警告后会通过移动端读取头盔内部存储器中的车辆信息和骑行者个人信息，上传至云平台。本实施例中，移动端可以与智能手机相结合，具备定位功能，当不规范骑行者位于重点监控范围内(例如安装有抓拍摄像头的路段)时，通过云平台控制相应的抓拍摄像头抓拍骑行者照片并上传至云平台，可用于后期对不规范骑行者进行安全教育，可替代交警在路边进行站岗查守。
46.在上述的倾角传感器工作过程中，通过电子水泡1022对倾角传感器进行输出值校正，避免产生误判。
47.骑行后，用户摘下头盔，头盔自动断电，与移动端断开连接，电动车断开动力。
48.在本实用新型的一项具体实施中，云平台中的个人信息及违规信息可以通过移动
端实时查询，可代替人力监控骑车者的头盔佩戴行为，规范了头盔佩戴情况，提高了电动车骑行者的安全性。
49.以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。