一種基于gps的建筑用安全帽的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽體，其特征在于，帽體設(shè)有個(gè)人定位終端、耳麥、喇叭和天線，個(gè)人定位終端包括主控單元、電源、GPS模塊、UIM卡和充電模塊，主控單元與電源、GPS模塊相連接，GPS模塊與電源、UIM卡、充電模塊和天線相連接，天線分為CDMA天線和GPS天線，主控單元的輸入端與耳麥相連，主控單元的輸出端與揚(yáng)聲器相連，耳麥和揚(yáng)聲器上設(shè)置有按鍵。本實(shí)用新型在傳統(tǒng)安全帽上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)集個(gè)人定位、監(jiān)控和報(bào)警于一體的個(gè)人定位終端，解決了在室內(nèi)、隧道、密集建筑群等場(chǎng)合GPS無(wú)法定位的問題，其使用方便，功耗低，性能優(yōu)越，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
【專利說明】—種基于GPS的建筑用安全帽

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及建筑構(gòu)件【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種基于GPS的建筑用安全帽。

【背景技術(shù)】
[0002]工程施工現(xiàn)場(chǎng)占地面積很大，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，既有高層建筑又有地下建筑，安全隱患多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命和安全時(shí)刻都存在威脅。在工程施工中，施工安全是第一的，防止意外事故的發(fā)生是施工安全的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。全事故發(fā)生時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受傷的施工人員能否及時(shí)營(yíng)救，直接關(guān)系到施工人員的生命。
[0003]在安全帽內(nèi)部設(shè)置有GPS定位裝置、安全報(bào)警裝置，在發(fā)生意外的情況下便于救援人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工人員，已成為保證建筑施工安全的一個(gè)重要手段。GPS進(jìn)行定位有效覆蓋范圍大，且定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)。目前集定位、監(jiān)控、報(bào)警功能于一體的個(gè)人定位系統(tǒng)多采用基于 GPS / GSM(GPRS)技術(shù)。雖然全球定位系統(tǒng) GPS (Global Posit1ning Sys-tem)可以提供高精度、覆蓋全球的定位，但必須保證GPS接收機(jī)和衛(wèi)星之間有直射路徑，這就使得GPS定位系統(tǒng)在建筑物密集的城區(qū)和建筑物內(nèi)部存在盲區(qū)。為克服傳統(tǒng)GPS定位系統(tǒng)在室內(nèi)或建筑物密集區(qū)存在盲點(diǎn)的缺陷，更好地滿足個(gè)人定位的需求，亟待提出了一種便攜式個(gè)人定位終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于GPS的建筑用安全帽，本實(shí)用新型基于GPSOne模塊DTGS-800和低功耗單片機(jī)MSP430F147，在傳統(tǒng)安全帽上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)集個(gè)人定位、監(jiān)控和報(bào)警于一體的個(gè)人定位終端，解決了在室內(nèi)、隧道、密集建筑群等場(chǎng)合GPS無(wú)法定位的問題。由于采用低功耗處理器，使整個(gè)系統(tǒng)功耗降到最低。能夠長(zhǎng)期待機(jī)工作，為用戶帶來(lái)了極大方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽體，其特征在于，所述帽體設(shè)有個(gè)人定位終端、耳麥、喇叭和天線，所述個(gè)人定位終端包括主控單元、電源、GPS模塊、UM卡和充電模塊，所述主控單元與電源、GPS模塊相連接，所述GPS模塊與電源、UIM卡、充電模塊和天線相連接，所述天線分為CDMA天線和GPS天線，所述主控單元的輸入端與耳麥相連，所述主控單元的輸出端與揚(yáng)聲器相連，所述耳麥和揚(yáng)聲器上設(shè)置有按鍵。
[0006]上述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述主控單元選用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F147。
[0007]上述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述電源為鋰離子電池。
[0008]上述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述GPS模塊選用AnyData公司的 DTGS-800 GPSOne 模塊。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有一下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1、本實(shí)用新型基于GPSOne模塊DTGS-800和低功耗單片機(jī)MSP430在傳統(tǒng)安全帽上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有定位、監(jiān)控和報(bào)警功能的個(gè)人定位終端，GPSOne綜合了 GPS、CDMAlX(碼分多址分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò))、GIS(地理信息系統(tǒng))和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是美國(guó)高通公司為基于位置業(yè)務(wù)而開發(fā)的定位技術(shù)，采用Client / Server方式。它將無(wú)線輔助A-GPS和高級(jí)前向鏈路AFLT三角定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度、高可用性和較高速度的定位。在A-GPS定位技術(shù)無(wú)法使用的環(huán)境中，會(huì)自動(dòng)切換到AFLT三角定位技術(shù)，確保定位的成功率和精確度。
[0011]2、本實(shí)用新型由于采用低功耗處理器，使整個(gè)系統(tǒng)功耗降到最低。能夠長(zhǎng)期待機(jī)工作，為用戶帶來(lái)了極大方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
[0012]3、本實(shí)用新型定位誤差室外小于20 m，室內(nèi)小于500 m，初始定位時(shí)間小于20s，報(bào)警信息能在Is內(nèi)傳送到CDMA網(wǎng)絡(luò)控制中心，性能十分優(yōu)越。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1本實(shí)用新型的安全帽整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2本實(shí)用新型的安全帽個(gè)人定位終端結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖3本實(shí)用新型的安全帽個(gè)人定位終端主控單元電路圖；
[0016]圖4本實(shí)用新型的安全帽個(gè)人定位終端GPS模塊電路圖；
[0017]圖5本實(shí)用新型的安全帽個(gè)人定位終端UM卡電路圖；
[0018]圖6本實(shí)用新型的安全帽個(gè)人定位終端電源電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:
[0020]如圖1和圖2所示，一種基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽體1，其特征在于，所述帽體I設(shè)有個(gè)人定位終端2、耳麥3、喇叭4和天線5，所述個(gè)人定位終端包括主控單元21、電源22、GPS模塊23、ΠΜ卡24和充電模塊25，所述主控單元21與電源22、GPS模塊23相連接，所述GPS模塊23與電源22、UIM卡24、充電模塊25和天線5相連接，所述天線5分為CDMA天線51和GPS天線52，所述主控單元21的輸入端與耳麥3相連，所述主控單元21的輸出端與揚(yáng)聲器4相連,所述耳麥3和揚(yáng)聲器4上設(shè)置有按鍵。
[0021 ] 具體地，為了解決GPS在室內(nèi)和高層建筑密集區(qū)難以定位的問題，選用AnyData公司的DTGS-800 GPSOne模塊；為了縮小體積、降低功耗和成本，主控單元MCU選用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F147。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制GPSOne模塊發(fā)起定位請(qǐng)求，接收并解析CDMA網(wǎng)絡(luò)控制中心發(fā)送的信息，獲取當(dāng)前的經(jīng)、緯度及其他信息，并以短信的方式送至控制中心或操作者的手機(jī)。
[0022]主控單元MCU如圖3所示。它包括MSP430F147，外接高速晶振和低速晶振，在不需要高速處理時(shí)，可將高速晶振關(guān)閉，只使用低速晶振，以降低功耗；MSP430F147有2個(gè)串行異步通信接口(USART)，其中一個(gè)(DCD, CTS、DTR、R1、RFR / RTS、TXD、RXD 引腳)接口連接DTGS-800的UAR-T1，另一個(gè)(URXDO、UTXD0)接口與PC機(jī)的串口相連，供系統(tǒng)調(diào)試使用。nRst、MS、TCK, TD1、TDO引腳連接JTAG插座，用于程序下載和在線調(diào)試；keyl和key2引腳分別接"Help"和預(yù)留按鍵。外接的LED DS3和LED DS4分別用指示電池電量不足和DTGS-800與MSP430之間的通信；BatTest用于檢測(cè)電池電量。
[0023]DTGS-800模塊是定位終端的主體，其內(nèi)部集成有GPSOne器件，采用GPSOne解決方案定位；支持機(jī)卡分離RUIM，提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。該模塊可采用外接電源或電池供電，電池供電電壓為+4.0 V±10%，外接電源供電電壓+4.5 V±10%，外接電源還能通過模塊內(nèi)部的電源管理器件為電池充電。
[0024]DTGS-800 模塊的電路如圖 4 所示。其中 DCD、CTS、DTR、R1、RFR / RTS、TXD、RXD 引腳連接 MSP430F147 的 UARTl，是 DTGS-800 與 MSP430F147 的通信通道；UM_DATA、UM_CLK、UIM_PWR_EN, UIM_RESET 接 UM 卡(圖 4) ;Sgl_SMS、Sgl_IDEL、Sgl_GPS、Sgl_busy、Sgl_power, Sgl_ch-arge是系統(tǒng)狀態(tài)指示信號(hào)，分別連接6個(gè)LED，用于指示新短信信號(hào)、CDMA網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、GPS信號(hào)、CDMA網(wǎng)絡(luò)忙、系統(tǒng)上電和電池充電等狀態(tài)；BatGauge接電池測(cè)試端，用于檢測(cè)電池溫度(圖5)。
[0025]UM卡是CDMA手機(jī)的一種智能卡，其功能類似于GSM手機(jī)中的SM卡。它支持專用的鑒權(quán)加密算法和OTA技術(shù)(Over The Air)，可以通過無(wú)線空中接口方式對(duì)卡上的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和管理。UM卡固定在卡座上，通過卡座的6個(gè)引腳與外部連接，如圖5所示，其中UM_RESET和UM_CLK需通過100 kQ電阻下拉，UM_DATA需通過10 kQ電阻上拉。
[0026]電源Battery和Charger模塊如圖6所示。DTGS-800模塊的第88、90引腳是專用于電池供電的電源輸入引腳。若需模塊既可用外接電源又可用電池供電，可將外接電源接到第87和89引腳，電池接到第88、90引腳。此時(shí)，外接電源還能通過模塊內(nèi)部電源管理器件為電池充電。
[0027]本實(shí)施例的安全帽采用定位終端保障施工安全，該終端由定位單元、主控單元MCU、UM單元、報(bào)警等模塊組成，其中定位單元使用AnyData公司的DTGS-800 GPSOne模塊，主控單元選用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F147，借助于AT指令與CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)個(gè)人的位置監(jiān)控、定位和報(bào)警等功能。測(cè)試結(jié)果表明，該終端的定位誤差室外小于20 m，室內(nèi)小于500 m，初始定位時(shí)間小于20s，報(bào)警信息能在Is內(nèi)傳送到CDMA網(wǎng)絡(luò)控制中心。
[0028]本實(shí)用新型不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于GPS的建筑用安全帽，它包括帽體(1)，其特征在于，所述帽體(I)設(shè)有個(gè)人定位終端(2 )、耳麥(3 )、喇叭(4 )和天線(5 )，所述個(gè)人定位終端包括主控單元(21)、電源(22)、GPS模塊(23)、UM卡(24)和充電模塊(25)，所述主控單元(21)與電源(22)、GPS模塊(23 )相連接，所述GPS模塊(23 )與電源(22 )、UM卡(24 )、充電模塊(25 )和天線(5 )相連接，所述天線(5 )分為CDMA天線(51)和GPS天線(52 )，所述主控單元(21)的輸入端與耳麥(3)相連，所述主控單元(21)的輸出端與揚(yáng)聲器(4)相連，所述耳麥(3)和揚(yáng)聲器(4)上設(shè)置有按鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述主控單元(21)選用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F147。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述電源(22)為鋰離子電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS的建筑用安全帽，其特征在于:所述GPS模塊(23)選用AnyData 公司的 DTGS-800 GPSOne 模塊。
【文檔編號(hào)】A42B3/30GK204070724SQ201420372218
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】朱佳寧, 朱玲玲 申請(qǐng)人:寧夏力遠(yuǎn)計(jì)算機(jī)科技有限公司, 朱佳寧, 朱玲玲