[0001] 本实用新型属于安全保护技术领域，特别是涉及一种基于ZigBee技术的安全帽。

[0002] 安全帽是指对人体头部受外力伤害起防护作用的帽。由帽壳、帽衬、下颏带、后箍等组成，帽壳呈半球形，坚固、光滑并有一定弹性，打击物的冲击和穿刺动能主要由帽壳承受。帽壳和帽衬之间留有一定空间，可缓冲、分散瞬时冲击力，从而避免或减轻对头部的直接伤害。冲击吸性性能、耐穿刺性能、侧向刚性、电绝缘性、阻燃性是对安全帽的基本技术性能的要求。

[0003] 我国安全帽生产始于上世纪五六十年代。从矿井用的胶布矿灯帽，手工编制的藤条、柳条，竹编帽开始有了原始的安全帽。而从70年代后期，自上海造船行业用工程塑料聚碳酸酯注塑制成第一代塑料安全帽开始，此后各地陆续开发出维纶、环氧树酯玻璃钢、ABS塑料等新一代安全帽。从此安全帽进入了一个新的发展局面。

[0004] 目前对于安全帽问题有一个重要的问题是工人们普遍不愿意进行佩戴，很难检测工人是否在需要佩戴安全帽的区域佩戴了安全帽。因此，现有技术当中亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。实用新型内容

[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可以检测人员佩戴状态、具备定位功能、具备呼叫提醒的安全帽，可降低施工安全管理难度。

[0006] 一种基于ZigBee技术的安全帽，包括安全帽本体，其特征是：安全帽还包括ZigBee电路板，ZigBee电路板可拆卸的安装在安全帽本体上，ZigBee电路板包括CC2530核心板、三轴加速度传感器、锂离子电池及LDO稳压芯片，所述CC2530核心板通过I/O口与三轴加速度传感器通信连接，同时CC2530核心板上连接有LED灯；所述锂离子电池的电源两端与LDO稳压芯片连接；所述LDO稳压芯片分别与CC2530核心板、三轴加速度传感器连接。

[0007] 所述ZigBee电路板安装在安全帽本体的头托上。

[0008] 所述三轴加速度传感器采用LIS3DH芯片。

[0009] 所述LDO稳压芯片采用LP2992芯片。

[0010] 所述LP2992芯片外部布设有LP2992外围电路，LP2992外围电路包括电容C5及电容C6，电容C5与锂离子电池并联，同时接入到LP2992芯片的电池输入端,电容C6连接在锂离子电池的正极与LP2992芯片的ByPass引脚之间。

[0011] 通过上述设计本实用新型能带来以下有益效果：

[0012] 1、在安全帽原有的安全防护功能之上，增加的定位功能。

[0013] 2、具备佩戴提醒功能，提醒管理人员有哪些人员未正确佩戴安全帽。

[0014] 3、低功耗，一次充电可使用数天时间。

[0015] 4、拆卸方便。

[0020] 下面结合实施例对实用新型做进一步的描述，本实用新型提出了一种基于ZigBee技术的安全帽，该安全帽具备定位功能,能通过周边的参考节点计算自己的位置并上传至上位机，如图1及图2所示，具体安全帽包括安全帽本体1，其特征是：安全帽还包括ZigBee电路板，ZigBee电路板可拆卸的安装在安全帽本体1上，ZigBee电路板包括CC2530核心板2、三轴加速度传感器3、锂离子电池4及LDO稳压芯片5，所述CC2530核心板2通过I/O口与三轴加速度传感器3通信连接，同时CC2530核心板2上连接有LED灯；所述锂离子电池4的电源两端与LDO稳压芯片5连接；所述LDO稳压芯片5分别与CC2530核心板2、三轴加速度传感器3连接。

[0021] 在本实用新型优选的实施例中三轴加速度传感器3采用LIS3DH芯片，LDO稳压芯片5采用LP2992芯片。

[0022] 安全帽本体1的功能：作为防护安全的器具承担原有的功能，同时作为电子器件的载体，ZigBee电路板可拆卸的安装在安全帽本体1里面的头托结构上，通过两个绑带固定在头托上面，需要充电时可以方便的拿下来，不破坏安全帽原有的安全结构。

[0023] 锂离子电池4的电源两端连接到LP2992芯片上，通过降压后作为电能的输出。

[0024] LP2992芯片将锂离子电池4的电压降低到3.3V，为CC2530核心板2以及LIS3DH芯片进行供电。

[0025] CC2530核心板2是控制器，通过两个I/O口模拟IIC协议与LIS3DH芯片进行通信，使用一个I/O口作为外部中断源与LIS3DH芯片的中断输出连接，用于感知安全帽的震动状态变化。

[0026] 如图3所示，本实用新型实现的定位功能是通过CC2530核心板2实现的，CC2530核心板2内部包括CC2530芯片及CC2530外围电路，CC2530外围电路构成如下：电容C16、电容C20、电容C21、电容C23及电容C25并联在一起用于稳定电源，晶振X1、电容C11、电容C12构成晶振电路为CC2530芯片提供32KHz的振荡信号，晶振X2、电容C26、电容C27构成32MHz的晶振电路提供信号给CC2530芯片，U2为巴伦电路，为CC2530芯片的无线信号收发使用，CC2530芯片的P0_1引脚与GND之间串接一个LED灯,用作指示作用，CC2530芯片的R_BIAS引脚按照CC2530芯片手册要求需要接一个电阻R1，电阻R1的阻值为56K,同时复位引脚通过一个电容接地。

[0027] CC2530核心板2相互通信时可以获取它们之间的信号强度,通过信号强度可以根据经验公式计算出两者之间的大致距离，如果有多个已知坐标的节点，并获知一个未知坐标的节点与它们之间的距离，就可以计算出未知节点的坐标。所以在本系统中，通过在施工范围内布设一些位置固定的参考节点，让它们和安全帽的CC2530核心板2通信，获取相互之间的距离，就可以计算出安全帽的具体坐标，也就达到对佩戴人员定位的目的。定位后的坐标可以通过ZigBee网络发送到上位机中，供管理人员查看。

[0028] 佩戴提醒功能是通过LIS3DH芯片实现的，它不需要外部电路，LIS3DH芯片的中断引脚、SDA引脚均与SCL引脚可以直接连接在CC2530核心板2的I/O口上。它的检测原理是：正常人即使保持静止，也会有一定的有规律的震动，LIS3DH芯片可以检测到微小的震动，根据震动情况，就可以判断出该安全帽是否处于被佩戴状态，安全帽被佩戴时根据震动情况也可以判断出人员是在行走还是在静止，可以与不佩戴安全帽而是放置在其他地方的情况区分开来。因为CC2530核心板2具有通信功能且具备存储信息的功能，所以当检测到有在工作时间未佩戴的情况可以发送消息给管理人员，提醒有人员未正确佩戴安全帽。提醒内容包括安全帽ID、佩戴人姓名、安全帽所处位置、佩戴人联系方式等等,佩戴人姓名、联系人方式等参数需要管理软件配合。以上参数通过程序下载时可以存储在CC2530核心板2里的EEPROM里面,需要的时候随时可以读取出来,并通过ZigBee网络发送出去。

[0029] 由于CC2530核心板2具备通信能力，所以可以接受到来自协调器发来的信息，协调器通过网络连接到服务器软件，管理人员能够按照上述链路下发指令到安全帽中的CC2530核心板2中，当要求CC2530核心板2闪烁LED灯时，即实现呼叫提醒。

[0030] 锂离子电池4采用的是电压为3.7V的电池，电池容量约为100maH左右，瞬时最大电流在40mA左右,由于CC2530核心板2的工作并不是连续性的，只有在定位时，与LIS3DH芯片通信时耗电才会达到mA级别，平常待机时耗电量小于10uA，而工作所占时间比例仅为百分之一左右，所以实际耗电量极小。LIS3DH芯片在待机时电流小于20uA，LP2992芯片的耗电量随电流有关，电流越大耗电越大，在本系统中日常电流控制在uA级别，所以锂离子电池4一次充电可以使用数天时间。

[0031] LP2992芯片是低压差稳压芯片，LP2992芯片外围布设有起到稳压作用的LP2992外围电路，LP2992外围电路包括电容C5及电容C6，电容C5与锂离子电池4并联，同时接入到LP2992芯片的电池输入端,电容C6连接在锂离子电池4的正极与LP2992芯片的ByPass引脚之间。该LP2992芯片的降压能力随用电器件的功耗而变化，在本系统中，只要保持500mV的压差就可以保证稳定的输出3.3V电源。

[0032] 当锂离子电池4电量降低到一定程度时，LP2992芯片输出电压也会随着降低，CC2530核心板2内部的A/D转换器可以检测到电源电压降低，当电压低至一定程度时，CC2530核心板2会发送信息给管理人员，提醒使用者在完成工作后要进行充电，保证下次的正常使用。

[0033] 显然，本实用新型适用于建筑工地或者是井下使用，可以更好的管理施工人员对安全帽的佩戴情况，增加工人在工作时的安全性，因此本系统具有很高的推广价值。

[0034] 除上述实施例外，本实用新型还可以由其他实施方式，凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型权利要求的保护范围内。