(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221093962 9.7 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 西安建筑科技大 学 地址 710055 陕西省西安市碑林区雁塔路 13号 (72)发明人 段中兴　李天册　尚旭东　陈炳生　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 房鑫 (51)Int.Cl. A42B 3/04(2006.01) A42B 3/30(2006.01) G08B 21/24(2006.01) G08B 25/08(2006.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种嵌入式的物联网智能头盔、 智能系统工 作方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于嵌入式的物联网智 能头盔， 属于驾驶安全护具领域， 行驶前传感器 模块采集数据， 驾驶时GPS定位模块采集驾驶速 度及实时定位并传输 给STM32控制器模块， S TM32 控制器模块判断驾驶人是否正常驾驶； SIM868通 信模块接入电话、 拨出电话并向紧急联系人发送 事故发生地点， 语音交互模块播报所接收信息； ESP8266通讯模块将数据发送至阿里云IOT应用 开发平台。 树莓派控制器模块通过摄像头模块采 集驾驶人行驶路况视频， 将视频保存或上传到阿 里云IOT应用开发平台。 本发明极大的提升了驾 驶状态检测的功能性， 能感知驾驶人的状态， 规 范了驾驶行为， 增加了人机交互功能， 并在发生 交通事故时大 大减少救援等待时间。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115299666 A 2022.11.08 CN 115299666 A 1.一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 包括： 传感器模块、 GPS定位模块(4)、 通 信模块、 语音交互模块(6)、 通讯模块、 供电模块(8)、 摄像头模块(9)、 第一控制器模块、 第二 控制器模块、 蓝牙模块(12)和开关模块(13)； 所述传感器模块用于采集数据并传输给第一控制器模块； 所述GPS定位模块(4)用于采集驾驶速度及实时定位并将数据发送至第一控制器模块； 所述通信模块用于 接入电话、 拨 出电话， 以及向紧急联系人发送事故地 点信息； 所述语音交 互模块(6)用于语音播报第一控制器模块传输的信息； 所述通讯模块用于将第一控制器模块收集到的信息发送至阿里云IOT应用开发平台； 所述供电模块(8)用于提供电能； 所述摄像头模块(9)用于拍摄路况并传输 到第二控制器模块； 所述第二控制器模块用于在检测到事故标志位被置位 时， 将发生交通事故时的驾驶视 频上传到阿里云IOT应用开发平台； 所述第一控制器模块用于接收传感器模块输出的参数， 根据参数判断驾驶人状况并置 位标志位； 设置语音交 互模块(6)词条及模式， 并将判断结果传输给语音交 互模块(6)； 所述蓝牙模块(12)用于连接第一控制器模块与下位机； 所述开关模块(13)用于控制供电模块(8)的通断。 2.根据权利要求1所述的一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 所述传感器模块 包括： 薄膜式压力传感器模块(1)、 酒精检测传感器模块(2)和六轴加速度传感器模块(3)； 所述薄膜式压力传感器模块(1)用于检测头盔佩戴压力值； 所述酒精检测传感器模块(2)用于检测驾驶 者呼出气体所含酒精浓度值； 所述六轴加速度传感器模块(3)用于采集加速度与摆动幅度， 进而分析得到头盔倾斜 角度。 3.根据权利要求2所述的一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 所述薄膜式压力 传感器模块(1)设置在头盔内侧顶部； 酒精检测传感器模块(2)设置在头盔外侧， 位于驾驶 人佩戴后的下巴处； 六轴加速度传感器模块(3)设置在头盔顶部 。 4.根据权利要求1所述的一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 所述供电模块 (8)为传感器模块、 GPS定位模块(4)、 通信模块、 语音交互模块(6)、 通讯模块、 摄像头模块 (9)、 第一控制器模块、 第二控制器模块和蓝牙模块(12)提供电能。 5.根据权利要求1所述的一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 所述第 二控制器 模块上设置有WiFi模块， 第二控制器模块通过WiFi模块将数据上传到阿里云IOT应用开发 平台。 6.根据权利要求1所述的一种嵌入式的物联网智能头盔， 其特征在于， 所述GPS定位模 块(4)设置在面罩与头盔的连接处， 通信模块和通讯模块均设置在头盔的后方， 语音交互模 块(6)设置在头盔内前侧方， 供电模块(8)设置在头盔顶部， 摄像头模块(9)设置在供电模块 (8)上， 第一控制器模块、 第二控制器模块、 蓝牙模块(12)和开关模块(13)设置在头盔后方， 位于头盔内侧。 7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种嵌入式的物联网智能头盔的智能系统工作 方法， 其特 征在于， 包括： 打开开关模块(13)， 供电模块(8)开始供电； 系统初始化；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115299666 A 2传感器模块采集数据并传输 至第一控制器模块； 第二控制器模块初始化， 与其连接的摄 像头模块(9)初始化并开始 记录； 通信模块接入网络； 第一控制器模块 根据传感器模块采集的数据判断驾驶人状况并置位标志位； 第一控制器模块将收集的数据源上传阿里云IOT应用开发平台。 8.根据权利要求7所述的一种嵌入式的物联网智能头盔的智能系统工作方法， 其特征 在于， 所述传感器模块包括： 薄膜式压力传感器模块(1)、 酒精检测传感器模块(2)和六轴加 速度传感器模块(3)； 第一控制器模块根据传感器模块采集的数据判断驾驶人状况并置位 标志位具体如下： 头盔佩戴检测： 第一控制器模块板载ADC将薄膜式压力传感器模块(1)输入的头盔的压力参数的模拟 量转换成数字量， 并与预设阈值对比； 若压力参数 大于预设阈值， 则识别为 正确佩戴头盔； 若压力参数小于预设阈值， 则置位佩戴标志位； 饮酒检测： 第一控制器模块板载ADC将酒精检测传感器模块(2)输入的酒精含量的模拟量转换成 数字量， 并与预设阈值对比； 若数字量大于预设阈值， 则判定为酒驾； 若数字量小于预设阈值， 则判定为 正常驾驶； 驾驶速度检测与GP S定位： 第一控制器模块 解析GPS定位模块(4)发送的驾驶速度及实时定位数据； 在系统内建立数组缓冲区， 解析、 提取GP S字段， 得到佩戴者的经纬度信息； 骑行姿态检测： 第一控制器模块读取六轴加速度传感器模块(3)中的陀螺仪数据和加速度计数据， 转 化为欧拉角输入姿态判断函数； 当倾斜角度变化大于预设阈值时， 识别为驾驶人发生交通事故， 并置位事故标志位； 当倾斜角度变化小于预设阈值时， 识别为驾驶人正常驾驶， 循环采集骑行姿态数据并 进行硬件解 算； STM32控制器 检测标志位： 检测佩戴标志位是否被置位； 当佩戴标志位被置位时， 语音交互模块(6)进行语音播报， 提醒驾驶人未佩戴头盔， 且 控制下位机切断行 车电源， 禁止驾驶； 当佩戴标志位没有被置位时， 检测酒驾标志位是否被置位； 当酒驾标志位被置位时， 语音交互模块(6)进行语音播报， 提醒驾驶人检测到饮酒， 且 控制下位机切断行 车电源， 禁止驾驶； 当酒驾标志位没有被置位时， 检测事故标志位是否被置位； 当事故标志位被置位时， 语音交互模块(6)进行语音播报， 提醒驾驶人检测到发生事 故， 系统即将自动报警， 询问驾驶人 是否取消报警； 语音交互模块(6)识别驾驶人口令；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115299666 A 3