[发明专利]一种安全帽安全监控方法

权利要求书

1.一种安全帽安全监控方法，包括嵌入式信息融合处理单元，其特征在于，所述嵌入式信息融合处理单元分别连接射频鉴权单元、生物感知单元、弹性位移单元、三维姿态单元、移动互联单元和主动报警单元,所述嵌入式信息融合处理单元包括数据接口模块、信息解析模块、信息计算模块、语音模块和存储模块，包括如下步骤：

(1)射频鉴权单元独立工作，启动后主动采集使用者信息，判断是否是合法的使用者，如果是，则进行系统状态判断，如判断为上班状态，则开启整个装置，通知移动互联单元并进入工作状态，否则装置处于待机状态；如在判断为下班状态，则记录工作时间，完成数据存储备份，并发送给移动互联单元，然后整个装置进入待机状态；

(2)数据接口模块在装置进入工作状态后，开始实时采集各个单元的传感器信息；

(3)信息解析模块对传递来的各种不同类型的接口信息进行解析处理，归一转换成为统一格式的判别变量，并针对不同模块的在固定时间内，统计多次测量的结果并取其平均值，并将结果传递给信息计算模块；

(4)信息计算模块收到归一化判别变量后，先进行阈值范围判决，然后进行多维感知算法计算，判断安全帽是否正确佩戴；

(5)一旦判断安全帽没有正确佩戴，安全帽中的语音模块就会发出声光动作，提示佩戴人员要修正安全帽佩戴动作；同时嵌入式信息融合单元将记录信息，在超过报警阈值后进而将信息给移动互联单元，移动互联单元再传递报警信息给远程控制中心；

(6)主动报警单元独立工作，在紧急状况下或者佩戴者判断为需要上报告警的其他场合，由佩戴者主动触发，嵌入式信息融合单元触发定制信息上送，此优先级设置为最高。

2.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述生物感知单元包括1个热释电红外传感器和2个红外测距传感器，所述热释电传感器位于帽顶内部前侧，2个所述红外测距传感器位于帽檐两侧。

3.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述弹性位移单元包括1个薄膜压力传感器和3个高精度电阻式应变片，所述薄膜压力传感器位于帽子的下颚带处，3个所述高精度电阻式应变片分布再安全帽冒箍处。

4.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述三位姿态单元包括三轴传感器，所述三轴传感器位于安全帽帽内顶部。

5.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述步骤(2)的具体步骤为：先判断是否接收到了生物感知单元的信息，并进一步判断信息内容，如检测到使用者已经佩戴安全帽，则开始定时采样生物感知模块中的红外测距信息，弹性位移模块中的压力传感器信息以及三维姿态模块的角速度和加速度信息。

6.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述嵌入式信息融合处理单元采用控制处理芯片MSP430,所述嵌入式信息融合处理单元的引脚5连接所述主动报警单元,所述嵌入式信息融合处理单元的引脚13、引脚14和引脚15连接所述生物感知单元,所述嵌入式信息融合处理单元的引脚13连接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的集电极还通过电阻R5连接电源，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极通过电阻R3连接其中一个所述红外测距传感器，所述嵌入式信息融合处理单元的引脚14连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的集电极还通过电阻R7连接电源，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的基极通过电阻R6连接另一个所述红外测距传感器，所述嵌入式信息融合处理单元的引脚15连接所述热释电红外传感器；所述嵌入式信息融合处理单元的引脚33、引脚34、引脚35和与引脚44分别连接所述薄膜压力传感器和3个所述高精度电阻式应变片，所述嵌入式信息融合处理单元的引脚36、引脚37和引脚38连接所述射频鉴权单元，所述嵌入式信息融合处理单元的引脚39、引脚40、引脚41、引脚42和引脚43分别连接所述三轴传感器的引脚6、引脚7、引脚12、引脚23和引脚24，所述嵌入式信息融合处理单元的引脚58、引脚59和引脚60连接所述移动互联单元。

7.根据权利要求1所述的安全帽安全监控方法，其特征是：所述步骤(4)的多维感知算法计算步骤为：a)首先两个红外测距传感器对安全帽进行多次测试，利用公式，和其中x_i为每次的测量值，d_i为测量值与平均值的偏差n为观测次数，每个红外测距传感器的测量次数为n/2次，计算平均值和平均误差，可以得到两个红外测传感器的测距平均值和平均误差δ_r；弹性位移模块中的两类压力传感器平均值和平均误差δ_b1、δ_b2，两类压力传感器平均值平均值和平均误差的计算公式与红外测距传感器的计算公式雷同，根据两类压力传感器的不同加权值根据公式和计算出弹性位移模块的平均值和平均误差δ_b；三维姿态模块的X、Y、Z三个方向角速度的平均值和平均误差δ_ωx、δ_ωy、δ_ωz，同时根据X、Y、Z三个方向不同的加权值根据公式：和可最终得到三维姿态模块的平均值和平均误差δ_ω；b)各个模块通过测量值计算出平均误差，根据平均误差是否在各个模块事先确定的误差范围中来判定安全帽是否正确佩戴，如果在误差范围内，则认为正确，进入c)步进行下一步的计算，否则认为没有正确佩戴安全帽，c)当上述计算得到各个模块的平均误差都在各自的误差范围内时，根据红外测距模块的权重值弹性位移模块的权重值和三维姿态模块权重值从而计算出最终判断安全帽的状态平均值和平均误差通过整体分析计算安全帽的整体状态平均值和整体平均误差，判定安全帽是否正确佩戴，如果整体平均误差超出事先设定的整体平均误差，则同样判定没有正确佩戴安全帽。