阅读说明：本技术 一种头盔跌落撞击检测方法及装置 (Helmet falling impact detection method and device ) 是由 秦婷 万海峰 陶维俊 姚莉莉 郑浩 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种头盔跌落撞击检测方法及装置,应用于包括重力加速度传感器的头盔,所述方法包括：通过所述重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值；所述重力加速度传感器连续检测到所述头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定所述头盔为自由落体运动,并检测得到所述头盔自由落体运动的时间；通过所述头盔自由落体运动的时间得到所述头盔自由落体运动的高度值,所述头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时,确定发生跌落事件；检测所述头盔跌落撞击时的撞击值,本发明有效的保护了高空及井下作业者的人身安全,为头盔佩戴者争取营救的时间,减少严重事故的发生。(The invention discloses a helmet falling impact detection method and a device, which are applied to a helmet comprising a gravity acceleration sensor, wherein the method comprises the following steps: detecting an acceleration value of the helmet in real time through the gravity acceleration sensor; when the acceleration value of the helmet continuously detected by the gravity acceleration sensor is smaller than or equal to a preset gravity acceleration threshold value, determining that the helmet moves in a free falling body, and detecting to obtain the time of the free falling body movement of the helmet; obtaining the height value of the free falling body movement of the helmet according to the free falling body movement time of the helmet, and determining that a falling event occurs when the height value of the free falling body movement of the helmet is greater than or equal to a preset height threshold value; the invention effectively protects the personal safety of high-altitude and underground operators, strives for rescue time for helmet wearers and reduces the occurrence of serious accidents.)

一种头盔跌落撞击检测方法及装置

技术领域

本发明涉及头盔防护设备技术领域，具体是一种头盔跌落撞击检测方法及装置。

背景技术

高空或者井下作业过程中，会有很多不安全因素，遭遇跌落是不可完全避免的事故，会对生命造成一定的威胁，基于这种不安全因素，需要更有保护性的设备提供到该类工作人员，来对他们的工作安全有一定的防护作用。

然而现有的头盔只是简单的在物理层面上保护作业者的头部，当工作人员进行高空或井下作业过程中出现跌落的现象时，一般只能依靠工作人员间传递跌落撞击事件的信息达到对撞击者营救的目的，由于此方式一般会延长信息的传递同时也不能实现准确的发送工作人员跌落撞击事件的信息，因此不能及时对撞击者进行抢救。

发明内容

本发明的目的在于提供一种头盔跌落撞击检测方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种头盔跌落撞击检测方法，应用于包括重力加速度传感器的头盔，所述方法包括：

通过所述重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值；

所述重力加速度传感器连续检测到所述头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定所述头盔为自由落体运动，并检测得到所述头盔自由落体运动的时间；

通过所述头盔自由落体运动的时间得到所述头盔自由落体运动的高度值，所述头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件；

检测所述头盔跌落撞击时的撞击值，且所述头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，确定发生跌落撞击事件。

作为本发明进一步的方案：所述重力加速度传感器包括X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器。

作为本发明进一步的方案：所述通过所述重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值具体为：

通过所述X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值。

作为本发明进一步的方案：所述重力加速度传感器连续检测到所述头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定所述头盔为自由落体运动具体为：

所述X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器连续检测到所述头盔的加速度值均小于或等于预设重力加速度阈值时确定所述头盔为自由落体运动。

作为本发明进一步的方案：所述通过所述头盔自由落体运动的时间得到所述头盔自由落体运动的高度值具体为：

所述头盔自由落体运动的时间根据自由落体公式判断所述头盔自由落体运动的高度值。

作为本发明进一步的方案：所述通过所述重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值之前，所述方法还包括：

通过距离传感器实时检测所述头盔与佩戴部之间的距离值；

所述距离传感器连续检测到所述头盔与佩戴部之间的距离值小于或等于预设距离阈值时，确定所述头盔被佩戴。

一种头盔跌落撞击检测装置，应用于包括重力加速度传感器的头盔，所述装置包括：

检测模块：通过所述重力加速度传感器实时检测所述头盔的加速度值；

时间检测模块：所述重力加速度传感器连续检测到所述头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定所述头盔为自由落体运动，并检测得到所述头盔自由落体运动的时间；

跌落确定模块：通过所述头盔自由落体运动的时间得到所述头盔自由落体运动的高度值，所述头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件；

撞击确定模块：检测所述头盔跌落撞击时的撞击值，且所述头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，确定发生跌落撞击事件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过距离传感器判断是否头盔被佩戴，通过重力传感器实时监测智能头盔佩戴者的状态；通过重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定头盔为自由落体运动；通过头盔自由落体运动的时间得到头盔自由落体运动的高度值，头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件；检测头盔跌落撞击时的撞击值，且头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，确定发生跌落撞击事件；基于传统的安全帽，本设计可以在物理的基础上单纯的保护头部之外，还可以及时的获取佩戴头盔工作者是否发生了跌落撞击事件，有效的保护了高空及井下作业者的人身安全，为头盔佩戴者争取营救的时间，减少严重事故的发生。

附图说明

图1为一种头盔跌落撞击检测方法的流程示意图；

图2为一种头盔跌落撞击检测装置的示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种头盔跌落撞击检测方法，应用于包括重力加速度传感器的头盔，方法包括：

通过重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值之前,通过距离传感器实时检测头盔与佩戴部之间的距离值；

距离传感器连续检测到头盔与佩戴部之间的距离值小于或等于预设距离阈值时，确定头盔被佩戴，距离传感器检测到在预设距离阈值内是否有物体靠近来判别是否头盔被佩戴，距离传感器芯片一般放在智能头盔头顶位置，当头盔未佩戴时，距离传感器检测到有效距离内无遮挡物，判定当前智能头盔为未佩戴状态；当头盔被正常佩戴后，距离传感器检测在有效距离内，有头部靠近传感器，判定当前智能头盔为佩戴状态，距离传感器可以通过在有效距离检测是否有物体靠近的方式来检测是否智能头盔被佩戴。

预设距离阈值可以进行调整，根据当前头盔的结构来进行相应的适配，比如可以调整有效距离为5cm左右，当有物体距离传感器小于5cm的情况下，距离传感器会有一个消息告知，有物体遮挡存在，从而判定头盔被佩戴，当然为了防止人为遮挡，可以通过多个距离传感器的各个角度来进行判定是否头盔被佩戴，可以根据实际要求进行调整；关于佩戴检测可以有效的防止作业者个人习惯不进行头盔佩戴，从而在安全层面，会有一定的风险，同时利用佩戴检测功能，可以有效的防止工人在未佩戴头盔的情况，随手上抛头盔的误触跌落事件。

通过重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值；

重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定头盔为自由落体运动，并检测得到头盔自由落体运动的时间；

通过头盔自由落体运动的时间得到头盔自由落体运动的高度值，头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件；

重力加速度传感器包括X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器。

通过重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值具体为：

通过X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值。

重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定头盔为自由落体运动具体为：

X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值均小于或等于预设重力加速度阈值时确定头盔为自由落体运动，X轴重力加速度传感器、Y轴重力加速度传感器和Z轴重力加速度传感器能够通过头盔上X、Y、Z三轴的加速度值来判断当前智能头盔佩戴者的工作状态，当智能头盔佩戴者处于自由下落状态时，各方向轴加速度数据均小于或等于预设重力加速度阈值，即头盔佩戴者处于跌落状态。

当头盔处于自由落体时，智能头盔佩戴者处于自由落体运动，所以可以通过重力传感器检测智能头盔佩戴者是否处于自由落体运动。

在不考虑电子器件精度的前提下，加速度传感器的设计原理即为自由落体运动时头盔上X、Y、Z三轴的加速度值均为0，而在实际的测量环境中，受测量精度及环境等因素的限制，自由落体时重力传感器的三轴数据可能会有一定的误差，导致X、Y、Z三轴的加速度值不为0，为防止该类情况也能检测为跌落，因此，可以将预设重力加速度阈值设置为接近于0的数值，具体可根据实际测试结果进行配置，例如设置成0-0.5范围内数值。如果实时测量到的X、Y、Z三轴的加速度值均小于预设数值，则可以认为智能头盔佩戴者处于自由落体运动。

通过头盔自由落体运动的时间得到头盔自由落体运动的高度值具体为：

头盔自由落体运动的时间根据自由落体公式判断头盔自由落体运动的高度值。

当监测到智能头盔处于自由落体运动时，记录自由落体运动的持续时间，根据自由落体公式进行推算，通过

计算得出头盔自由落体运动的高度值，通过计算得出头盔自由落体运动的高度值与预设高度阈值进行比较，当头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件。

检测头盔跌落撞击时的撞击值，且头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，确定发生跌落撞击事件。

当头盔佩戴者在失重并持续一段时间后，由于跌落一定的高度后，会存在一定的撞击情况，通过预设的撞击阈值，撞击阈值可以为作用力值，能判定是否发生的撞击事件，当然撞击的判定可以依据具体需求及具体使用场景，若当智能头盔佩戴者从某一高度跳下，底下有布置软包或者相应的防撞击物件，达不到撞击阀值，此事件可判定为非跌落撞击事件，可根据实际测试撞击数据来配置相应的重力跌落阈值。

一种头盔跌落撞击检测装置，应用于包括重力加速度传感器的头盔，装置包括：

检测模块：通过重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值；

时间检测模块：重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时确定头盔为自由落体运动，并检测得到头盔自由落体运动的时间；

跌落确定模块：通过头盔自由落体运动的时间得到头盔自由落体运动的高度值，头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，确定发生跌落事件；

撞击确定模块：检测头盔跌落撞击时的撞击值，且头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，确定发生跌落撞击事件。

本发明在使用时，通过距离传感器实时检测头盔与佩戴者头部之间的距离值，当距离传感器连续检测到头盔与佩戴者头部之间的距离值小于或等于预设距离阈值时，则说明头盔被佩戴在佩戴者的头部，否则说明头盔为被佩戴在佩戴者的头部。

通过重力加速度传感器实时检测头盔的加速度值，当重力加速度传感器连续检测到头盔的加速度值小于或等于预设重力加速度阈值时，则说明头盔佩戴者处于自由落体运动，否则说明头盔佩戴者未处于自由落体运动。

检测头盔自由落体运动的时间，通过自由落体计算公式可以得到头盔自由落体运动的高度值，当头盔自由落体运动的高度值大于或等于预设高度阈值时，则确定发生跌落事件，否则说明未发生跌落事件。

当头盔跌落撞击时的撞击值大于或等于预设撞击阈值时，则说明佩戴头盔者发生了跌落撞击事件，否则说明佩戴头盔者未发生了跌落撞击事件。

当发生上述所描述的跌落撞击事件后，通过2G、3G、4G、5G、蜂窝数据网络、便携式热点、无线网向平台后端服务器发送头盔佩戴者跌落的报警事件，将此消息推送至系统APP，再由系统APP将该跌落撞击事件及智能头盔佩戴者位置信息以报警方式发向平台后端服务器。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。