智能安全帽的研发和在行业中的应用

杨溢

摘 要 在智能设备逐渐普及的今天，大到规模性的集群服务器，小到一支普通的试电笔，都已开启了智能化的旅程。然而，作为奋战在一线的普通工人，每天陪伴并保护我们的安全帽在智能化上怎样才能跟上这个社会前进的脚步呢？

关键词 智能；安全帽；劳保；工器具；研发；应用

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0043-01

1 智能化诞生背景

随着现代通信技术，计算机网络技术以及现场总线控制技术的飞速发展，数字化、网络化和信息化正日益融入人们的生活之中。

2 何谓智能化

智能化，是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用。从感觉到记忆再到思维这一过程称为“智慧”，智慧的结果产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称“智能”。智能一般具有感知能力、记忆和思维能力、学习能力和自适应能力以及行为决策能力这4个方面的能力。

3 如何让“智能”在安全帽上实现

谈到这个问题，让我们从智能的4个方面的能力说起。

3.1 感知能力

以鼠标为例，主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱轉动，装在辊柱端部的光栅信号传感器采集光栅信号。传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。于是，计算机通过鼠标这一元件获得了感知能力。通俗的说，各种给计算机或信息设备带来数据采集的原件即为感知元件。从当前科技来说，各种视频、音频采集设备、虹膜扫描设备等均可称作智能感知原件，通过它们，能让计算机和信息设备具有感知能力。

3.2 记忆和思维能力

1）记忆能力。以机械硬盘为例，其盘片是以坚固耐用的材料为盘基，将磁粉附着在平滑的铝合金或玻璃圆盘基上。这些磁粉被划分成称为磁道的若干个同心圆，每个同心圆就好像有无数的小磁铁，它们分别代表着0和1状态。众所周知，信息化数据大都以0和1表示，而硬盘，仅仅是所有能存储0和1这一大类元件的代表之一。通过它们，让数据得以保存。于是计算机具有了记忆能力。

2）思维能力。对于计算机和其他信息设备而言，所谓的“思维”，即是执行预设的程序代码。小到独立的逻辑执行指令，大到操作系统和云系统，通过执行预设的代码，让计算机和信息设备具有了思维能力。

3.3 学习能力和自适应能力以及行为决策能力

第三、四个方面的能力放在一起讨论，是因为以目前信息化的程度，计算机能获得这些能力都是通过程序的设定完成的。那既然同为执行程序代码，为何又单把思维能力分开讨论？这之间是有根本的区别的。作为思维能力，仅仅需要根据固有程序判断逻辑“是”“非”即可，是可以固化而存在的。而学习能力、自适应能力，却能通过计算机获取各方面的信息、逻辑更新来改变、完善自身以适应更新的要求。当然，随之带来的是决策能力的改变。以普通软件为例，在每次更新补丁以后，原有由系统决定的启动/运行和结束/关闭并不会随补丁的升级而改变，而软件的功能、作用、执行的效果却可以随着补丁的更新而改变。这就不难理解为何同为执行程序，却有着本质的区别了。

3.4 实现

先前讨论了关于计算机的能力，而计算机这一概念，并非是大多数人认为的个人电脑（PC）。现代计算机的概念由约翰·冯·诺依曼提出。而凡是具有运算器、控制器、存储器、输入和输出设备的器件均可称为计算机。以我们最常见、最常用的智能手机为例，其在具有计算机各功能模块的同时，也具备了智能化的四个能力。而我们如果把计算机的各功能模块按需拆分、微化、集成，再编写相应的程序代码，最后将其整合在普通安全帽上。如此，安全帽就实现了智能。

4 应用

4.1 合理性

要谈应用，我们不得不提到在安全帽上集成智能化组件的合理性。众所周知，作为劳保用品和安全类工器具，安全帽在工程领域可谓地位重要。每一代安全帽的细微改进，均需获得严格审核和各种测试。这些审核和测试是保障安全帽是否安全的重要手段和措施，但同时也给安全帽的“智能化”带来一定阻碍。但是否在安全帽上实现“智能化”就是不可行的。相信各位都看过美国大片《钢铁侠》吧。在这一系列的影片中，相信各位对搭载了“贾维斯”的钢铁战衣和头盔有着深刻的印象。影片中的头盔有着全方位的视角和多种智能识别（感知能力）、自带的存储容器和基本执行元件（记忆、思维能力）、云端自主学习功能、智能的“贾维斯”和危险阶段自我保护功能（学习能力、自适应能力、行为决策能力），如果我们能戴着这样的一顶头盔进行工作，我想没有人会认为这有多不合理。当然，这是科幻；然而，科幻亦是以现实科学作为理论依据的，这和没有人会在100年前认为人类能登上月球是一个道理。但是人类也并非就是一步登月的，登月的过程也经历了诸如飞机、导弹等科技作为铺垫和过渡。同理，在安全帽这一问题上的考量上也并非是一蹴而就的。我们可以在以符合各行业安全规程的情况下，以需求为考量，从而集成各种功能性组件，并编写各种相应的程序代码，经过各种检测，组建起我们各种适应现场的“智能安全帽”。

4.2 应用场景和带来的改善

1）电力行业。以电力行业为例，日常需要佩戴安全帽的工作过程均包含了各种巡视、录音、通话、标准化操作、安全监护等。如果在这一领域，智能安全帽将代替各种影、音设备，解放双手、减少设备的多样性，降低生产维护成本；将实现各类设备说明书、接线资料的集成，带来工作的便捷性；将智能的对标准化流程由纸质改善为数据流，带来工作的效率性；将的对危险场所、不正确的措施和行为进行智能扫描和提醒，带来工作的安全性等等。

2）建筑行业。以建筑行业为例，亦可包括对施工工艺的扫描，确保工程质量；监督工人的作业行为，提升人员和工程的安全性；查阅各种填料和配比，带来工作的便捷；扫描各种角度、距离，并智能的提示，提高工作的效率；更由于设备的集成，降低了设备的成本

等等。

3）其他行业。基于智能化，安全帽在按需的前提下，进行功能定制和自主学习，其所能适用的场景不胜枚举。只需对当前行业做适当的改进，就可以适应该行业的相关需求。

5 发展趋势

5.1 帽体

由于科技和工艺的改进和新工艺成本的降低，帽体的材质必然会由目前的工程塑料向碳纤维、纳米材质方向过渡。而在未来将采用何种材质，目前尚无法估量。

5.2 硬件

1）显示元件。应用于工程上的帽体，所采用的显示元件必然是很重要的。目前国际先进的全息显示技术、穿透式投影技术等均可在不影响佩戴者视野的情况下进行部署。2）其他元件。科技不断进步，20年前没人会想到今天的手机在体积如此之小的情况下其性能和功能远超当时的普通计算机，而我们目前所能实用的其他硬件亦可做到基本不影响佩戴者的舒适感和安全性。而未来的改进必然是当前无法估量的。

6 结论

综上所述，智能安全帽在工程中具有相当的优势，而其的应用是完全可行的。而只要我们在研发、制造的环节中控制工艺、成本以及保证其安全性和行业适应性，将可为各行业带来相当的改善，推动行业的进步和保障人身的安全。endprint