基于UWB和LoRa的智能安全帽
技术领域
本发明涉及安全帽技术领域，尤其涉及一种基于UWB和LoRa的智能安全帽。
背景技术
安全帽是室外工程作业必备的安全防护工具之一，能对人体头部的受坠落物及其他因素引起的伤害起到缓冲防护作用。因此，对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。
然而，因作业人员的安全意识不够以及工地监工管理人员的管理不到位，无法及时应对作业过程中的突发情况，也不能及时的反馈作业人员的工作状况及人身安全，导致工作效率不够高，也无法很好的避免安全隐患。目前市面上已有的安全帽，还无法很好的解决上述问题，对工人的管理和安全监测主要依赖人力。
因此，确有必要设计一款方便监测作业人员的安全和工作情况的安全帽。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于UWB和LoRa的智能安全帽，可实时监控佩戴智能安全帽的作业人员的情况，方便及时处理异常，保障其安全，定位精准、数据传输快。
为实现上述目的，本发明采用了一种技术方案：基于UWB和LoRa的智能安全帽，包括：帽壳、连接于所述帽壳前沿的帽檐、连接于所述帽壳上的帽带、设于所述帽壳顶部的摄像组件、设于所述帽壳侧边的耳麦、设于所述帽壳内部的控制板、设于所述帽壳上的开关面板；
所述控制板包括：主控制器、UWB定位模块、通信模块、电源模块、温度传感器、存储模块、报警模块，所述UWB定位模块、通信模块、电源模块、温度传感器、存储模块、报警模块、摄像组件、耳麦、开关面板均与主控制器电性连接，并均受所述主控制器控制；
所述主控制器接收由UWB定位模块确定的位置数据、由摄像组件获取的拍摄数据、由耳麦获取的语音数据、由温度传感器获取的温度数据，并通过所述通信模块将上述数据传输监控端，以方便所述监控端的实时监控。
进一步地，所述帽带上设有卡扣，通过所述卡扣调整帽带的长度。
进一步地，所述摄像组件包括：摄像头、设置于摄像头底部的转轴、设于转轴内部的内置电机，由所述内置电机驱动转轴旋转，带动所述摄像头旋转以实现其360°全方位拍摄。
进一步地，所述耳麦包括：耳机、麦克风和旋转轴，所述旋转轴的一端旋转连接在帽壳的侧面，在所述旋转轴上设置耳机和麦克风。
进一步地，所述UWB定位模块包括：UWB标签和若干个UWB基站，所述UWB标签向若干个UWB基站发送定位信号，确定所述智能安全帽的位置数据，所述UWB基站设置在佩戴智能安全帽的作业人员的工作区域。
进一步地，所述报警模块包括：振动马达和蜂鸣器，通过所述振动马达的振动和蜂鸣器的蜂鸣声，作为危险的预警信息。
进一步地，所述开关面板包括：总开关、摄像开关和耳麦开关，分别通过所述总开关、摄像开关和耳麦开关控制控制板、摄像组件和耳麦。
进一步地，所述通信模块采用LoRa模块。
进一步地，所述UWB定位模块为DWM1000模块。
进一步地，所述监控端为PC端。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)将UWB和LoRa技术结合，传输速率高、通信信号强、成本低、效率高；(2)摄像组件可以进行360°全景拍摄，能拍摄以智能安全帽为中心的全景内容，能将拍摄的现场情况实时传输给监控端，方便管理人员远程监控作业现场；(3)耳麦具有实时通话功能，可与其他智能安全帽佩戴者或管理人员随时进行沟通；(4)可以实时记录作业工人的运动轨迹和身体指标，从而有效对作业工人的工作进行管理，并确保作业工人的安全，有利于管理者对作业人员进行合理的分配，提高工作效率，降低施工的安全隐患。
附图说明
图1是本发明的基于UWB和LoRa的智能安全帽的结构示意图；
图2是本发明的基于UWB和LoRa的智能安全帽的组成示意图。
图中：1-帽壳，2-帽檐，3-帽带，31-卡扣，4-摄像组件，41-摄像头，42-转轴，43-内置电机，5-耳麦，51-耳机，52-麦克风，53-旋转轴，6-控制板，61-主控制器，62-UWB定位模块，621-UWB标签，622-UWB基站，63-通信模块，64-电源模块，65-温度传感器，66-存储模块，67-报警模块，671-振动马达，672-蜂鸣器，7-开关面板，71-总开关，72-摄像开关，73-耳麦开关，8-监控端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
如图1-2所示，本发明的实施例公开了一种基于UWB和LoRa的智能安全帽，包括帽壳1，连接于所述帽壳1前沿的帽檐2，连接于所述帽壳1上的帽带3，设于所述帽壳1顶部的摄像组件4，设于所述帽壳1侧边的耳麦5，设于所述帽壳1内部的控制板6，设于所述帽壳1上的开关面板7。
作业人员在戴上所述智能安全帽时，通过系好所述帽带3来稳定佩戴，所述帽带3上可以设有卡扣31，通过所述卡扣31调整帽带的长度。
所述摄像组件4可以包括：摄像头41、转轴42和内置电机43，所述转轴42设置于摄像头41的底部，内置电机43设于转轴42的内部，由所述内置电机43驱动转轴42旋转，带动所述摄像头41旋转，可以实现所述摄像头41的360°全方位拍摄。
所述耳麦5可以包括：耳机51、麦克风52和旋转轴53，所述旋转轴53的一端旋转连接在帽壳1的侧面，在所述旋转轴53上设置耳机51和麦克风52，所述耳机51和麦克风52分别适配于人体耳部和口部。作业人员可以通过旋转所述旋转轴53(参见图1中的双向箭头)，调整所述耳机51和麦克风52的位置。在使用时，可以将所述耳机51和麦克风52调整至耳部和口部；在不使用时，可以将所述耳机51和麦克风52调整至帽壳1的边沿(参见图1中的帽壳1的边沿虚线处)。
所述控制板6可以包括：主控制器61、UWB定位模块62、通信模块63、电源模块64、温度传感器65、存储模块66、报警模块67，所述UWB定位模块62、通信模块63、电源模块64、温度传感器65、存储模块66、报警模块67均可以与主控制器61电性连接，并均受所述主控制器61控制。
所述UWB定位模块62可以包括：UWB标签621和若干个UWB基站622，所述UWB标签621用于确定所述智能安全帽的位置信息，所述UWB标签621向若干个UWB基站622发送定位信号，当若干个UWB基站622接收到定位信号后，通过对接收信号的时间差进行分析处理，得出所述UWB标签621的位置信息，也即确定所述智能安全帽的位置数据。若干个UWB基站622可以设置在佩戴所述智能安全帽的作业人员的工作区域，例如，作业人员进入的建筑工地。优选的，所述UWB定位模块62可以是DWM1000模块。
所述电源模块64为所述智能安全帽供电，包括为摄像组件4、耳麦5、控制板6(包括所述主控制器61、UWB定位模块62、通信模块63、温度传感器65、存储模块66、报警模块67)等供电。
所述温度传感器65用以获取温度数据，并将其传输给所述主控制器61。当所述主控制器61获取的数据达到预设值时，控制所述报警模块67产生预警信息，以提醒作业人员危险。例如，当所述温度传感器65获取的温度值达到预设温度值时，所述主控制器61将通过报警模块67产生预警信息。所述报警模块67包括：振动马达661和蜂鸣器662，通过所述振动马达661的振动和蜂鸣器662的蜂鸣声，作为危险的预警信息。
所述存储模块66具有存储功能，所述主控制器61控制将摄像头41拍摄数据，例如照片或视频等、耳麦5的语音数据、UWB定位模块62的位置数据、温度传感器65的温度数据等存储于存储模块66中，例如，所述存储模块66可以是SD卡或TF卡。
所述智能安全帽可以通过通信模块63与外界进行联系，例如，所述主控制器61通过通信模块63向监控端8传输数据，包括：拍摄数据、语音数据、温度数据、位置数据、报警信号等数据，监控人员可通过所述监控端8对智能安全帽进行监控，以实时了解佩戴所述智能安全帽的作业人员的情况，方便及时处理。例如，可以通过所述智能安全帽传输的照片或视频数据、语音数据、温度数据、报警信号等判断异常情况，包括：通过照片或视频数据判断现场是否有异常、通过温度数据判断现场的温度是否超过预设温度值等，方便及时处理异常情况，通过所述耳麦5与其进行实时通话等。又例如，通过位置数据判断作业人员是否正常在岗位。所述监控端8包括但不限于PC端。优选的，所述通信模块63可以是无线通信模块，更优选的，所述通信模块63可以采用LoRa模块。
佩戴所述智能安全帽的作业人员可以通过开关面板7进行控制和使用，所述开关面板7与主控制器61电性连接，并受所述主控制器61控制。所述开关面板7可以包括：总开关71、摄像开关72和耳麦开关73，通过所述总开关71控制控制板6，例如，长按所述总开关71为开启/关闭控制板6。通过所述摄像开关72控制所述摄像组件4，例如，长按所述摄像开关72为开启/关闭摄像头41，单击所述摄像开关72为启动/关闭内置电机43，以通过旋转所述转轴42来调整摄像头41的拍摄角度。通过所述耳麦开关73控制所述耳麦5，例如，长按所述耳麦开关73为开启/关闭耳麦5，单击所述耳麦开关73为启动/关闭耳机51和麦克风52，以通过所述耳机51进行对话，或通过所述麦克风52播放语音。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)将UWB和LoRa技术结合，传输速率高、通信信号强、成本低、效率高；(2)摄像组件可以进行360°全景拍摄，能拍摄以智能安全帽为中心的全景内容，能将拍摄的现场情况实时传输给监控端，方便管理人员远程监控作业现场；(3)耳麦具有实时通话功能，可与其他智能安全帽佩戴者或管理人员随时进行沟通；(4)可以实时记录作业工人的运动轨迹和身体指标，从而有效对作业工人的工作进行管理，并确保作业工人的安全，有利于管理者对作业人员进行合理的分配，提高工作效率，降低施工的安全隐患。
值得说明的是：在本发明的描述中，“若干个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
