具有监控功能的安全帽及其监控方法
技术领域
本发明涉及一种具有监控功能的安全帽及其监控方法，属于安全用品领域。
背景技术
由于建筑工地施工过程中危险源较多，因此建筑工人的人身安全应引起格外重视。安全帽是每一位建筑工人在施工场所都必须佩戴的安全装备，在出现其他物体撞击头部时，能避免或有效减轻对头部的伤害。
然而，目前我国大多数建筑工人是从农业中解放出来的劳动者，其安全意识薄弱，会出现不按规定佩戴安全帽的问题，存在较大安全隐患。因此需要对建筑工人是否佩戴安全帽进行有效监管。
申请号为201410638339.4、专利名称为“一种安全帽脱离报警系统”的专利文献，在帽箍上设置多个压力传感器，一旦某一压力传感器感受到的压力达不到预定值，则系统认为安全帽没有正确佩戴，系统自动报警。该方案需要保证帽箍在多方位均需紧扣在头部，因此在帽箍处对佩戴者头部造成压迫，体验较差，不易被工人接受。
申请号为201520524724.6、专利名称为“一种防违章安全帽”的专利文献，在安全帽的下颊带上装配拉力传感器，一旦传感器感受不到拉力，则系统认为安全帽没有正确佩戴，系统自动报警。该方案需要颊带拉紧并达到一定程度才认为佩戴了安全帽，同样存在佩戴者体验较差的缺陷，而现实中系带插入锁紧卡时，通常不会使系带处于紧绷状态，因此该方案并不切合工程实践。而且，将拉力传感器置于汗水或雨水易接触部位，易造成电子器件的损坏。
发明内容
针对现有技术中不能有效监控施工人员是否佩戴安全帽的技术问题，本发明提供了一种具有监控功能的安全帽，将设置在帽壳与所述帽衬之间设置有电源和控制芯片、设置在顶带上设置有拉力传感器、及设置于帽壳上的信号发射器串联为闭合回路，实现了对施工工人是否佩戴安全帽的有效监控，具有结构简单、各电子器件布局合理的优点，而且切合工程实践，用户体验好。本发明还提供了一种具有监控功能的安全帽的监控方法，能够实现智能化监控。
为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：
一种具有监控功能的安全帽，包括帽壳、帽衬、系带、卡锁、顶带，所述帽壳与所述帽衬之间设置有电源和控制芯片，所述控制芯片中预存有用户信息，所述控制芯片内设置有电路开关一，所述顶带上设置有拉力传感器，所述拉力传感器设置有电路开关二，所述帽壳上设置有信号发射器，所述电路开关一、电路开关二、信号发射器、电源串联并构成闭合电路，所述信号发射器发送的信号由配套设置的监控终端上的信号接收器接收。
进一步，所述电路开关一的闭合与断开，分别由开关闭合装置、开关断开装置控制，所述开关闭合装置、所述开关断开装置与所述安全帽分离设置。
优选为，所述开关闭合装置设置于施工区域的入口处，所述开关断开装置设置于施工区域的出口处。
进一步，所述卡锁处设置有电路开关三，所述电路开关三与所述信号发射器串联连接，所述电路开关三与所述电路开关二并联连接。
优选为，所述帽壳上还设置有警示装置，所述警示装置串联在所述闭合电路中。
优选为，所述警示装置为蜂鸣器或LED警示灯。
优选为，所述帽壳上设置有救援按钮，所述救援按钮控制电路开关四的闭合与断开，所述电路开关四与所述信号发射器、电源串联连接。
优选为，所述帽壳上、或帽壳与内衬之间设置有定位器。
优选为，所述帽壳上设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板为所述电源充电。
相应地，本发明还提供了一种具有监控功能的安全帽的监控方法，所述监控方法包括如下步骤：
S1.控制芯片中预设用户信息，拉力传感器预设接通电路开关二的的拉力临界值F0；
S2.触发控制芯片，使电路开关一处于闭合状态；
S3.用户未正确佩戴安全帽，拉力传感器的拉力F1<F0，电路开关二处于闭合状态，信号发射器向安全监控终端发送用户未佩戴安全帽的信号。
进一步，所述卡锁处设置电路开关三，所述步骤3为，
S3.出现下列情况之一时，信号发射器向安全监控终端发送用户未佩戴安全帽的信号：
A.用户未正确佩戴安全帽，拉力传感器的拉力F1<F0，
B.系带未插入卡锁中。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
(1)通过将设置在帽壳与所述帽衬之间设置有电源和控制芯片、设置在顶带上设置有拉力传感器、及设置于帽壳上的信号发射器串联为闭合回路，实现了对施工工人是否佩戴安全帽的有效监控，具有结构简单、各电子器件布局合理的优点，而且切合工程实践，用户体验好；
(2)设置电路开关一，并且将电路开关一的闭合、断开操作由与安全帽分离的开关闭合装置、开关断开装置控制，可以避免由于佩戴者认为因素造成监控终端无法对施工区域的安全帽进行有效监控；
(3)将开关闭合装置设置于施工区域的入口处，将开关断开装置设置于施工区域的出口，能够智能控制电路开关一的闭合、断开操作，精简人工操作流程；
(4)通过在卡锁处设置有电路开关三，能有效监测工人是否将系带插入卡锁中，可以督促工人正确佩戴安全帽，能有效避免或减少施工现场安全事故的发生；
(5)在安全帽的帽壳上设置有救援按钮，在发生安全事故时，工人能通过触发该救援按钮及时发出求救信号，能够使伤者得到及时救助；
(6)安全帽上还设置有定位器，有利于监控管理人员及时找到未按规定佩戴安全帽的工人，或及时找到待救援人员。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的具有监控功能的安全帽的结构示意图；
图2为本发明一实施例所提供的具有监控功能的安全帽的剖视图；
图3为本发明一实施例提供的具有监控功能的安全帽的结构框图；
图4为本发明一实施例提供的具有监控功能的安全帽的电路图；
图5为本发明另一实施例提供的具有监控功能的安全帽的监控方法的流程图。
图中标号如下：
安全帽100；包括帽壳101；帽衬102；系带103；卡锁104；顶带105；电路开关三106；电源110；控制芯片120；电路开关一121；拉力传感器130；电路开关二131；信号发射器140；警示装置150；救援按钮160；电路开关四161；定位器170；太阳能电池板180；监控终端200；信号接收器210；开关闭合装置220；开关断开装置230。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提供的具有监控功能的安全帽及其监控方法作进一步详细说明。结合下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参阅图1、图2和图3，其中图1为本实施例所提供的具有监控功能的安全帽的结构示意图，图2为本实施例所提供的具有监控功能的安全帽的剖视图，图3为本实施例提供的具有监控功能的安全帽的结构框图。下面将结合图1至图3对本发明的要点做进一步说明。
具有监控功能的安全帽100，包括帽壳101、帽衬102、系带103、卡锁104、顶带105，帽壳101与帽衬102之间设置有电源110和控制芯片120，控制芯片120中预存有用户信息，控制芯片120内设置有电路开关一121，顶带105上设置有拉力传感器130，拉力传感器130设置有电路开关二131，帽壳101上设置有信号发射器140，所述电路开关一121、电路开关二131、信号发射器140、电源110串联并构成闭合电路，信号发射器140发送的信号由配套设置的监控终端200上的信号接收器210接收。
本实施例的工作方式为：安全帽100的芯片内预设有使用者的个人信息，比如姓名、班组信息；当工人进入建筑工地后，闭合电路开关一121，使安全帽100的监控装置处于工作状态；当工人佩戴安全帽100时，拉力传感器130持续受到超过预设值的拉力，电路开关二131处于断开状态，信号发射器140处于非工作状态；当工人未佩戴安全帽100时，拉力传感器130未受到拉力或受到的拉力未达预设值，电路开关二131处于闭合状态，此时电路开关一121、电路开关二131均处于闭合状态，电路形成闭合回路，信号发射器140持续发出该使用者的个人信息及未佩戴安全帽100的信息；监控终端的信号接收器接收信号发射器140发出的信息，监控管理人员将该信息反馈一线管理人员，提醒工人纠正违规行为；当工人走出建筑工地后，断开电路开关一121，使安全帽100的监控装置处于非工作状态，工人摘下安全帽100，信号发射器140也不会发射信号。
本实施例具有如下优点或有益效果：(1)拉力传感器130设置于顶带105上，由于安全帽100在佩戴中，顶带105始终受到持续拉力，与拉力传感器设置于系带103上相比，该方案监测结果更准确，且帽箍不需要给头部施加不必要的压力，具有较佳的用户体验效果；(2)拉力传感器130设置于顶带105上，能够避免雨水及汗水的接触，能延长拉力传感器的使用寿命；(3)设置电路开关一121，能够根据需要是否开启安全帽的监控装置，更好地控制电路工作状态，而且在安全帽100处于不需要监控状态时，关闭电路开关一，可以节约电源。
为防止工人在进入施工区域后关闭电路开关一121，造成安全帽100处于非监控状态，优选的实施方式为，如图3中所示，电路开关一121通过开关闭合装置220控制闭合操作，通过开关断开装置230控制断开操作，开关闭合装置220、开关断开装置230与安全帽100分离设置。优选为，开关闭合装置220设置于施工区域的入口处，作为举例，开关闭合装置220发出一定波长的信号，控制电路开关一121的闭合操作，只要佩戴安全帽100的工人从入口处进入施工区域，电路开关一121被开关闭合装置220自动闭合。同理，开关断开装置230设置于施工区域的出口处，原理与开关闭合装置220相同，不作赘述。需要说明的是，开关闭合装置220与开关断开装置230可以被集成在一起，此时，电路开关一121是进行闭合操作还是断开操作，作为举例，可以通过以下方式实现：(1)可以通过施加磁场，判断安全帽切割磁感线的方向判断，(2)可以通过设置距离感应器判断与安全帽的相对距离，(3)只要通过该区域就自动改变原状态，如原为闭合状态则改为断开状态，反之亦然。
通过开关闭合装置220、开关断开装置230分别控制电路开关一的闭合和断开，并将开关闭合装置220、开关断开装置230与安全帽100分离，具有如下优点或有益效果：(1)可以防止工人关闭电路开关一121，致使安全帽100处于非监控状态；(2)可以实现电路开关一121的自动化控制；(3)开关闭合装置220、开关断开装置230与监控终端200相连接，可以通过记录电路开关一121的闭合、断开时间判断工人的出勤情况。
为了防止工人佩戴安全帽100时，未将系带103插入卡锁104中，卡锁104处设置有电路开关三106，电路开关三的工作方式为：系带103插入卡锁104中，断开电路开关三106；系带103弹出卡锁104，闭合电路开关三106。优选为，电路开关三106与电路开关二131并联后接入电路。该实施方式具有如下优点：(1)设置电路开关三106，能够有效监测工人是否将系带103插入卡锁104中，可以督促工人自觉将系带103插入卡锁104，能有效避免或减少施工现场安全事故的发生；(2)电路开关三106与电路开关二131并联设置，在工人未佩戴安全帽100时，或者虽佩戴安全帽100但系带103未插入卡锁104时，信号发射装置140均发出该工人未正确佩戴安全帽100的信号，能更有效地监控工人是否正确佩戴安全帽100。
在工人未正确佩戴安全帽100时，为了提醒该工人纠正自己的行为，优选为，帽壳101上还设置有警示装置150，该警示装置150串联在所述闭合电路中。作为举例，警示装置150为蜂鸣器或LED警示灯。在工人未正确佩戴安全帽100时，发出声音或灯光，提醒纠正该行为。
在出现安全事故时，为了方便工人发送求救信号，安全帽100的帽壳101上还设置有救援按钮160，救援按钮160连接电路开关四161，该电路开关四161与信号发射器140串联连接。当工人触压该救援按钮160时，电路开关四161闭合，接通电路，使信号发射器140发出救援信号。在大型施工区域或建筑物复杂的施工区域，为了方便救援人员及时找到待救援工人，安全帽100的帽壳101上还设置有定位器170。
为了使安全帽100具有较充足的电源，帽壳101的顶部外侧设置有太阳能电池板180，该太阳能电池板180与电源110连接，为电源110提供持续电源。
为了更清楚地展示本发明的各部件的连接方式，图4提供了一种具有监控功能的安全帽的电路图，下面结合图1至图3对图4作进一步描述。本实施例中的电路图包括一监控电路、一救援电路。
其中监控电路包括电源110、电路开关一121、电路开关二131、电路开关三106、信号发射器140、警示装置150，其中电路开关二131与电路开关三106并联后与其他部件串联连接。其中，电路开关一121通过与安全帽100相分离的开关闭合装置220、开关断开装置230控制，是监控电路的总开关；电路开关131通过拉力传感器130控制断开或闭合，也就是由工人是否佩戴安全帽控制断开或闭合；电路开关三106通过系带103与锁卡105的位置关系控制。当电路开关一121闭合，且电路开关二131或电路开关三106闭合时，信号发射器140发出该工人的姓名、班组等个人信息、及其未合理佩戴安全帽100的信息。警示装置150发出声音或灯光提示，督促该工人纠正违规行为。
其中救援电路包括与监控电路共用的电源110、信号发射器140、警示装置150以外，还包括电路开关四161、定位器170，所有部件均串联连接形成闭合电路。其中，电路开关四161由设置于帽壳101上的救援按钮160控制闭合或断开。定位器170可以感知待救援工人处于施工区域的平面位置信息，及垂直距离信息，使救援人员能及时找到待救援工人。
其中的太阳能电池板180可以为电池110持续充电，使监控电路及救援电路持续工作。
图5为本发明另一实施例提供的具有监控功能的安全帽的监控方法的流程图，结合图1至图3对本实施例作进一步描述。该监控方法包括如下步骤：
S1.控制芯片120中预设用户信息，拉力传感器130预设接通电路开关二的的拉力临界值F0。其中，用户信息包括用户的姓名、所述施工班组信息等个人信息。拉力传感器130的拉力主要来自于安全帽100的自重，作为举例，当拉力传感器130在安全帽100正常使用时所受到的拉力为10牛顿，非使用状态为0牛顿，则拉力临界值F0可以设置为3-6牛顿中的某一值。
S2.触发控制芯片，使电路开关一处于闭合状态。优选的实施方式为，电路开关一121通过与安全帽100相分离的开关闭合装置220、开关断开装置230控制。
S3.用户未正确佩戴安全帽，拉力传感器的拉力F1<F0，电路开关二处于闭合状态，信号发射器向安全监控终端发送用户未佩戴安全帽的信号。
进一步，所述卡锁104处设置电路开关三106，所述步骤3为，
S3.出现下列情况之一时，信号发射器140向安全监控终端200发送用户未合理佩戴安全帽100的信号：A.用户未正确佩戴安全帽100，拉力传感器130的拉力F1<F0；B.系带103未插入卡锁104中。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
