淺談多功能防護安全帽設計

肖明東　孫煒

摘要：目前電力工人現場工作攜帶工具較多，而通訊、照明度在工作中必不可少，安全施工更是工作中的重點。文章旨在研究、發明一種集成防護、照明、通訊功能的安全帽，既減輕施工中的不便利，又可以增強防護安全。

關鍵詞：安全帽；2.4G語音多方通話；近電感應；LED照明

中圖分類號：TD793 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）32-0037-02

1 概述

1.1 電力安全生產現狀

目前，電力施工人員在現場工作存在如下缺陷：

1.1.1 使用手持式對講機或手機，在施工過程中不便于接聽。

1.1.2 從重量上和數量上以及工作的便利性方面來說，對講機和手機的攜帶不方便。

1.1.3 遇夜間或在明亮度不足的現場作業，工作存在照明困難。

1.1.4 沒有有點預警的個人防護產品功能。

1.1.5 錄音筆的使用僅局限于班前班后會，沒有施工全過程錄音功能。

1.2 課題研究的意義

實現了佩戴人員多向通話，現場工作連續、完整錄音；具備靈敏可靠的有電報警、來電告知功能，提高了電力工人防觸電預警能力；可提供明亮工作環境，且產品具有小型化、輕質化以及便于攜帶的特點，可充分滿足安全及防護要求。

2 系統總體方案的設計

2.1 總體結構

多功能安全帽由安全帽、照明燈、近電報警器、無線主機、無線通話機組成，如圖1所示。

2.2 各項功能設計

通話系統采用2.4G無線技術，其頻段處于2.405～2.485GHz（科學、醫藥、農業）之間，所以簡稱為2.4G無線技術。這個頻段里是國際規定的免費頻段，而且2.4G無線技術不同于之前的27MHz無線技術，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比27MHz有著絕對的優勢。綜合2.4G、藍牙以及27MHz這三種常用的無線傳輸技術，2.4G有著自己獨到的優勢所在。

圖1

自動錄音功能、有聲自動錄音，配備USB接口，可拷貝至硬盤保存，不間斷錄音時長不少于8小時（根據存儲空間大小確定）。測試參數如下：

存儲容量：2GB

播放性能：線性PCM（WAV）44.1/48/96kHz 16

信噪比：93dB以上（1kHz IHF-A）24bit 時

頻率范圍：22.05kHz：20～10000Hz（0～2dB）

圖2 照明系統

多功能安全帽照明特性測試參數：

測試條件額定電壓/3.7V 工作電流<0.3A 額定容量2Ah

工作電壓≥3.7V 點燈持續時間/h≥10

照度/lx≥1800剛開燈、距燈1m處

光源電流/mA≤200

電源電壓3.7V

近電報警使用近電報警專用模塊實現功能。五段式電壓等級選擇性有電報警裝置集成，可根據不同工作環境在220/380、10kV、35kV、110kV、220kV之間選擇。感應距離設定為安全距離范圍內。

3 電路的設計與計算

3.1 2.4G無線發射控制系統的設計

2.4G無線核心芯片采用LT8900，LT8900是一款低成本、高集成度的2.4GHz的無線收發芯片，片上集成發射機、接收機、頻率綜合器、GFSK調制解調器。發射機支持功率可調，接收機采用數字擴展通信機制，外圍搭配少數外圍被動器件共同組成多方通話系統。

3.2 錄音電路設計

錄音使用一款名為NV020S的錄音控制芯片，它是一款高音質、長秒數的語音模塊，支持單片機串口控制。可根據外部存儲器錄音10～480分鐘。

4 系統調試

在器件焊接好后我們先進行硬件調試和電源模塊調試：依據電源模塊電路圖把元器件焊接好之后，仔細檢查元器件是否焊接有誤、電路板是否存在虛焊或焊渣短路等現象，檢查無誤后，將各設備依次通電調試。

4.1 2.4G無線通話的調試

打開2.4G無線主機電源，打開3臺無線分機電源，使用麥克風及耳機進行通話試驗，主機與3臺無線分機可以互相通話，語音清晰，將3臺無線分機遠離主機100～200m處進行通話測試。調試到語音清晰即可。

4.2 錄音功能的調試

語音功能設計在無線通話主機中，打開2.4G無線主機電源，打開3臺無線分機電源，使用麥克風及耳機進行通話，測試通話10分鐘后，使用USB數據線連接主機到計算機上，檢查存儲器中有新錄制的語音文件，打開后檢查通話錄音內容正常。

4.3 照明功能的調試

將內置電池充滿電，打開照明開關，檢查1m處燈光亮度是否正常，檢查燈體上下活動可調節。

4.4 近電報警功能的調試

近電報警測試。打開近電報警開關，檔位調整到220V，將近電報警接近220V交流電，近電報警應有“滴滴滴”的報警聲，調至10kV、35kV、110kV各檔位，在電力現場測試，超過安全距離可發生報警聲。

5 結語

該產品于2012年12月通過了基礎試驗，產品各項性能指標均能達到試驗要求，產品效果和功能作用均達到設計要求。和目前國內外現有的安全帽相比較，不論是功能作用等方面都有明顯的優勢。本次開發的多功能安全帽是創新設計的一種新型功能產品，可有效提升工作效率，解放雙手，減輕工作組成員工作現場負擔，并具備一定安全防護功能的多功能集成產品，是保證電網安全運行的必選產品功能。

參考文獻

[1] 張宏瑞.單片機原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2] 龍脈工作室.單片機C語言入門[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[3] 鄒逢興.集成模擬電子技術[M].北京：電子工業出版社，2005.

[4] 韓廣興，等.電子元器件與實用電路基礎[M].北京：電子工業出版社，2005.

[5] 臧春華.電子線路設計與應用[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者簡介：肖明東（1984—），男，供職于國網湖北省電力公司襄陽供電公司，研究方向：技術研發及管理。