智能安全帽的研發和在行業中的應用

楊溢

摘 要 在智能設備逐漸普及的今天，大到規模性的集群服務器，小到一支普通的試電筆，都已開啟了智能化的旅程。然而，作為奮戰在一線的普通工人，每天陪伴并保護我們的安全帽在智能化上怎樣才能跟上這個社會前進的腳步呢？

關鍵詞 智能；安全帽；勞保；工器具；研發；應用

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0043-01

1 智能化誕生背景

隨著現代通信技術，計算機網絡技術以及現場總線控制技術的飛速發展，數字化、網絡化和信息化正日益融入人們的生活之中。

2 何謂智能化

智能化，是指由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用。從感覺到記憶再到思維這一過程稱為“智慧”，智慧的結果產生了行為和語言，將行為和語言的表達過程稱為“能力”，兩者合稱“智能”。智能一般具有感知能力、記憶和思維能力、學習能力和自適應能力以及行為決策能力這4個方面的能力。

3 如何讓“智能”在安全帽上實現

談到這個問題，讓我們從智能的4個方面的能力說起。

3.1 感知能力

以鼠標為例，主要由滾球、輥柱和光柵信號傳感器組成。當拖動鼠標時，帶動滾球轉動，滾球又帶動輥柱轉動，裝在輥柱端部的光柵信號傳感器采集光柵信號。傳感器產生的光電脈沖信號反映出鼠標器在垂直和水平方向的位移變化，再通過電腦程序的處理和轉換來控制屏幕上光標箭頭的移動。于是，計算機通過鼠標這一元件獲得了感知能力。通俗的說，各種給計算機或信息設備帶來數據采集的原件即為感知元件。從當前科技來說，各種視頻、音頻采集設備、虹膜掃描設備等均可稱作智能感知原件，通過它們，能讓計算機和信息設備具有感知能力。

3.2 記憶和思維能力

1）記憶能力。以機械硬盤為例，其盤片是以堅固耐用的材料為盤基，將磁粉附著在平滑的鋁合金或玻璃圓盤基上。這些磁粉被劃分成稱為磁道的若干個同心圓，每個同心圓就好像有無數的小磁鐵，它們分別代表著0和1狀態。眾所周知，信息化數據大都以0和1表示，而硬盤，僅僅是所有能存儲0和1這一大類元件的代表之一。通過它們，讓數據得以保存。于是計算機具有了記憶能力。

2）思維能力。對于計算機和其他信息設備而言，所謂的“思維”，即是執行預設的程序代碼。小到獨立的邏輯執行指令，大到操作系統和云系統，通過執行預設的代碼，讓計算機和信息設備具有了思維能力。

3.3 學習能力和自適應能力以及行為決策能力

第三、四個方面的能力放在一起討論，是因為以目前信息化的程度，計算機能獲得這些能力都是通過程序的設定完成的。那既然同為執行程序代碼，為何又單把思維能力分開討論？這之間是有根本的區別的。作為思維能力，僅僅需要根據固有程序判斷邏輯“是”“非”即可，是可以固化而存在的。而學習能力、自適應能力，卻能通過計算機獲取各方面的信息、邏輯更新來改變、完善自身以適應更新的要求。當然，隨之帶來的是決策能力的改變。以普通軟件為例，在每次更新補丁以后，原有由系統決定的啟動/運行和結束/關閉并不會隨補丁的升級而改變，而軟件的功能、作用、執行的效果卻可以隨著補丁的更新而改變。這就不難理解為何同為執行程序，卻有著本質的區別了。

3.4 實現

先前討論了關于計算機的能力，而計算機這一概念，并非是大多數人認為的個人電腦（PC）。現代計算機的概念由約翰·馮·諾依曼提出。而凡是具有運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備的器件均可稱為計算機。以我們最常見、最常用的智能手機為例，其在具有計算機各功能模塊的同時，也具備了智能化的四個能力。而我們如果把計算機的各功能模塊按需拆分、微化、集成，再編寫相應的程序代碼，最后將其整合在普通安全帽上。如此，安全帽就實現了智能。

4 應用

4.1 合理性

要談應用，我們不得不提到在安全帽上集成智能化組件的合理性。眾所周知，作為勞保用品和安全類工器具，安全帽在工程領域可謂地位重要。每一代安全帽的細微改進，均需獲得嚴格審核和各種測試。這些審核和測試是保障安全帽是否安全的重要手段和措施，但同時也給安全帽的“智能化”帶來一定阻礙。但是否在安全帽上實現“智能化”就是不可行的。相信各位都看過美國大片《鋼鐵俠》吧。在這一系列的影片中，相信各位對搭載了“賈維斯”的鋼鐵戰衣和頭盔有著深刻的印象。影片中的頭盔有著全方位的視角和多種智能識別（感知能力）、自帶的存儲容器和基本執行元件（記憶、思維能力）、云端自主學習功能、智能的“賈維斯”和危險階段自我保護功能（學習能力、自適應能力、行為決策能力），如果我們能戴著這樣的一頂頭盔進行工作，我想沒有人會認為這有多不合理。當然，這是科幻；然而，科幻亦是以現實科學作為理論依據的，這和沒有人會在100年前認為人類能登上月球是一個道理。但是人類也并非就是一步登月的，登月的過程也經歷了諸如飛機、導彈等科技作為鋪墊和過渡。同理，在安全帽這一問題上的考量上也并非是一蹴而就的。我們可以在以符合各行業安全規程的情況下，以需求為考量，從而集成各種功能性組件，并編寫各種相應的程序代碼，經過各種檢測，組建起我們各種適應現場的“智能安全帽”。

4.2 應用場景和帶來的改善

1）電力行業。以電力行業為例，日常需要佩戴安全帽的工作過程均包含了各種巡視、錄音、通話、標準化操作、安全監護等。如果在這一領域，智能安全帽將代替各種影、音設備，解放雙手、減少設備的多樣性，降低生產維護成本；將實現各類設備說明書、接線資料的集成，帶來工作的便捷性；將智能的對標準化流程由紙質改善為數據流，帶來工作的效率性；將的對危險場所、不正確的措施和行為進行智能掃描和提醒，帶來工作的安全性等等。

2）建筑行業。以建筑行業為例，亦可包括對施工工藝的掃描，確保工程質量；監督工人的作業行為，提升人員和工程的安全性；查閱各種填料和配比，帶來工作的便捷；掃描各種角度、距離，并智能的提示，提高工作的效率；更由于設備的集成，降低了設備的成本

等等。

3）其他行業。基于智能化，安全帽在按需的前提下，進行功能定制和自主學習，其所能適用的場景不勝枚舉。只需對當前行業做適當的改進，就可以適應該行業的相關需求。

5 發展趨勢

5.1 帽體

由于科技和工藝的改進和新工藝成本的降低，帽體的材質必然會由目前的工程塑料向碳纖維、納米材質方向過渡。而在未來將采用何種材質，目前尚無法估量。

5.2 硬件

1）顯示元件。應用于工程上的帽體，所采用的顯示元件必然是很重要的。目前國際先進的全息顯示技術、穿透式投影技術等均可在不影響佩戴者視野的情況下進行部署。2）其他元件。科技不斷進步，20年前沒人會想到今天的手機在體積如此之小的情況下其性能和功能遠超當時的普通計算機，而我們目前所能實用的其他硬件亦可做到基本不影響佩戴者的舒適感和安全性。而未來的改進必然是當前無法估量的。

6 結論

綜上所述，智能安全帽在工程中具有相當的優勢，而其的應用是完全可行的。而只要我們在研發、制造的環節中控制工藝、成本以及保證其安全性和行業適應性，將可為各行業帶來相當的改善，推動行業的進步和保障人身的安全。endprint