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用于铁路通信户外施工的智能安全帽
申请号	CN201610431769.8	申请日	2016-06-17	公开(公告)号	CN105852299A	公开(公告)日	2016-08-17
申请人	上海铁路通信有限公司;			发明人	杨永铭; 李慧鹏; 何俊杰; 陈栋飞; 张蕾; 朱娜; 魏志宵; 杜运峰;
摘要	本发明涉及一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，包括：处理器；无线通信装置，与处理器连接，用于收发数据；视频采集装置，与处理器连接，用于采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置对外发送；北斗定位装置，与处理器连接，用于基于北斗定位系统获取位置数据并通过无线通信装置对外发送。与现有技术相比，本发明使用基于北斗定位系统的定位技术，能够实现精确定位的同时，拥有消息发送功能，此外，采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置对外发送，可以便于对施工进度和状况进行远程把控。
权利要求	1.一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，包括：处理器；无线通信装置，与处理器连接，用于收发数据；视频采集装置，与处理器连接，用于采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置对外发送；北斗定位装置，与处理器连接，用于基于北斗定位系统获取位置数据并通过无线通信装置对外发送。 2.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述视频采集装置包括用于采集图像的高清摄像机、用于采集音频的麦克风和用于存储音视频数据的存储器，所述高清摄像机和麦克风均与存储器连接，所述存储器与处理器连接。 3.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括LED照明装置，包括 LED灯以及用于控制LED灯开关的独立开关。 4.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括用于识别佩戴者身份的RFID模块装置，该RFID模块装置与处理器连接。 5.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述智能安全帽还包括锂聚合物电池，该锂聚合物电池分别与视频采集装置、北斗定位装置和处理器连接。 6.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述无线通信装置包括ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块，所述ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块均与处理器连接，且所述ZIGBEE模块用于对外发送位置数据，所述移动通信分组数据模块用于对外发送音视频数据。 7.根据权利要求1所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述北斗定位装置包括相互连接的北斗定位模块和北斗天线，所述北斗定位模块与处理器连接。 8.根据权利要求7所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述北斗天线为一体式陶瓷天线。 9.根据权利要求7所述的一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，其特征在于，所述北斗天线为MMCX 接口天线。
说明书全文	用于铁路通信户外施工的智能安全帽技术领域 [0001] 本发明涉及铁路通信领域，尤其是涉及一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽。背景技术 [0002] 现有针对户外施工人员使用的智能安全帽，功能大都较为单一，除了具有安全防护的功能外基本不具备其他拓展功能。当前市场上也出现了多功能性的智能安全帽，诸如增加照明或其他辅助功能。但智能安全帽的功能及性能也都参差不齐，安全性与可靠性又不能保证，使用与维护管理复杂，达不到较好的效果。发明内容 [0003] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽。 [0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0005] 一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，包括： [0006] 处理器； [0007] 无线通信装置，与处理器连接，用于收发数据； [0008] 视频采集装置，与处理器连接，用于采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置对外发送； [0009] 北斗定位装置，与处理器连接，用于基于北斗定位系统获取位置数据并通过无线通信装置对外发送。 [0010] 所述视频采集装置包括用于采集图像的高清摄像机、用于采集音频的麦克风和用于存储音视频数据的存储器，所述高清摄像机和麦克风均与存储器连接，所述存储器与处理器连接。 [0011] 所述智能安全帽还包括LED照明装置，包括 LED灯以及用于控制LED灯开关的独立开关。 [0012] 所述智能安全帽还包括用于识别佩戴者身份的RFID模块装置，该RFID模块装置与处理器连接。 [0013] 所述智能安全帽还包括锂聚合物电池，该锂聚合物电池分别与视频采集装置、北斗定位装置和处理器连接。 [0014] 所述无线通信装置包括ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块，所述ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块均与处理器连接，且 [0015] 所述ZIGBEE模块用于对外发送位置数据，所述移动通信分组数据模块用于对外发送音视频数据。 [0016] 所述北斗定位装置包括相互连接的北斗定位模块和北斗天线，所述北斗定位模块与处理器连接。 [0017] 所述北斗天线为一体式陶瓷天线。 [0018] 所述北斗天线为MMCX 接口天线。 [0019] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0020] 1)使用基于北斗定位系统的定位技术，能够实现精确定位的同时，拥有消息发送功能，此外，采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置对外发送，可以便于对施工进度和状况进行远程把控。 [0021] 2)视频采集装置具有独立的音视频存储能力，避免了采用主存储模块而造成的与向位置数存储区域的逸出，具有良好的可靠性，可以长时间运行而不需要重启。 [0022] 3)独立开关控制LED灯的通断，可以对作为耗电大户的LED灯进行更加方便的控制。 [0023] 4)使用RFID技术，实现智能安全帽及人员信息的便捷管理，进而具备工作区域越界告警功能，提高了现场人员的安全性。 [0024] 5)使用ZIGBEE与3G/4G无线通讯结合的方法，实现大数据量的视频数据和小数据量的位置信息的可靠、有效传送。附图说明 [0025] 图1为本发明的结构示意图； [0026] 其中：1、处理器，2、无线通信装置，3、视频采集装置，4、北斗定位模块，5、LED照明装置，6、RFID模块装置，7、北斗天线，8、锂聚合物电池。具体实施方式 [0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。 [0028] 通过北斗定位系统来实现人员的定位和管理，采用基于北斗的辅助定位A-BDS技术实现人员快速和精准定位。系统采用国家特有的RD+RN多北斗模块，实现定位精度优于2m(半径)范围，定位时间小于5S，所需功耗小于500mw，并且系统所特有的消息发送功能是基于GPS和其他卫星定位系统所不具备的。装置还具有无线数据通信、视频数据采集、现场工作照、区域越界告警和设备管理等诸多功能。 [0029] 一种用于铁路通信户外施工的智能安全帽，如图1所示，包括： [0030] 处理器1； [0031] 无线通信装置2，与处理器1连接，用于收发数据； [0032] 视频采集装置3，与处理器1连接，用于采集作业过程的音视频数据，并通过无线通信装置2对外发送； [0033] 北斗定位装置，与处理器1连接，用于基于北斗定位系统获取位置数据并通过无线通信装置2对外发送。 [0034] 处理器1采用低功耗高性能MCU，选取STM32L052系列，全速运行状态下功耗<140uA/MHz@3.3V，8MHz主频设计，实际功耗为5mW。 [0035] 北斗定位装置包括相互连接的北斗定位模块4和北斗天线7，北斗定位模块4与处理器1连接，北斗天线7为一体式陶瓷天线或MMCX接口天线，具体的： [0036] 北斗模块采用RD+RN多模北斗模块，工作频点为B3I频点，RD(S+L)3频点，RNSS参数指标，定位精度为2米半径，授时精度<30ns，冷启动时间<40秒，热启动时间<2秒，失锁重捕时间<1秒，测速精度为：静态<0.1米/秒，动态<0.2米/秒；捕获灵敏度：-138dBm；跟踪灵敏度：-150dBm； [0037] 接口： [0038] i.信号接口：UART@115200bps [0039] ii.电源接口：3.3V,GND [0040] iii.天线接口：MMCX接口或者一体式陶瓷天线 [0041] iv.秒脉冲输出接口：1pps信号输出 [0042] v.控制接口：复位信号 [0043] vi.RD功放控制接口：RD发射功放使能信号 [0044] RDSS参数指标： [0045] 首次捕获：<2秒 [0046] 失锁重捕时间：<1秒 [0047] 捕获灵敏度：-127.6dBm [0048] 模块平均功耗<500mW(150mA@3.3V) [0049] 无线通信装置2包括ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块，ZIGBEE模块和移动通信分组数据模块均与处理器1连接，且ZIGBEE模块用于对外发送位置数据，移动通信分组数据模块用于对外发送音视频数据。 [0050] 采用ZIGBEE+3G/4G通讯模块，ZIGBEE适合小范围，低功耗，小数据量传输要求；3G/4G通讯模块适合大数据量的数据传输要求， [0051] 接口： [0052] i.通讯接口：UART@115200bps [0053] ii.电源接口：3.3V，GND [0054] iii.控制接口：复位信号等 [0055] iv.无线接口：2.4GHz～2.4835GHz@250kbps [0056] v.平均功耗：<100mW(30mA@3.3V) [0057] 智能安全帽还包括用于识别佩戴者身份的RFID模块装置6，该RFID模块装置6与处理器1连接： [0058] 采用专用的RFID芯片，由PCB天线构成RFID功能 [0059] 接口： [0060] i.数据接口I2C接口@1M/400K clk [0061] ii.电源接口：3.3V，GND [0062] iii.无线接口：13.56MHz,兼容ISO/IEC14443A [0063] 视频采集装置3包括用于采集图像的高清摄像机、用于采集音频的麦克风和用于存储音视频数据的存储器，高清摄像机和麦克风均与存储器连接，存储器与处理器1连接。 [0064] 采用高清摄像机，支持音、视频数据的本地存储； [0065] 内置存储卡可支持720P视频6小时数据存储； [0066] 关键参数： [0067] i.镜头：1/3″SONY CCD [0068] ii.有效像素：PAL:500(H)×582(V)NTSC:510(H)×492(V) [0069] iii.感光面积：4.8mm×3.6mm [0070] iv.视频制式：PAL/NTSC [0071] v.清晰度：420、480、520、600、720、1080P可选 [0072] vi.最低照度：F1.2,0.5Lux [0073] vii.其他参数：增益控制：开启/关闭；背光补偿:开启/关闭可选择；电子快门：开启/关闭可选择。 [0074] 智能安全帽还包括LED照明装置5，包括LED灯以及用于控制LED灯开关的独立开关：采用高亮度LED灯珠，光通量大于345LM，独立照明灯筒，集成镜面反光罩，照射距离大于50m，有效距离10m，独立开关控制LED灯的通断。 [0075] 智能安全帽还包括锂聚合物电池8，该锂聚合物电池8分别与视频采集装置3、北斗定位装置和处理器1连接。采用聚合物锂离子电芯，容量大，循环次数多，具备内部保护电路防止过充、过放、过流。主要参数： [0076] i.输入：DC12V [0077] ii.输出：DC5V 18000MAH [0078] iii.尺寸：PAL:128mm(长)×66mm(宽)×23mm(厚)。 [0079] 通过图1可知，智能安全帽的工作过程为：通过北斗天线7接收北斗卫星数据，通过北斗定位模块4(RN模块)获取装置的位置信息，同时位置信息可由北斗定位模块4(RD模块)通过卫星通道传送到远端，由远端接收数据并实际参与现场管理。智能安全帽的位置信息还可以通过ZIGBEE模块发送到现场的管理设备，由现场管理者来现场管理。智能安全帽佩戴者的工作现场音视频数据可由3G/4G通信模块传送到公网，远端或现场的管理者可以实时查看现场的视频图像。处理器1具体实现数据的处理和控制。RFID模块装置6是实现设备管理和人员身份识别管理。 [0080] 通过以上描述可知，本申请充分考虑了智能安全帽的基本功能，同时利用北斗卫星定位技术、无线传输技术和RFID技术，增加了精确定位、无线数据传输、音视频图像获取、工作区域越界告警(基于RFID模块装置6)、设备及人员管理等诸多功能，丰富了安全帽的功能配置，增加了现场人员的安全性，大大提高了现场人员的管理效率和管理水平。

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