一种多功能安全帽衬及具有该多功能安全帽衬的安全帽的制作方法

1.本实用新型涉及安全帽技术领域，特别涉及一种多功能安全帽衬及具有该多功能安全帽衬的安全帽。


背景技术：

2.在施工作业现场，施工人员都必须佩戴具有帽衬的安全帽以确保人身安全，现有的帽衬仅仅具有保护施工人员头部的功能,而不具备其它的辅助功能。
3.随着智能化管理的要求越来越高，施工管理者不仅要求安全帽衬起到保护头部的功能，还希望安全帽衬能具有检测使用者的佩戴情况、生理体征、姿态及所处高度、与外部进行通信或者移动跟踪等，从而施工管理者判断使用者实时状态，降低危险情况发生机率。但是目前并没有出现上述功能的安全帽衬。
4.因此，针对现有技术不足，提供一种多功能安全帽衬及具有该多功能安全帽衬的安全帽以解决现有技术不足甚为必要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的之一在于避免现有技术的不足之处而提供一种多功能安全帽衬。该多功能安全帽衬能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据、所处高度数据、与外部进行通信或者移动跟踪。
6.本实用新型的上述目的通过以下技术措施实现：
7.提供一种多功能安全帽衬,设置有帽衬主体，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据的数据采集装置，通话装置，用于记录移动轨迹的定位装置和用于接收及处理数据采集装置采集的数据、接收的移动轨迹、与外部设备进行数据交互的主控装置，定位装置、通话装置、数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体，定位装置、通话装置、数据采集装置分别与主控装置连接。
8.优选的，上述通话装置设置有麦克风和扬声器，麦克风和扬声器分别装配于帽衬主体，且麦克风和扬声器均与主控装置连接。
9.优选的，上述数据采集装置设置有用于实时检测使用者实时生理体征数据的体征检测器、用于实时检测使用者佩戴情况数据的脱帽检测器、用于检测使用者的跌落及撞击情况数据的惯性检测器和用于实时检测当前水平高度数据的高度检测器，体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器分别装配于帽衬主体，且体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器均与主控装置连接。
10.优选的，上述主控装置设置有与外部设备进行数据交互的信号收发器、主控板和提供电源的电池，信号收发器、电池、体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器、高度检测器、麦克风和扬声器均与主控板连接，且电池与主控板相邻。
11.优选的，上述体征检测器、脱帽检测器、惯性检测器和高度检测器通过iic接口与主控板通信。
12.优选的，上述体征检测器设置有血氧传感器或者心率传感器中的至少一种。
13.优选的，上述脱帽检测器为接近传感器。
14.优选的，上述惯性检测器设置有加速度传感器或、陀螺仪传感器或者磁力计传感器中的至少一种。
15.优选的，上述高度检测器设置为气压传感器。
16.将使用时安全帽衬与使用者头部皮肤所抵接的面定义为安全帽的内表面衬，以用户的左手、右手、头顶上方和头部下方为参照对应定义为安全帽衬的左侧、右侧、上侧和下侧。
17.优选的，上述帽衬主体设置有内衬带体、松紧带体、装配盒和控制盒组件，内衬带体与松紧带体一体连接，且松紧带体位于内衬带体的下底面，松紧带体的两个末端分别贯穿于控制盒组件，装配盒贯穿于内衬带体，且脱帽检测器和体征检测器装配于装配盒的内部。
18.体征数据采集装置装配于内衬带体的中部，脱帽检测器、体征检测器、麦克风和扬声器分别装配于内衬带体，扬声器位于人耳区域上方，麦克风位于口部区域上方，且扬声器和麦克风分别内衬带体左右两个侧面，体征检测器位于前额区域，信号收发器、惯性检测器、高度检测器和主控板分别装配于控制盒组件的内部。
19.优选的，上述装配盒设置有装配板、装配壳和透光防水层，透光防水层装配于装配壳，且装配壳贯穿于通孔，装配壳与透光防水层之间形成的容纳腔，且脱帽检测器和体征检测器装配于容纳腔内部，装配壳凸出于透光防水层。
20.将装配壳凸出于透光防水层的高度定义为a，存在1mm≤a≤ 10mm。
21.优选的，上述装配板的中部为弧面结构，所述弧面结构与内衬带体之间存在容纳装配壳的容纳空间。
22.优选的，上述装配壳为硅胶壳体装配壳。
23.优选的，上述透光防水层为玻璃片或者塑料片。
24.本实用新型另一目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有多功能安全帽衬的安全帽。该具有多功能安全帽衬的安全帽能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据、所处高度数据、与外部进行通信或者移动跟踪。
25.本实用新型的上述目的通过以下技术措施实现：
26.提供一种具有多功能安全帽衬的安全帽，具有上述的多功能安全帽衬和安全帽主体，多功能安全帽衬可拆卸装配于安全帽主体。
27.本实用新型的一种多功能安全帽衬及具有该多功能安全帽衬的安全帽，设置有帽衬主体，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据的数据采集装置，通话装置，用于记录移动轨迹的定位装置和用于接收及处理数据采集装置采集的数据、接收的移动轨迹、与外部设备进行数据交互的主控装置，定位装置、通话装置、数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体，定位装置、通话装置、数据采集装置分别与主控装置连接。本实用新型能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据、所处高度数据、与外部进行通信或者移动跟踪，从而避免危险情况发生。
附图说明
28.利用附图对本实用新型作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
29.图1为一种多功能安全帽衬的结构示意图。
30.图2为图1的另一角度示意图。
31.图3为图1的另一角度示意图。
32.图4为图3中“a
‑
a”方向的剖视图。
33.图5为图3中“a
‑
a”方向的剖视图。
34.图6为内衬主带和松紧带体的结构示意图。
35.图7为装配盒的结构示意图。
36.图8为控制盒组件的结构示意图。
37.图9为调节部的结构示意图。
38.图10为旋盖的结构示意图。
39.图11为齿轮的结构示意图。
40.图12为上盖的结构示意图。
41.图13为中盖的结构示意图。
42.图14为实施例3装配盒的截面示意图。
43.在图1至图14中，包括有：
44.体征检测器或者脱帽检测器100、
45.帽衬主体200、
46.内衬带体210、
47.内衬主带211、通孔212、走线扣213、
48.装配盒214、装配板2141、装配壳2142、透光防水层2143、走线槽2144、
49.控制盒组件220、
50.外壳部221、下盖2211、中盖2212、上盖2213、
51.调节部222、装饰盖2221、旋盖2222、齿轮2223、
52.松紧带体230、
53.主控装置300、主控板310、电池320、
54.通话装置400。
具体实施方式
55.结合以下实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
56.实施例1。
57.一种多功能安全帽衬，如图1至3所示，设置有帽衬主体200，用于实时检测使用者的生理体征数据、佩戴情况数据、跌落及撞击数据及高度数据的数据采集装置，通话装置400，用于记录移动轨迹的定位装置和用于接收及处理数据采集装置采集的数据、接收的移动轨迹、与外部设备进行数据交互的主控装置300，定位装置、通话装置400、数据采集装置和主控制装置分别装配于帽衬主体200，定位装置、通话装置400、数据采集装置分别与主控装置 300连接。
58.数据采集装置设置有用于实时检测使用者实时生理体征数据的体征检测器100、用于实时检测使用者佩戴情况数据的脱帽检测器100、用于检测使用者的跌落及撞击情况数据的惯性检测器和用于实时检测当前水平高度数据的高度检测器，体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器分别装配于帽衬主体200，且体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器均与主控装置300连接。
59.本实用新型的体征检测器100设置有血氧传感器或者心率传感器中的至少一种。脱帽检测器100为接近传感器。惯性检测器设置有加速度传感器或、陀螺仪传感器或者磁力计传感器中的至少一种。高度检测器设置为气压传感器。
60.需要说明的是，本实用新型的血氧传感器用于检测使用者的血氧数据，心率传感器用于检测使用者的心率数据。加速度传感器通过检测使用者的加速度变化数据，陀螺仪传感器用于实时感应空间移动数据，磁力计传感器用于实时测试磁场强度、方向移动得到磁力数据。本实用新型通过加速度变化数据、空间移动数据或者磁力数据算计实现跌落及撞击的姿态数据，对于通过加速度变化数据、空间移动数据或者磁力数据算计人体姿态变化方法已经广泛应用于工业生产中，本领域技术人员应当知晓，在此不再一一累述。
61.血氧传感器、心率传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、接近传感器和气压传感器均为市售的传感器，本领域技术人员应该知晓对于上述传感器的型号选择、工作原理及引脚的连接，在此不再一一累述。
62.本实施例的体征检测器100具体为血氧传感器。惯性检测器设置为加速度传感器。需要说明的是，通过血氧传感器和心率传感器都能判断使用者的生理体征情况，而加速度传感器或者陀螺仪传感器都能判断使用者的跌落及撞击情况。
63.通话装置400设置有麦克风和扬声器，麦克风和扬声器分别装配于帽衬主体200，且麦克风和扬声器均与主控装置300连接。
64.主控装置300设置有与外部设备进行数据交互的信号收发器、主控板310和提供电源的电池320，信号收发器、电池320、体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器、高度检测器、麦克风和扬声器均与主控板310连接，且电池320与主控板310相邻。
65.体征检测器100、脱帽检测器100、惯性检测器和高度检测器通过iic接口与主控板310通信。
66.需要说明的是，本实用新型的iic接口与现有技术其他的通信接口相比，具有低功耗低成本高实时的优点，从而提高电池320 的续航能力。本实用新型能使用低容量的电池320进行供电，从而降低多功能安全帽衬的整体重量。
67.本实用新型的电池320具体为锂电池320。
68.需要说明的是，本实用新型的定位装置为通过集成基站、wifi、 gps及a
‑
gps定位的定位装置，对于这种具有定位功能的定位装置已经广范应用于通讯及追踪领域，本领域技术人员应该知晓对于定位装置的型号选择、工作原理及引脚的连接，在此不再一一累述。
69.本实施例安全帽衬的工作原理如下：体征数据采集装置采集使用者生理体征得到体征信号，体征数据采集装置将体征信号发送至主控板310，脱帽检测器100实时检测使用者的佩戴情况得到佩戴信号，脱帽检测装将佩戴信号发送至主控板310，惯性检测器实时检测使用者的跌落及撞击情况得到惯性信号，惯性检测器将惯性信号发送至主控板310，高度检测器实时检测使用者当前的水平高度得到高度信号，高度检测器将高度信号发送至主控
板310，麦克风采集使用者的语音信号，麦克风并将语音信号发送至主控板310，定位装置采集使用者当前的定位信号，定位装置并将定位信号发送至主控板310，主控板310将接收体征信号、佩戴信号、惯性信号、高度信号、定位信号和语音信号进行处理得到处理信号，主控板310将处理信号发送至信号收发器，信号收发器将接收到的处理信号发送到外部设备，信号收发器接收外部设备的外部语音信号，信号收发器将外部语音信号发送至主控板310，主控板310将外部语音信号发送至扬声器，扬声器进行播报。
70.需要说明的是，本实用新型的主控板310可以为单片机或者芯片的基本功能，这种功能的单片机或者芯片已经广范应用，如 stm32单片机，本领域技术人员应该知晓其中型号的选择和引脚连接，在此不再一一累述。本实用新型的信号收发器为具有信号接收及发送功能的信号收发器，这种功能的信号收发器已经广范应用，本领域技术人员应该知晓其中型号的选择和引脚连接，在此不再一一累述。
71.该多功能安全帽衬能检测使用者的佩戴情况数据、生理体征数据、跌落及撞击数据、所处高度数据、与外部进行通信或者移动跟踪，从而避免危险情况发生。同时本实用新型的多功能安全帽衬具有低功耗低成本高实时的优点，能提高电池320的续航能力及降低电池320的容量，故降低多功能安全帽衬的整体重量。实施例2。
72.一种多功能安全帽衬，其他特征与实施例1相同，如图1至 13所示，还具有如下特征：将使用时安全帽衬与使用者头部皮肤所抵接的面定义为安全帽的内表面衬，以用户的左手、右手、头顶上方和头部下方为参照对应定义为安全帽衬的左侧、右侧、上侧和下侧。
73.帽衬主体200设置有内衬带体210、松紧带体230、装配盒214 和控制盒组件220，内衬带体210与松紧带体230一体连接，且松紧带体230位于内衬带体210的下底面，松紧带体230的两个末端分别贯穿于控制盒组件220，装配盒214贯穿于内衬带体210，且脱帽检测器100和体征检测器100装配于装配盒214的内部。
74.体征数据采集装置装配于内衬带体210的中部，脱帽检测器 100、体征检测器100、麦克风和扬声器分别装配于内衬带体210，扬声器位于人耳区域上方，麦克风位于口部区域上方，且扬声器和麦克风分别内衬带体210左右两个侧面，体征检测器100位于前额区域，信号收发器、惯性检测器、高度检测器、主控板310 和电池320分别装配于控制盒组件220的内部。
75.需要说明的是，本实用新型的信号收发器、惯性检测器、高度检测器、主控板310和电池320全部集成于控制盒组件220的内部空间，而且控制盒组件220还能调节帽衬主体200的松紧，从而充分利用帽衬主体200的空间。与现有技术的安全帽衬相比，本实用新型的安全帽衬的总体体积并不会增加太多。体征检测器 100位于前额区域，在使用者佩戴该帽衬时，体征检测器100能接触近额头，从而能正常及准确地检测使用者的体征数据。
76.本实用新型的麦克风和扬声器的位置设置符合人体构造，扬声器位于人耳区域上方，能保证声音能最短距离最小干扰传到耳朵处。麦克风位于口部区域上方能减少声音传播距离，从而提高清晰度。而且扬声器和麦克风分别内衬带体210左右两个侧面，能减少互相干扰。
77.内衬带体210设置有内衬主带211、通孔212和用于收纳连接线的走线扣213，通孔212位于内衬主带211的中部，走线扣213 一体连接于内衬主带211的表面，装配盒214贯穿装配于通孔212，内衬主带211的两端分别与松紧带体230一体连接。装配盒214 设置有装配
板2141、装配壳2142和透光防水层2143，透光防水层2143装配于装配壳2142，且装配壳2142贯穿于通孔212，装配壳2142与透光防水层2143之间形成的容纳腔，且脱帽检测器 100和体征检测器100装配于容纳腔内部，装配壳2142凸出于透光防水层2143。装配板2141设置有两个走线槽2144，两个走线槽2144分布于装配板2141的左侧面和右侧面。
78.本实用新型的走线扣213的作用将数据采集装置和通话装置 400与主控装置300连接线进行固定，防止移位使安全帽衬变得整洁。
79.需要说明的是，因为在施工作业过程中，使用者容易出汗，因此透光防水层2143能防止使用者渗入体征数据采集装置的内部，以保护体征数据采集装置。而且当装配壳2142凸出于透光防水层 2143时，可以避免透光防水层2143与使用者皮肤直接接触而造成压迫感，从而提高舒适度。
80.控制盒组件220有外壳部221和用于调节松紧带体230松紧的调节部222，调节部222活动装配于外壳部221，松紧带体230 的两个末端分别贯穿于外壳部221的相对两个侧面。
81.调节部222设置有装饰盖2221、旋盖2222和齿轮2223，装饰盖2221固定装配于旋盖2222，旋盖2222固定装配于齿轮2223，齿轮2223的活动装配于外壳部221的内部，齿轮2223与松紧带体230的两个末端齿接。
82.外壳部221设置有下盖2211、中盖2212和上盖2213，下盖 2211、中盖2212和上盖2213从下至上依次固定装配，下盖2211 和中盖2212之间形成有第一空腔，中盖2212与上盖2213之间形成有第二空腔，惯性检测器和高度检测器固定装配于主控板310，主控板310和电池320固定装配于第一空腔内部的两侧，齿轮2223 活动装配于第二空腔，松紧带体230的两个末端分别贯穿于第二空腔。
83.与实施例1相比，本实施例将数据采集装置和主控装置300 合理地分配于帽衬主体200，通过合理装配从而并不过多地增加整体的体积。
84.实施例3
85.一种多功能安全帽衬，其他特征与实施例2相同，如图14，还具有如下特征：将装配壳2142凸出于透光防水层2143的高度定义为a，存在1mm≤a≤10mm，如图6。本实施例a具体为3mm。
86.经实验验证，当a过小时，在使用者使用安全帽衬时容易造成透光防水层2143贴合，当a过大时，降低检测精度，在1mm至 10mm范围内时舒适度及检测精度最好。
87.本实用新型的装配壳2142为硅胶壳体装配壳2142。本实用新型的透光防水层2143为玻璃片或者塑料片，本实施例透光防水层 2143具体为塑料片。
88.需要说明的是，玻璃片具有的优点为透光率高能提高检测精度，而塑料片轻，从而能减轻使用者的负担。
89.本实用新型的装配板2141的中部为弧面结构，弧面结构与内衬带体210之间存在容纳装配壳2142的容纳空间。该容纳空间可以使大部分装配壳2142收纳于这个容纳空间内部，从而提高内衬带体210与使用者头部的贴合程度，从而提高穿戴时的舒适度。
90.与实施例2相比，本实施例的多功能安全帽衬的舒适度更高。
91.实施例4。
92.一种具有多功能安全帽衬的安全帽，具有如实施例1至3任意一个的多功能安全帽
衬和安全帽主体，多功能安全帽衬可拆卸装配于安全帽主体。
93.需要说明的是，在实际应用中，安全帽主体暴露于外部，而安全帽衬收纳于安全帽主体，安全帽主体比较容易损坏。当安全帽主体损坏时，只需将多功能安全帽衬拆出，并装配于新的安全帽主体即可，故能降低更换成本。
94.该安全帽能通过数据采集装置实时获取使用者是否戴有安全帽、当前的生理体征数据、检测使用者是否存在跌落及撞击情况，从而避免危险情况发生。
95.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。