本發明涉及電場信號采集和通信技術領域，特別涉及一種帶有電場分布顯示的智能安全帽。

背景技術：

現有技術中常用的近電報警裝置的產品，如腕式報警器，是一種類似于手表的裝置佩戴在檢修人員的手腕部位，只能進行定性的報警，并且報警的準確性不高，經常出現誤報，還有一種是安裝在安全帽上的近點報警裝置，同樣存在這樣的問題。

簡而言之，現有技術中沒有一款產品能夠給使用者展現周圍存在的電場分布，以及讓使用者能夠了解周圍電場分布情況的裝置。

技術實現要素：

本發明提供一種帶有電場分布顯示的智能安全帽，用于解決現有技術中的近電報警裝置產品報警準確率低，誤報頻率高，不能直觀的將使用者周圍存在的電場分布告知使用者，可用性較差的技術問題。

本發明實施例提供一種帶有電場分布顯示的智能安全帽，包括：

基于電場的差分對電極的近電報警裝置，帶有顯示屏的智能眼鏡和安全帽；

所述近電報警裝置，所述智能眼鏡與所述安全帽三者之間相互連接；

所述近電報警裝置，用于在所述安全帽靠近電場時，采集電場信息，并將采集到的所述電場信息傳輸到所述智能眼鏡上；

所述智能眼鏡，用于根據所述電場信息顯示電場分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周圍環境的電場情況；

所述近電報警裝置，還用于根據采集到所述電場信息分析所述電場的特征電壓等級，并當所述電場的特征電壓等級超過報警閾值時，進行報警。

本發明實施例提供的方案中，采用基于工頻電場的差分對電極的近電報警裝置，帶有顯示屏的智能眼鏡和安全帽三者相互連接的結構，通過近電報警裝置，用于在所述安全帽靠近電場時，采集電場信息，并將采集到的所述電場信息傳輸到所述智能眼鏡上，以及用于根據采集到所述電場信息分析所述電場的特征電壓等級，并當所述電場的特征電壓等級超過報警閾值時，進行報警。；所述智能眼鏡，用于根據所述電場信息顯示電場分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周圍環境的電場情況的技術手段，解決了現有技術中的產品，無法對變電站特征電壓等級和對周圍存在的工頻電場有一個準確的識別，誤報現象嚴重，不能直觀的將使用者周圍存在的電場分布告知使用者的技術問題，進而實現了可以通過基于電場的差分電極對電場的電壓級別進行準確識別，并將周圍電場分布情況通過顯示屏直接顯示出來，同時可以和可穿戴設備眼睛進行互聯，實現更多的通信方式的技術效果。

可選的，所述近電報警裝置包括多個工頻電場采集電極；

所述每個工頻電場采集電極包括四個部分，分別是表面電極，絕緣介質，取樣電容和襯底電極。

可選的，所述表面電極和所述襯底電極選擇銅箔作為導電采集材料；所述絕緣介質采用塑料作為絕緣材料；所述取樣電容采用低漏電的陶瓷電容作為取樣材料。

可選的，還包括內襯層；

所述多個工頻電場采集電極均勻的分布在所述內襯層的前后左右四個面上，并通過構建成差分電極對的方式來對所述電場的特征電壓等級識別。

可選的，所述近電報警裝置還包括：控制電路板；所述控制電路板與所述差分電極對連接；

所述控制電路板包括：放大調理電路，濾波放大電路，MCU控制器，語音模塊，報警指示燈和電路端通信模塊；

所述差分電極對接入所述放大調理電路，所述放大調理電路與所述濾波放大電路連接，所述濾波放大與所述MCU控制器連接，所述MCU控制器分別與所述語音模塊，報警指示燈和所述電路端通信模塊相連接。

可選的，所述電路端通信模塊為電路端無線通信模塊，用于與所述智能眼鏡通過無線連接通信。

可選的，所述智能眼鏡包括：用于顯示周圍環境的電場情況的顯示屏，MCU控制器，眼鏡端通信模塊和電源管理裝置；

所述顯示屏與所述MCU控制器連接，所述MCU控制器分別與所述眼鏡端通信模塊和所述電源管理裝置連接。

可選的，所述眼鏡端通信模塊為眼鏡端無線通信，用于與所述近電報警裝置通過無線連接進行通信。

可選的，所述電場為工頻電場。

可選的，所述采集電場信息包括對所述電場的交流電信號進行采樣。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為本發明實施例一中提供的一種帶有電場分布顯示的智能安全帽結構示意圖；

圖2為本發明實施例二中提供的具體應用場景的示意圖；

圖3為本發明實施例二中提供的工頻電場采集電極300的結構示意圖；

圖4為本發明實施例二中提供的差分對電極分布的結構示意圖；

圖5為本發明實施例二中提供的控制電路板103的結構示意圖；

圖6為本發明實施例二中提供的智能眼鏡20的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例一

本發明實施例提供一種帶有電場分布顯示的智能安全帽，如圖1所示，該智能安全帽包括：基于電場的差分對電極的近電報警裝置10，帶有顯示屏的智能眼鏡20和安全帽30；所述近電報警裝置10，所述智能眼鏡20與所述安全帽30三者之間相互連接。該相互連接可以是有線連接，也可以是無線連接，可以是直接連接，也可以是間接連接。

所述近電報警裝置10，用于在所述安全帽30靠近電場時，采集電場信息，并將采集到的所述電場信息傳輸到所述智能眼鏡20上；

其中，可選的，所述電場為工頻電場(工頻電場：工頻又稱電力頻率。工頻的特點是頻率低、波長長。我國工頻是50赫(Hz)，波長是6000千米(Km))；

可選的，所述采集電場信息包括對所述電場的交流電信號進行采樣。

所述智能眼鏡20，用于根據所述電場信息顯示電場分布，以提醒所述安全帽30的佩戴者周圍環境的電場情況；

所述近電報警裝置10，還用于根據采集到所述電場信息分析所述電場的特征電壓等級，并當所述電場的特征電壓等級超過報警閾值時，進行報警。

本發明實施例提供的方案中，采用基于工頻電場的差分對電極的近電報警裝置，帶有顯示屏的智能眼鏡和安全帽三者相互連接的結構，通過近電報警裝置，用于在所述安全帽靠近電場時，采集電場信息，并將采集到的所述電場信息傳輸到所述智能眼鏡上，以及用于根據采集到所述電場信息分析所述電場的特征電壓等級，并當所述電場的特征電壓等級超過報警閾值時，進行報警。；所述智能眼鏡，用于根據所述電場信息顯示電場分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周圍環境的電場情況的技術手段，解決了現有技術中的產品，無法對變電站特征電壓等級和對周圍存在的工頻電場有一個準確的識別，誤報現象嚴重，不能直觀的將使用者周圍存在的電場分布告知使用者的技術問題，進而實現了可以通過基于電場的差分電極對電場的電壓級別進行準確識別，并將周圍電場分布情況通過顯示屏直接顯示出來，同時可以和可穿戴設備眼睛進行互聯，實現更多的通信方式的技術效果。

可選的，所述近電報警裝置20包括多個工頻電場采集電極；

所述每個工頻電場采集電極包括四個部分，分別是表面電極，絕緣介質，取樣電容和襯底電極。

可選的，所述表面電極和所述襯底電極選擇銅箔作為導電采集材料；所述絕緣介質采用塑料作為絕緣材料；所述取樣電容采用低漏電的陶瓷電容作為取樣材料。

可選的，該智能安全帽還包括內襯層40；相應的，所述多個工頻電場采集電極均勻的分布在所述內襯層的前后左右四個面上，并通過構建成差分電極對的方式來對所述電場的特征電壓等級識別。

其中，特征電壓等級：指的是國內變電站特有的電壓等級，例如：10kV,35kV,110kV,220kV,

可選的，所述近電報警裝置還包括：控制電路板；所述控制電路板與所述差分電極對連接；

所述控制電路板包括：放大調理電路，濾波放大電路，微控單元(Microcontroller Unit，MCU)控制器，語音模塊，報警指示燈和電路端通信模塊；

所述差分電極對接入所述放大調理電路，所述放大調理電路與所述濾波放大電路連接，所述濾波放大與所述MCU控制器連接，所述MCU控制器分別與所述語音模塊，報警指示燈和所述電路端通信模塊相連接。

可選的，所述電路端通信模塊為電路端無線通信模塊，用于與所述智能眼鏡通過無線連接通信。

可選的，所述智能眼鏡包括：用于顯示周圍環境的電場情況的顯示屏，MCU控制器，眼鏡端通信模塊和電源管理裝置；

所述顯示屏與所述MCU控制器連接，所述MCU控制器分別與所述眼鏡端通信模塊和所述電源管理裝置連接。

可選的，所述眼鏡端通信模塊為眼鏡端無線通信，用于與所述近電報警裝置通過無線連接進行通信。

具體而言，近電報警裝置10采用包括內襯，內襯上布設有針對工頻電場設計的工頻電場采集電極，然后將內襯集成在安全帽30內，同時和智能眼鏡20進行集成，智能安全帽跟智能眼鏡20進行數據交互(具體請參照圖4)，將探測到的電場信息發送到智能眼鏡20上，在眼鏡上進行數據顯示和檢測。

安全帽30內每個工頻電場采集電極采用上下兩層平板電極設計方法，在電極內部集成一個采集用的電容器，用來對工頻電場的交流電信號進行采樣。具體實施方式見圖3所示的工頻電場采集電極300。

為了對電場的特征電壓等級進行識別，本發明實施例中，將多個工頻電場采集電極均勻的分布在內襯的四個面上。通過構建差分對電極的方式來布置在內襯上，具體實施方式見圖4所示的差分對電極分布圖。

同時通過對差分電極上的電信號進行采集，通過特定的計算方法對信號分析求得電壓等級，識別出特征帶電導線距離。特征帶電導線是指在特征電壓等級下導線上的帶電情況。

實施例二

本發明實施例具體結合佩戴智能安全帽的應用場景為例，提供一種帶有電場分布顯示的智能安全帽方案，如圖2所示，在該方案中工作人員佩戴有本實施例提供的帶有電場分布顯示的智能安全帽5在進行現場作業，在接近高壓帶電體或者是在帶電間隔中進行作業，該智能安全帽5可以有效的保護工作人員安全。

例如：作業人員佩戴有智能安全帽5，在接到通知后來到現場進行作業，當工作強度比較大的時候，由于疲勞往往會誤入帶電間隔進行作業，此時，安全帽5馬上就能檢測出該間隔內是否是高壓電存在，通過三個電極對人體周圍分布的電場進行平均計算，避免因為單電極跳變造成的誤報警。

第一步：當工作人員甲進去工作區域，此時他應該工作在停電間隔1；

第二步：但是甲此時由于疏忽選擇沒有選擇正確的路線3而是選擇了錯誤的路線4進度帶電間隔2；

第三步：當甲靠近帶電間隔2，安全帽5出現報警，同時為了能夠讓使用者能夠更加充分的了解到周圍的電場環境，通過短距無線通信將數據傳輸到佩帶者的智能眼鏡上，智能眼鏡上采用可顯示的顯示屏，可以將使用者周圍的電場情況，分布圖投影在眼鏡上，甲意識到自己的失誤退出危險區間。

針對上述的應用場景實例，本實施例具體介紹該智能安全帽5。如圖1所示，包括：基于電場的差分對電極的近電報警裝置10，帶有顯示屏的智能眼鏡20和安全帽30；所述近電報警裝置10，所述智能眼鏡20與所述安全帽30三者之間相互連接。

所述近電報警裝置10，用于在所述安全帽靠近電場時，采集電場信息，并將采集到的所述電場信息傳輸到所述智能眼鏡20上；以及用于根據采集到所述電場信息分析所述電場的特征電壓等級，并當所述電場的特征電壓等級超過報警閾值時，進行報警。

所述智能眼鏡20，用于根據所述電場信息顯示電場分布，以提醒所述安全帽的佩戴者周圍環境的電場情況；

其中具體而言，所述近電報警裝置10包括多個工頻電場采集電極300。該采集電極300如圖3所示，包括：采集電極分為四個部分，31表示表面電極，32表示絕緣介質，33表示取樣電容，34表示襯底電極。其中31和34的材料選擇銅箔作為導電采集材料，32采用塑料作為絕緣材料，33中采用低漏電的陶瓷電容作為取樣材料。

可選的，該智能安全帽5還包括內襯層40，該內襯層40也可以認為是智能安全帽5的一部分，內襯層40位于安全帽40內部，其大小與安全帽40相適應，并連接；相應的，多個工頻電場采集電極300均勻的分布在所述內襯層40的前后左右四個面上，并通過構建成差分電極對的方式來對所述電場的特征電壓等級識別。具體而言，如圖4所示，

圖4所示的為采集電極300構成的差分對電極分布圖，該圖由高側電極(也是工頻電場采集電極300)301，低側電極(也是工頻電場采集電極300)302，內襯40三部分組成，將高側電極301和低側電極302安裝在內襯40上邊，同樣的結構分部在內襯40前后左右四個面上，301,302分別組成差分對，20為智能眼鏡，103為近電報警裝置10的控制電路板。

其中，控制電路板103，如圖5所示，包括：電極51和52，均采用差分電極對，即由采集電極300組成；放大調理電路53和55；濾波放大電路54和56，用于對采集到的微弱電流信號進行濾波和放大供后級電路進行采樣；微控制器MCU57，無線通信模塊58，語音通信模塊59，報警指示燈510。

導電電極51和52分別接入放大調理電路53和55，放大調理電路53和55分別對應接入濾波放大器54和56，然后接入微控制器57，微控制器57和語音通信模塊59連接，微控器57與報警指示燈510連接，微控制器87與無線通信模塊58連接。

其中，智能眼鏡30，如圖6所示，包括：用于顯示周圍環境的電場情況的顯示屏62；MCU控制器61，用于管理顯示屏和無線通信模塊；無線通信模塊(眼鏡端通信模塊)63，用于接收近電報警裝置10發送來的電場相關信息；電源管理裝置64，用于管理智能眼鏡的電源能耗。

所述顯示屏與所述MCU控制器連接，所述MCU控制器分別與所述眼鏡端通信模塊和所述電源管理裝置連接。

本實施例提供的方案中，具有將電場信號采集，然后通過無線的方式將數據傳輸給智能眼鏡，同時在智能眼鏡上顯示使用者周圍的電場信號的技術效果。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器和光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。