CN101626491A - 矿用数字可视化安全帽通讯装置 - Google Patents

矿用数字可视化安全帽通讯装置 Download PDF

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Abstract

本发明的主体为矿用数字可视化安全帽,并为其设计了配套的通讯装置。本安全帽的体积和重量与普通的安全帽相当,集成了音视频功能、环境检测功能、无线传输功能。本安全帽能通过其配套的通讯装置将现场的音视频、环境数据即时的传输到地面。音视频功能使井上工作人员可以直观的了解井下情景,以做出更合理的指挥和协助;环境检测功能可以检测工作人员所在地点的瓦斯浓度、氧气含量、温度信息,以保证工作环境的安全,和做出及时分析与决策;无线传输功能将以上数据无线的传输给无线通讯基站。通讯装置可以极大的拓展本安全帽的使用范围,可在未安装或被破坏了通讯设施的井下使用。

Description

矿用数字可视化安全帽通讯装置
技术领域
本发明是一种矿用数字可视化安全帽通讯装置,特别是用于远程协助井下 人员工作和煤矿发生事故时进行可视救援的矿用数字可视化安全帽通讯装置。
背景技术
在矿井救援、协助技术中,可视化技术提高了其效率,给更多落难人员增 加了生命的希望,也提高了生产效率。但是现有技术中, 一方面大都不具备数
字化环境检测和无线功能,不便于携带和使用,功能单一,信号传输难;第二方 面矿井的无线通讯平台无法覆盖井下所有巷道,盲区较多;第三方面此类设备 大都完全依靠矿井的无线通讯平台,当发生事故时,通讯光缆和无线通讯平台 会被破坏,短时间内很难修复,且有不少煤矿并未安装无线通讯,使井上下无 法进行视频和环境参数等信号即时传输。
发明内容
本发明的主体为矿用数字可视化安全帽,并为其设计了配套的通讯装置。矿 用数字可视化安全帽的体积和重量与普通的安全帽相当,集成了音视频功能、 环境检测功能、无线传输功能。数字化安全帽能通过其配套的通讯装置将现场 的音视频、环境数据即时的传输到地面。音视频功能使井上工作人员可以直观 的了解井下情景,以做出更合理的指挥和协助;环境检测功能可以检测工作人 员所在地点的瓦斯浓度、氧气含量、温度信息,以保证工作环境的安全,和做 出及时分析与决策;无线传输功能将以上数据用无线电磁波发射给无线通讯基 站。通讯装置可以使矿用数字可视化安全帽保证了在无线通讯盲区使用,还可在未安装或已安装无线通讯被事故破坏的井下使用。井下工作人员佩戴此矿用 数字可视化安全帽,提高了矿井救援速度和远程协助效率。
矿用数字可视化安全帽内集成了光电耦合器(微型CCD摄像机)、耳麦、气 体传感器、温度传感器、音视频压縮模块、数模DAC、载波调制模块、无线发射 模块(RF)等装置,工作人员在矿井下作业时摄像头随人的视线摄像,耳麦与 井上调度人员进行双工语音通话,各个传感器采集周围的环境信息。视频数据 和双向语音数据通过音视频压縮模块压縮为媒体流后由载波调制模块调制到预 先设定的频段上,气体传感器采集的瓦斯浓度、氧气含量、温度信息数据通过 数模DAC将模拟量数据转换为数字信号由载波调制模块调制到预先设定的频段 上,这些数据同时由无线发射模块放大以无线电磁波的形式发射到周围空间, 无线通讯系统自动接受到信号并传输到井上,通过交换设备和服务器的处理,解 压后的声音图像在多媒体微机即时播放,数字化的环境信息数据被还原为模拟 信号以数字或曲线的形式即时显示在显示屏上。
在通讯装置的无线信号传输方面,本发明设计了四套方案。 第一套方案是利用矿井的无线通讯平台直接进行传输。矿用数字可视化安全
帽可直接利用无线通讯平台,在井下的无线通讯基站无线信号覆盖的区域将矿 用数字可视化安全帽的信号传输到井上,井上工作人员便可以即时看到矿用数 字可视化安全帽所监控的视频和环境数据。
第二套方案是使矿用数字可视化安全帽的信号可以信号盲区发挥作用。由于 井下巷道和弯道较多,很多巷道无线通讯的信号无法覆盖,本发明设计了便携 式一体化无线中继器,从有无线通讯信号到盲区之间安放便携式一体化无线中 继器,便可简单方便的将无线信号中继、放大和延伸到盲区,〜使矿用数字可视 化安全帽的信号可以信号盲区发挥作用使用,其使用的范围大大的增加。第三套方案是在脱离无线通讯平台使用本矿用数字可视化安全帽。很多煤矿 未安装无线通讯,而已安装的煤矿在发生事故时无线通讯会受到破坏,井下没 有无线信号可用,本发明设计了载波信号传输设备,利用井上下现有的电话线 网络,在井上端连接一个载波信号传输器,井下端连接一个载波信号传输基站, 即可在井下发射无线信号将数据传输到地面。
第四套方案是用便携式一体化无线中继器将载波信号传输基站的无线信号 延伸,使井下无基站、无电话线的巷道可以使用矿用数字可视化安全帽。
本发明的优越性在于不但在安全帽中集成了音视频通讯装置和数字化环境 检测装置,而且对信号传输进行了多线路设计,使矿用数字可视化安全帽在任 何情况下都可以发挥,使井上工作人员可以通过无线通讯平台和网络对井下实 施救援和协助指挥,并且帽内的数字化环境检测装置保证了工作人员本身的安 全。
附图说明
图1:矿用数字可视化安全帽构造图 图2:利用无线通讯基站传输数据原理图
图3:利用无线通讯基站和便携式一体化无线中继器传输数据原理图 图4:利用载波信号传输设备传输数据原理图
图5:利用载波信号传输设备和便携一体化无线中继器传输数据原理图
图中标号注释:
1、 摄像头
2、 耳麦
3、 音视频压縮模块4、 气体传感器
5、 温度传感器
6、 数模DAC
7、 载波调制模块
8、 无线发射模块
9、 矿用数字可视化安全帽(在原理图中简称为安全帽)
10、 无线通讯基站
11、 软件和服务器
12、 便携式一体化无线中继器
13、 载波信号传输基站
14、 载波信号传输器
具体实施方式
请参阅附图所示,进一步阐述本发明。
矿用数字可视化安全帽的构造为摄像机1、耳麦2、音视频压縮模块3、气 体传感器4、温度传感器5、数模DAC6、载波调制模块7和无线发射模块8。其 工作原理为摄像机1和话筒2将音视频信号通过音视频压縮模块3压縮为媒体 流后由载波调制模块7调制到预先设定的频段上,气体传感器4和温度传感器5 通过数模DAC6将模拟信号转换为数字信号,也由载波调制模块调制到预先设定 的频段上,这些数据同时由无线发射模块放大以无线电磁波的形式发射到周围 空间,无线通讯基站IO自动接收电磁波信号并传输到井上的软件和服务器系统 11。
信号传输到井上后软件和服务器系统将音视频信号解压,在多媒体微机上即 时播放,数字化环境信息数据被还原为模拟信号以数字或曲线的形式即时显示在显示屏上。
参阅图2,井下无线通讯基站10可正常使用时,矿用数字可视化安全帽9 的数据可直接通过它传输到地面的软件和服务器系统11。
参阅图3,井下无线通讯基站无法覆盖的信号盲区,可在中间加便携式一体 化无线中继器12,将无线信号中继、放大和延伸后,在原来的盲区也可以使用 矿用数字可视化安全帽9,其使用的范围大大的增加了。
参阅图4,在井下无线通讯基站10不能正常使用时,可利用载波信号传输 器14和载波信号传输基站13,用电话线将两个设备连接,载波信号传输基站 13即可传输矿用数字可视化安全帽9的无线信号。
参阅图5,在井下无线通讯基站9不能正常使用且不便安装电话线的地点, 可用电话线连接载波信号传输器14和载波信号传输基站13后传输有线部分的 信号,并使用便携式一体化无线中继器12,将无线信号中继、放大和延伸后, 和矿用数字可视化安全帽通讯9。

Claims (4)

1.一种矿用数字可视化安全帽通讯装置,包括数字可视化安全帽、无线中继器、载波信号传输器、载波信号传输基站、软件和服务器系统等几部分。本系统便于安装,设备便于携带,更有利于应急救援、设备协助检修和现场协调指挥,同时还可以检测环境参数。其特征是:数字可视化安全帽可将其采集的视频信息、环境参数信息以无线电磁波的形式发射给矿井的无线通讯平台的基站并传到井上,经软件和服务器系统的处理在多媒体微机上即时显示出来,并可以传输音频信号使井上和井下人员通话,设备便于携带安装,可实现井上对井下人员动态监控指挥和周边环境检测。
2. 根据权利要求1所述的矿用数字可视化安全帽通讯装置,其特征是:在矿井 下未安装无线通讯基站的盲区巷道,使用便携式一体化无线中继器将盲区的数 字可视化安全帽的无线信号中继到有无线通讯基站信号覆盖的区域,使得矿用 数字可视化安全帽使用范围大大增加。
3. 根据权利要求l所述的矿用数字可视化安全帽通讯装置,其特征是:由于其 恢复难度较高,可以利用现有的电话线路,使用载波信号传输设备实现矿用数 字可视化安全帽与地面数据的传输,使其在紧急条件下仍然可以发挥作用。
4. 当矿井下无线通讯平台的基站和光纤因事故受到破坏时,可同时使用便携式 载波信号传输设备和一体化无线中继器,有效延长信号覆盖距离,使矿用数字 可视化安全帽发挥作用。
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