浅谈多功能防护安全帽设计

摘要：目前电力工人现场工作携带工具较多，而通讯、照明度在工作中必不可少，安全施工更是工作中的重点。文章旨在研究、发明一种集成防护、照明、通讯功能的安全帽，既减轻施工中的不便利，又可以增强防护安全。

关键词：安全帽；2.4G语音多方通话；近电感应；LED照明

中图分类号：TD793 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0037-02

1 概述

1.1 电力安全生产现状

目前，电力施工人员在现场工作存在如下缺陷：

1.1.1 使用手持式对讲机或手机，在施工过程中不便于接听。

1.1.2 从重量上和数量上以及工作的便利性方面来说，对讲机和手机的携带不方便。

1.1.3 遇夜间或在明亮度不足的现场作业，工作存在照明困难。

1.1.4 没有有点预警的个人防护产品功能。

1.1.5 录音笔的使用仅局限于班前班后会，没有施工全过程录音功能。

1.2 课题研究的意义

实现了佩戴人员多向通话，现场工作连续、完整录音；具备灵敏可靠的有电报警、来电告知功能，提高了电力工人防触电预警能力；可提供明亮工作环境，且产品具有小型化、轻质化以及便于携带的特点，可充分满足安全及防护要求。

2 系统总体方案的设计

2.1 总体结构

多功能安全帽由安全帽、照明灯、近电报警器、无线主机、无线通话机组成，如图1所示。

2.2 各项功能设计

通话系统采用2.4G无线技术，其频段处于2.405～2.485GHz（科学、医药、农业）之间，所以简称为2.4G无线技术。这个频段里是国际规定的免费频段，而且2.4G无线技术不同于之前的27MHz无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27MHz有着绝对的优势。综合2.4G、蓝牙以及27MHz这三种常用的无线传输技术，2.4G有着自己独到的优势所在。

图1

自动录音功能、有声自动录音，配备USB接口，可拷贝至硬盘保存，不间断录音时长不少于8小时（根据存储空间大小确定）。测试参数如下：

存储容量：2GB

播放性能：线性PCM（WAV）44.1/48/96kHz 16

信噪比：93dB以上（1kHz IHF-A）24bit 时

频率范围：22.05kHz：20～10000Hz（0～2dB）

图2 照明系统

多功能安全帽照明特性测试参数：

测试条件额定电压/3.7V 工作电流

工作电压≥3.7V 点灯持续时间/h≥10

照度/lx≥1800刚开灯、距灯1m处

光源电流/mA≤200

电源电压3.7V

近电报警使用近电报警专用模块实现功能。五段式电压等级选择性有电报警装置集成，可根据不同工作环境在220/380、10kV、35kV、110kV、220kV之间选择。感应距离设定为安全距离范围内。

3 电路的设计与计算

3.1 2.4G无线发射控制系统的设计

2.4G无线核心芯片采用LT8900，LT8900是一款低成本、高集成度的2.4GHz的无线收发芯片，片上集成发射机、接收机、频率综合器、GFSK调制解调器。发射机支持功率可调，接收机采用数字扩展通信机制，搭配少数被动器件共同组成多方通话系统。

3.2 录音电路设计

录音使用一款名为NV020S的录音控制芯片，它是一款高音质、长秒数的语音模块，支持单片机串口控制。可根据外部存储器录音10～480分钟。

4 系统调试

在器件焊接好后我们先进行硬件调试和电源模块调试：依据电源模块电路图把元器件焊接好之后，仔细检查元器件是否焊接有误、电路板是否存在虚焊或焊渣短路等现象，检查无误后，将各设备依次通电调试。

4.1 2.4G无线通话的调试

打开2.4G无线主机电源，打开3台无线分机电源，使用麦克风及耳机进行通话试验，主机与3台无线分机可以互相通话，语音清晰，将3台无线分机远离主机100～200m处进行通话测试。调试到语音清晰即可。

4.2 录音功能的调试

语音功能设计在无线通话主机中，打开2.4G无线主机电源，打开3台无线分机电源，使用麦克风及耳机进行通话，测试通话10分钟后，使用USB数据线连接主机到计算机上，检查存储器中有新录制的语音文件，打开后检查通话录音内容正常。

4.3 照明功能的调试

将内置电池充满电，打开照明开关，检查1m处灯光亮度是否正常，检查灯体上下活动可调节。

4.4 近电报警功能的调试

近电报警测试。打开近电报警开关，档位调整到220V，将近电报警接近220V交流电，近电报警应有“滴滴滴”的报警声，调至10kV、35kV、110kV各档位，在电力现场测试，超过安全距离可发生报警声。

5 结语

该产品于2012年12月通过了基础试验，产品各项性能指标均能达到试验要求，产品效果和功能作用均达到设计要求。和目前国内外现有的安全帽相比较，不论是功能作用等方面都有明显的优势。本次开发的多功能安全帽是创新设计的一种新型功能产品，可有效提升工作效率，解放双手，减轻工作组成员工作现场负担，并具备一定安全防护功能的多功能集成产品，是保证电网安全运行的必选产品功能。

参考文献

[1] 张宏瑞.单片机原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[2] 龙脉工作室.单片机C语言入门[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[3] 邹逢兴.集成模拟电子技术[M].北京：电子工业出版社，2005.

[4] 韩广兴，等.电子元器件与实用电路基础[M].北京：电子工业出版社，2005.

[5] 臧春华.电子线路设计与应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者简介：肖明东（1984―），男，供职于国网湖北省电力公司襄阳供电公司，研究方向：技术研发及管理。