一种北斗安全帽及北斗安全帽定位系统
本实用新型是要求由申请人提出的，申请日为2018年8月8日，申请号为CN2018212764170，名称为“一种北斗安全帽及北斗安全帽定位系统”的申请的优先权。以上申请的全部内容通过整体引用结合于此。
技术领域
本实用新型涉及定位领域，尤其涉及一种北斗安全帽及北斗安全帽定位系统。
背景技术
安全帽作为室外工程作业必备的安全防护工具之一，它能对人体头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起到缓冲防护作用。因此，我国对绝大多数户外作业特别是高空等危险户外作业均严格要求作业人员佩戴安全帽。但是，在实际作业过程中，由于作业地点分散、作业空间限制及安全帽工具有效保管等原因极易造成监管漏洞，尤其是监管人员不足，信息化程度不高的作业环境下无法及时发现安全隐患。同时，任何对安全帽的改进都有可能造成安全性降低、佩戴者不适应。
实用新型内容
本实用新型旨在至少克服上述缺陷之一提供一种北斗安全帽及北斗安全帽定位系统，可以对现场工作人员进行快速定位。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：
本实用新型的一个方面提供了一种北斗安全帽，包括帽壳、帽衬和电气部件，所述帽壳包括帽壳顶部，所述帽衬包括帽衬顶部，所述帽壳顶部水平投影形成顶部投影区域，所述顶部投影区域呈圆形，在帽衬顶部外壁与帽壳顶部内壁间形成顶部投影区域，所述顶部投影区域的水平投影为圆形，沿所述顶部投影区域的前后轴向方向在所述帽壳顶部的内壁上延伸设置第一容纳腔体，在所述第一容纳腔体内固定所述电气部件。
其中，所述第一容纳腔体的前后两端位于所述顶部投影区域的相对边缘，所述电气部件包括电源管理模块、MCU、北斗定位模块、北斗定位天线、无线模块、无线天线和电池，所述电池和所述电源管理模块位于所述第一容纳腔体前端，所述北斗定位天线和所述无线天线位于所述第一容纳腔体后端，所述MCU、所述北斗定位模块和所述无线模块位于所述第一容纳腔体中部。
其中，围绕所述顶部投影区域的边缘在所述帽壳外壁上延伸设置第二容纳腔体，所述第一容纳腔体与所述第二容纳腔体连通，在所述第一容纳腔体与所述第二容纳腔体中固定所述电气部件。
其中，所述第一容纳腔体前端位于所述顶部投影区域边缘，所述第一容纳腔体后端位于所述顶部投影区域中心，所述第二容纳腔体中部位于所述第一容纳腔体的前端，所述第二容纳腔体相对所述第一容纳腔体轴对称，所述第一容纳腔体前端与所述第二容纳腔体中部相邻并连通。
其中，所述电气部件包括电源管理模块、MCU、北斗定位模块、北斗定位天线、无线模块、无线天线和两块电池，在所述第二容纳腔体内的两端各设置一个所述电池，在所述第二容纳腔体内的中部固定所述电源管理模块、所述MCU、所述北斗定位模块和所述无线模块，在所述第一容纳腔体内的后端设置所述北斗定位天线和所述无线天线。
其中，所述电气部件包括：
北斗定位天线；
北斗定位模块，与所述北斗定位天线电连接，通过所述北斗定位天线传输获取定位信号；
无线天线；
无线模块，与所述无线天线电连接，通过所述无线天线传输定位数据；
MCU，与所述北斗定位模块和所述无线模块电连接，接收所述北斗定位模块获取的定位信号，生成所述定位数据，并将所述定位数据发送至所述无线模块；
电源管理模块，与各模块相连，为各模块供电。
其中，还包括：充电模块；
所述充电模块与所述电源管理模块电连接，为所述电源管理模块进行充电。
其中，
无线模块，还通过所述无线天线获取控制信号。
本实用新型的一个方面提供了一种北斗安全帽定位系统，包括如上述的北斗安全帽以及管理平台；
所述管理平台，用于接收所述无线模块通过所述无线天线传输的定位数据。
其中，所述管理平台还向所述无线天线发送控制信号。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，通过本实用新型实施例提供的北斗安全帽，能够提高管理层对现场工作人员的快速定位及安全的监管。在帽壳上有效扩展固定空间规划电气部件的同时保证安全帽的撞击安全性性能，进一步保证佩戴者的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的北斗安全帽定位系统的结构示意图。
图3为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的一种装配结构俯视示意图。
图4为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的一种装配结构的A-A方向剖视图。
图5为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构俯视示意图。
图6为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构主视示意图。
图7为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构器件布设示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。
图1为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的结构示意图，参见图1，本实用新型实施例提供的北斗安全帽10，包括：
北斗定位天线104；
北斗定位模块103，与北斗定位天线104电连接，通过北斗定位天线104传输获取定位信号；
无线天线106；
无线模块105，与无线天线106电连接，通过无线天线106传输定位数据；
MCU 102，与北斗定位模块103和无线模块105电连接，接收北斗定位模块103获取的定位信号，生成定位数据，并将定位数据发送至无线模块105；
电源管理模块101，与各模块相连，为各模块供电。
具体地，本实用新型提供的北斗安全帽10可以是一种集成北斗定位、位置上报等功能的可穿戴式智能设备。本实用新型提供的北斗安全帽10可以通过北斗定位模块103及北斗定位天线104实时采集位置信息，并通过无线模块105及无线天线106把位置信息根据特定协议上报到管理平台。
其中，电源管理模块101，可以安装在安全帽内部，有效解决传统头盔装置复杂，重量较大等问题。作为本实用新型的一个可选实施方式，电源管理模块101包括两块电池。集成两块电池可以有效保障定位、数据传输等功能，续航问题也得到了一定程度的解决。作为本实用新型的一个可选实施方式，北斗安全帽还包括：充电模块；充电模块与电源管理模块101电连接，为电源管理模块进行充电。通过充电模块可以对电池进行充电，保障电池的电能充足。该充电模块可以是太阳能充电装置也可以是普通市电充电装置，这在本实用新型中并不做限制。
北斗定位模块103，经过北斗定位天线104与北斗卫星进行信号传输，使得北斗安全帽内部的MCU 102可以接收卫星发射的信号。
无线模块105，经过无线天线106与管理平台进行信息交互，北斗安全帽内部的MCU102可以传输接收到的定位信号。作为本实用新型的一个可选实施方式，无线模块105可以通过移动通信网络进行数据传输。作为本实用新型的一个可选实施方式，无线模块105，还通过无线天线106获取控制信号。从而使得本实用新型的北斗安全帽可以接受管理平台的控制。
MCU 102(微控制单元，Microcontroller Unit)，又称单片微型计算机(SingleChip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
由此可见，通过本实用新型实施例提供的北斗安全帽，能够提高管理层对现场工作人员的快速定位及安全的监管。本实用新型提供的北斗安全帽，可以应用到适用于户外探险、工作、巡检、救援；外勤工作人员监督、安全监督；以及适用于气象、水利、电力、地质、石油等无移动网络信号环境。
图2为本实用新型实施例提供的北斗安全帽定位系统的结构示意图，参见图2，一种北斗安全帽定位系统，包括上述的北斗安全帽10以及管理平台20；管理平台20，接收无线模块105通过无线天线106传输的定位数据。
由此可见，通过本实用新型实施例提供的北斗安全帽定位系统，能够提高管理层对现场工作人员的快速定位及安全的监管。本实用新型提供的北斗安全帽定位系统，可以应用到适用于户外探险、工作、巡检、救援；外勤工作人员监督、安全监督；以及适用于气象、水利、电力、地质、石油等无移动网络信号环境。
作为本实用新型的一个可选实施方式，管理平台20还向无线天线106发送控制信号。进一步使得本实用新型的北斗安全帽可以接受管理平台的控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
图3为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的一种装配结构俯视示意图，图4为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的一种装配结构的A-A方向剖视图。结合图3和图4，北斗安全帽包括帽壳50和帽衬55，帽壳50和帽衬55分别呈半球形，帽衬55容纳在帽壳50中，帽壳50和帽衬55敞口方向相同。
由于帽衬55的轮廓曲率与帽壳50的轮廓曲率不相同，使得帽衬55中下部外壁与帽壳50中下部内壁的间距明显小于帽衬55顶部外壁与帽壳50顶部内壁的间距。
帽壳50向水平面的水平投影区域呈圆形，帽壳50顶部向水平面的水平投影形成位于帽壳50水平投影区域内的顶部投影区域60，顶部投影区域60呈圆形。在顶部投影区域60内帽衬55顶部外壁与帽壳50顶部内壁间的较大间距形成帽衬55顶部外壁与帽壳50顶部内壁间的较大缓冲空间。
如图3所示，沿顶部投影区域60的前后轴向方向在帽壳50顶部的内壁上设置第一容纳腔体70，第一容纳腔体70为一密闭腔体，第一容纳腔体70的断面轮廓为准矩形，第一容纳腔体70沿帽壳50顶部内壁延伸，第一容纳腔体70的顶部外壁与帽壳50顶部内壁融合，第一容纳腔体70前后两端位于顶部投影区域60的相对边缘。
如图4所示，第一容纳腔体70的底部包括可自腔体拆卸的第一适配底板75，第一适配底板75承载电路板，第一容纳腔体70内固定电源管理模块101、MCU 102、北斗定位模块103、北斗定位天线104、无线模块105和无线天线106等电气部件。两块电池107和电源管理模块101位于第一容纳腔体70前端，北斗定位天线104和无线天线106位于第一容纳腔体70后端，MCU 102、北斗定位模块103和无线模块105位于第一容纳腔体70中部。第一容纳腔体70前端对应佩戴者的头枕部，第一容纳腔体70后端对应佩戴者的额面部。
本实用新型实施例的北斗安全帽在帽壳50内部的顶部投影区域60的较大中空空间内设置适配帽壳50轮廓的第一容纳腔体70容纳各电气部件，使得第一容纳腔体70与帽衬55间还可以保证足够富裕的缓冲距离，满足撞击安全性性能。第一容纳腔体70体壁与帽壳50部分融合后配合帽壳50外壁可以提高帽壳50顶部的弹性模量，提升撞击安全性。通过沿第一容纳腔体70延展方向布设各部件可以有效平衡电气部件重量，避免重量集中，减轻对佩戴者颈椎影响。
图5为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构俯视示意图，图6为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构主视示意图。结合图5和图6，沿顶部投影区域60的前后轴向方向在帽壳50顶部的内壁上延伸设置第一容纳腔体70，围绕顶部投影区域60的边缘在帽壳50的外壁上延伸设置第二容纳腔体80，第一容纳腔体70与第二容纳腔体80连通。
如图5所示，第一容纳腔体70为一密闭腔体，第一容纳腔体70的断面轮廓为准矩形，第一容纳腔体70沿帽壳50顶部内壁延伸，第一容纳腔体70的顶部外壁与帽壳50顶部内壁融合，第一容纳腔体70前端位于顶部投影区域60边缘，后端位于顶部投影区域60中心。
如图6所示，第二容纳腔体80为一密闭腔体，第二容纳腔体80的断面轮廓为准矩形，第二容纳腔体80沿顶部投影区域60的边缘(周向方向)在帽壳50外壁上延伸，第二容纳腔体80中部位于第一容纳腔体70的前端，第二容纳腔体80相对第一容纳腔体70轴对称，第一容纳腔体70前端与第二容纳腔体80的中部相邻并连通。
第二容纳腔体80延伸形成的圆弧在60度至180度之间。
如图6所示，第二容纳腔体80的侧壁包括可自腔体拆卸的第二适配底板85，第二适配底板85承载电路板，第二容纳腔体80固定部分电器元件。
图7为本实用新型实施例提供的北斗安全帽的另一种装配结构器件布设示意图，参见图7，在第二容纳腔体80内的两端各设置一个电池107，在第二容纳腔体80内的中部固定电源管理模块101、MCU 102、北斗定位模块103和无线模块105，在第一容纳腔体70内的后端设置北斗定位天线104和无线天线106。
本实用新型实施例的北斗安全帽在帽壳50的顶部投影区域60附近形成了内部和外部的容纳空间，在提高电气部件布设灵活性的同时保证了撞击安全性性能。第二容纳腔体80设置在帽壳50外部，具有较好的扩展空间，不会对帽壳50与帽衬55间的缓冲空间造成侵占，同时利用第二容纳腔体80减小了帽壳50内部第一容纳腔体70容积，避免了第一容纳腔体70对帽衬55顶部外壁与帽壳50顶部内壁间缓冲空间的过度侵入。第二容纳腔体80沿顶部投影区域60周向在帽壳50设置实现了容纳的电气部件的分散布置，同时由于第二容纳腔体80设置在第一容纳腔体70的前端，使得第二容纳腔体80围绕佩戴着的头枕部延伸分散了电气部件的重量，通过第二容纳腔体80和第一容纳腔体70使得电气部件的重量有效分散在帽壳50的中后部，大大减小了对佩戴者颈椎施加的重力力矩，保证了持续穿戴舒适性。
在本实用新型一实施例中，北斗安全帽第一容纳腔体70可以采用灌封胶固化形成。灌封胶包括但不限于双组分聚氨酯、环氧树脂等。以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
