淺談多功能防護(hù)安全帽設(shè)計(jì)

肖明東　孫煒

摘要：目前電力工人現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)。文章旨在研究、發(fā)明一種集成防護(hù)、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(qiáng)防護(hù)安全。

關(guān)鍵詞：安全帽；2.4G語(yǔ)音多方通話；近電感應(yīng)；LED照明

中圖分類號(hào)：TD793 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0037-02

1 概述

1.1 電力安全生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前，電力施工人員在現(xiàn)場(chǎng)工作存在如下缺陷：

1.1.1 使用手持式對(duì)講機(jī)或手機(jī)，在施工過(guò)程中不便于接聽(tīng)。

1.1.2 從重量上和數(shù)量上以及工作的便利性方面來(lái)說(shuō)，對(duì)講機(jī)和手機(jī)的攜帶不方便。

1.1.3 遇夜間或在明亮度不足的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，工作存在照明困難。

1.1.4 沒(méi)有有點(diǎn)預(yù)警的個(gè)人防護(hù)產(chǎn)品功能。

1.1.5 錄音筆的使用僅局限于班前班后會(huì)，沒(méi)有施工全過(guò)程錄音功能。

1.2 課題研究的意義

實(shí)現(xiàn)了佩戴人員多向通話，現(xiàn)場(chǎng)工作連續(xù)、完整錄音；具備靈敏可靠的有電報(bào)警、來(lái)電告知功能，提高了電力工人防觸電預(yù)警能力；可提供明亮工作環(huán)境，且產(chǎn)品具有小型化、輕質(zhì)化以及便于攜帶的特點(diǎn)，可充分滿足安全及防護(hù)要求。

2 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

2.1 總體結(jié)構(gòu)

多功能安全帽由安全帽、照明燈、近電報(bào)警器、無(wú)線主機(jī)、無(wú)線通話機(jī)組成，如圖1所示。

2.2 各項(xiàng)功能設(shè)計(jì)

通話系統(tǒng)采用2.4G無(wú)線技術(shù)，其頻段處于2.405～2.485GHz（科學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)）之間，所以簡(jiǎn)稱為2.4G無(wú)線技術(shù)。這個(gè)頻段里是國(guó)際規(guī)定的免費(fèi)頻段，而且2.4G無(wú)線技術(shù)不同于之前的27MHz無(wú)線技術(shù)，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(duì)的優(yōu)勢(shì)。綜合2.4G、藍(lán)牙以及27MHz這三種常用的無(wú)線傳輸技術(shù)，2.4G有著自己獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)所在。

圖1

自動(dòng)錄音功能、有聲自動(dòng)錄音，配備USB接口，可拷貝至硬盤保存，不間斷錄音時(shí)長(zhǎng)不少于8小時(shí)（根據(jù)存儲(chǔ)空間大小確定）。測(cè)試參數(shù)如下：

存儲(chǔ)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(shí)

頻率范圍：22.05kHz：20～10000Hz（0～2dB）

圖2 照明系統(tǒng)

多功能安全帽照明特性測(cè)試參數(shù)：

測(cè)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(diǎn)燈持續(xù)時(shí)間/h≥10

照度/lx≥1800剛開(kāi)燈、距燈1m處

光源電流/mA≤200

電源電壓3.7V

近電報(bào)警使用近電報(bào)警專用模塊實(shí)現(xiàn)功能。五段式電壓等級(jí)選擇性有電報(bào)警裝置集成，可根據(jù)不同工作環(huán)境在220/380、10kV、35kV、110kV、220kV之間選擇。感應(yīng)距離設(shè)定為安全距離范圍內(nèi)。

3 電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.1 2.4G無(wú)線發(fā)射控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.4G無(wú)線核心芯片采用LT8900，LT8900是一款低成本、高集成度的2.4GHz的無(wú)線收發(fā)芯片，片上集成發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、頻率綜合器、GFSK調(diào)制解調(diào)器。發(fā)射機(jī)支持功率可調(diào)，接收機(jī)采用數(shù)字?jǐn)U展通信機(jī)制，外圍搭配少數(shù)外圍被動(dòng)器件共同組成多方通話系統(tǒng)。

3.2 錄音電路設(shè)計(jì)

錄音使用一款名為NV020S的錄音控制芯片，它是一款高音質(zhì)、長(zhǎng)秒數(shù)的語(yǔ)音模塊，支持單片機(jī)串口控制?？筛鶕?jù)外部存儲(chǔ)器錄音10～480分鐘。

4 系統(tǒng)調(diào)試

在器件焊接好后我們先進(jìn)行硬件調(diào)試和電源模塊調(diào)試：依據(jù)電源模塊電路圖把元器件焊接好之后，仔細(xì)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(xiàn)象，檢查無(wú)誤后，將各設(shè)備依次通電調(diào)試。

4.1 2.4G無(wú)線通話的調(diào)試

打開(kāi)2.4G無(wú)線主機(jī)電源，打開(kāi)3臺(tái)無(wú)線分機(jī)電源，使用麥克風(fēng)及耳機(jī)進(jìn)行通話試驗(yàn)，主機(jī)與3臺(tái)無(wú)線分機(jī)可以互相通話，語(yǔ)音清晰，將3臺(tái)無(wú)線分機(jī)遠(yuǎn)離主機(jī)100～200m處進(jìn)行通話測(cè)試。調(diào)試到語(yǔ)音清晰即可。

4.2 錄音功能的調(diào)試

語(yǔ)音功能設(shè)計(jì)在無(wú)線通話主機(jī)中，打開(kāi)2.4G無(wú)線主機(jī)電源，打開(kāi)3臺(tái)無(wú)線分機(jī)電源，使用麥克風(fēng)及耳機(jī)進(jìn)行通話，測(cè)試通話10分鐘后，使用USB數(shù)據(jù)線連接主機(jī)到計(jì)算機(jī)上，檢查存儲(chǔ)器中有新錄制的語(yǔ)音文件，打開(kāi)后檢查通話錄音內(nèi)容正常。

4.3 照明功能的調(diào)試

將內(nèi)置電池充滿電，打開(kāi)照明開(kāi)關(guān)，檢查1m處燈光亮度是否正常，檢查燈體上下活動(dòng)可調(diào)節(jié)。

4.4 近電報(bào)警功能的調(diào)試

近電報(bào)警測(cè)試。打開(kāi)近電報(bào)警開(kāi)關(guān)，檔位調(diào)整到220V，將近電報(bào)警接近220V交流電，近電報(bào)警應(yīng)有“滴滴滴”的報(bào)警聲，調(diào)至10kV、35kV、110kV各檔位，在電力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，超過(guò)安全距離可發(fā)生報(bào)警聲。

5 結(jié)語(yǔ)

該產(chǎn)品于2012年12月通過(guò)了基礎(chǔ)試驗(yàn)，產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到試驗(yàn)要求，產(chǎn)品效果和功能作用均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。和目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的安全帽相比較，不論是功能作用等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。本次開(kāi)發(fā)的多功能安全帽是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一種新型功能產(chǎn)品，可有效提升工作效率，解放雙手，減輕工作組成員工作現(xiàn)場(chǎng)負(fù)擔(dān)，并具備一定安全防護(hù)功能的多功能集成產(chǎn)品，是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的必選產(chǎn)品功能。

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作者簡(jiǎn)介：肖明東（1984—），男，供職于國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司襄陽(yáng)供電公司，研究方向：技術(shù)研發(fā)及管理。