一种安全帽破损监测报警装置
阅读说明：本技术 一种安全帽破损监测报警装置 (Damaged monitoring alarm device of safety helmet ) 是由 曾翔宇 廖伟智 梁永锐 于 2021-02-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种安全帽破损监测报警装置,包括：感应模块与监测模块；所述感应模块设置为破损感应线圈,所述破损感应线圈采用经纬线形式,所述破损感应线圈植入安全帽壳体内部,所述破损感应线圈均匀分布在容易发生撞击的区域；所述监测模块包括管理控制单元、破损监测单元、4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU,所述4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU均连接于管理控制单元；本发明便于获取安全帽上破损的具体位置,而且可以准确的了解到安全帽的破损程度,进而判断工人的伤情,以及安全帽是否需要更换。(The invention discloses a safety helmet damage monitoring and alarming device, which comprises: the sensing module and the monitoring module; the induction module is a damaged induction coil which is in a warp and weft form, the damaged induction coil is implanted into the safety helmet shell, and the damaged induction coil is uniformly distributed in an area where collision is easy to occur; the monitoring module comprises a management control unit, a damage monitoring unit, a 4G communication unit, an alarm unit, a positioning unit, a power supply unit and an IMU (inertial measurement unit), wherein the 4G communication unit, the alarm unit, the positioning unit, the power supply unit and the IMU are all connected to the management control unit; the invention is convenient to obtain the specific damaged position on the safety helmet, and can accurately know the damaged degree of the safety helmet so as to judge the injury of workers and whether the safety helmet needs to be replaced.)
技术领域
本发明涉及安全帽破损监测技术领域，具体为一种安全帽破损监测报警装置。
背景技术
安全帽是防止冲击物伤害头部的防护用品，由帽壳、帽衬、下颊带和后箍组成，当作业人员头部受到坠落物的冲击时，利用安全帽帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，然后利用安全帽各部位缓冲结构的弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降低到4900N以下，从而起到保护作业人员的头部的作用，安全帽的帽壳材料对安全帽整体抗击性能起重要的作用，
但是现有技术中的安全帽在受到坠落物的撞击后，不便于获取安全帽上破损的具体位置，而且仅凭观察难以确定安全帽破损的实际情况，是否可以继续穿戴，因此我们需要提出一种安全帽破损监测报警装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全帽破损监测报警装置，便于获取安全帽上破损的具体位置，而且可以准确的了解到安全帽的破损程度，进而判断工人的伤情，以及安全帽是否需要更换，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：一种安全帽破损监测报警装置，其特征在于，包括：
感应模块与监测模块；
所述感应模块设置为破损感应线圈，所述破损感应线圈采用经纬线形式，所述破损感应线圈植入安全帽壳体内部，所述破损感应线圈均匀分布在容易发生撞击的区域；
所述监测模块包括管理控制单元、破损监测单元、4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU，所述4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU均连接于管理控制单元；
所述管理控制单元用于负责控制破损监测单元、4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU的运行状况；
所述破损监测单元用于破损感应线圈的线路状态检测，可检测安全帽破损情况；
所述4G通讯单元用于将信号回传给管理平台；
所述报警单元用于语音播报和语音对讲；
所述定位单元用于采集用户位置信息，并将位置信息定时上传；
所述供电单元用于为破损感应线圈与监测模块提供电源，保障正常工作；
所述IMU用于监测撞击的程度，并回馈数据。
优选的，所述破损感应线圈包括多组感应经线和多组感应纬线，所述感应经线和感应纬线呈交错设置，相邻所述破损感应线圈之间的间距设置为1.5cm。
优选的，所述破损感应线圈通过注塑工艺植入安全帽壳体内部。
优选的，所述报警单元包括扬声器和MIC，所述扬声器用于语音播报，所述MIC用于对讲时的录音，并通过扬声器播报，起到语音对讲的作用。
优选的，所述4G通讯单元设置为无线通讯模块。
优选的，所述定位单元设置为北斗GPS定位器。
优选的，所述供电单元具有防爆外壳的聚合物锂电池。
优选的，所述IMU为惯性测量单元，所述IMU包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过破损感应线圈和监测模块的设计，破损感应线圈包括多组感应经线和多组感应纬线，多组感应经线和多组感应纬线呈交错设置，感应经线和感应纬线上均设置有标记，当破损感应线圈的线路受损时，出现断路，可通过各个出问题的感应线圈所在经纬坐标数据，来获取安全帽壳上的破损位置，破损监测单元对破损感应线圈的线路状态检测分为未破损、轻微破损、中等破损和严重破损四种情况，破损感应线圈未破损时，不需回收安全帽，破损时需要回收安全帽，且中等破损和严重破损需对伤员进行救助，本发明便于获取安全帽上破损的具体位置，而且可以准确的了解到安全帽的破损程度，进而判断工人的伤情，以及安全帽是否需要更换。
附图说明
图1为本发明破损感应线圈和监测模块的结构示意图；
图2为本发明撞击判定流程说明图；
图3为本发明破损监测流程说明图；
图4为本发明安全帽、监测模块和破损感应线圈的侧视结构示意图；
图5为本发明安全帽、监测模块和破损感应线圈的俯视结构示意图；
图6为本发明感应经线和感应纬线的结构示意图。
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。
如图1所示，
本发明提供一种技术方案：一种安全帽破损监测报警装置，其特征在于，包括：
感应模块与监测模块；
感应模块设置为破损感应线圈，破损感应线圈采用经纬线形式，破损感应线圈植入安全帽壳体内部，具体的，破损感应线圈通过注塑工艺植入安全帽壳体内部，破损感应线圈均匀分布在容易发生撞击的区域，破损感应线圈包括多组感应经线和多组感应纬线，多组感应经线标记为a，b，c，d……x，y，z，多组感应纬线标记为1,2,3……26,27,28，感应经线和感应纬线呈交错设置，相邻破损感应线圈之间的间距设置为1.5cm，当破损感应线圈的线路受损时，出现断路，可通过各个出问题的感应线圈所在经纬坐标数据，来获取安全帽壳上的破损位置和破损情况。
监测模块包括管理控制单元、破损监测单元、4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU，4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU均连接于管理控制单元；
管理控制单元用于负责控制破损监测单元、4G通讯单元、报警单元、定位单元、供电单元和IMU的运行状况；
破损监测单元用于破损感应线圈的线路状态检测，可检测安全帽破损情况；
4G通讯单元用于将信号回传给管理平台，4G通讯单元设置为无线通讯模块。
报警单元用于语音播报和语音对讲，报警单元包括扬声器和MIC，扬声器用于语音播报，MIC用于对讲时的录音，并通过扬声器播报，起到语音对讲的作用。
定位单元用于采集用户位置信息，并将位置信息定时上传，定位单元设置为北斗GPS定位器。
供电单元用于为破损感应线圈与监测模块提供电源，保障正常工作，供电单元具有防爆外壳的聚合物锂电池。
IMU用于监测撞击的程度，并回馈数据，IMU为惯性测量单元，IMU包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺。
如图2所示，在撞击判定流程中，开启本设备，感应模块和监测模块开始自检，若不通过自检，播报设备异常，存在故障请更换，若通过自检，播报设备开启，通讯正常，通过4G通讯单元发送设备开启和位置信息给到管理平台上，设备上的IMU进入监测撞击状态，其他单元进入休眠状态，当发生撞击时，IMU检测撞击程度，若撞击时的数据低于阈值，判定为轻微撞击，划分为第三级别风险，记录撞击数据，不唤醒设备其他功能模块，若撞击时的数据超过阈值，唤醒破损监测单元进行线路状态检测，若破损感应线圈未出现损坏，唤醒其他功能模块，记录撞击数据，用户位置信息，通过无线通讯模块回传给管理平台，设备触发对讲通话请求，请用户确认是否进行通话，若拒绝通话，判定为轻微撞击，划分为第三级别风险，若同意通话，判定为中等撞击，划分为第二级别风险，激发报警单元，联线管理平台，管理人员人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，若20秒内未进行操作，判定为强裂撞击，划分为第一级别风险，激发报警单元，自动联线管理平台，人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，回收安全帽；若破损感应线圈出现损坏，唤醒其他功能模块，记录撞击数据，破损信息，用户位置信息，通过4G无线通讯模块回传给管理平台，判定为强裂撞击，划分为第一级别风险，激发报警单元，自动联线管理平台，回收安全帽，人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，且人工介入，对伤员进行救助。
如图3所示，在破损监测流程中，设备上的IMU进入监测撞击状态后，间隔5分钟自启动破损监测单元，破损监测单元进行线路状态检测，若破损感应线圈未损坏，记录数据和位置信息，不换醒设备其他功能模块，若破损感应线圈损坏，唤醒其他功能模块，记录破损数据，用户位置信息，通过4G通讯模块回传给管理平台，设备触发对讲通话请求，请用户确认是否进行通话，若拒绝通话，判定为轻微破损，划分为第三级别风险，回收安全帽，若同意通话，判定为中等破损，划分为第二级别风险，激发报警单元，联线管理平台，管理人员人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，完成通话后回收安全帽，若20秒内未进行操作，判定为严重破损，划分为第一级别风险，激发报警单元，自动联线管理平台，人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，回收安全帽，且人工介入，对伤员进行救助。
工作原理：在使用本装置时，由于破损感应线圈包括多组感应经线和多组感应纬线，多组感应经线和多组感应纬线呈交错设置，感应经线和感应纬线上均设置有标记，当破损感应线圈的线路受损时，出现断路，可通过各个出问题的感应线圈所在经纬坐标数据，来获取安全帽壳上的破损位置；
安全帽受到坠落物的撞击后，破损监测单元进行线路状态检测，若破损感应线圈未损坏，记录数据和位置信息，不换醒设备其他功能模块，若破损感应线圈损坏，唤醒其他功能模块，记录破损数据，用户位置信息，通过4G通讯模块回传给管理平台，设备触发对讲通话请求，请用户确认是否进行通话，若拒绝通话，判定为轻微破损，划分为第三级别风险，回收安全帽，若同意通话，判定为中等破损，划分为第二级别风险，激发报警单元，联线管理平台，管理人员人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，完成通话后回收安全帽，若20秒内未进行操作，判定为严重破损，划分为第一级别风险，激发报警单元，自动联线管理平台，人工介入，进行语音通话确认现场情况，扬声器发出警报，回收安全帽，且人工介入，对伤员进行救助。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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