CN102646358B - 煤矿模拟自救器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤矿模拟自救器，包括：顶盖、壳体、罐体、设置在罐体顶部的顶部光敏传感器、设置在所述罐体底部的底部光敏传感器、设置在口具上的口具压力传感器、设置在鼻夹上的鼻夹状态传感器、启动模拟供氧组件的启动开关、设置在头带上的头带压力传感器；与上述各个传感器和启动开关相连的控制器，用于分别接收各个传感器发送的感应信号及启动开关产生的电信号，并根据各个信号接收的顺序与预先存储的顺序数据进行比较，并将比较结果输出。本发明的煤矿模拟自救器煤矿模拟自救器，能够实现对矿工下井前的自救器使用的培训功能，并给出相应的考核结果，同时可将考核结果发送到上位系统。

Description

煤矿模拟自救器及控制方法

技术领域

本发明是一种集成环境传感技术和无线传输技术的煤矿模拟自救器，并提供一种对矿工的煤矿自救器培训方法。

背景技术

自救器是井下职工的个人防护装备，是矿井应急逃生系统的重要组成部分，是矿工的生命保障。原煤炭部于1983年专门下发了“煤炭部关于下井人员装备自救器的指令”，对矿工佩带自救器进行了具体的规定；《煤矿安全规程》第10条规定“入井人员必须随身携带自救器”，透过近年来我国发生的多起瓦斯事故发现，除爆炸造成的直接伤害外，由于不能正确佩戴自救器而造成间接死亡也不容忽视。

目前煤矿安全培训中，大、中型煤炭企业基本都能做到对新进工人进行自救器使用的培训，但自救器价格较贵，同时不可重复使用，因此培训过程中，通常由教师讲解自救器的使用及注意事项，职工只能听讲，不能够做到“一人一具”，完整训练，造成工人对自救器使用细节无从知晓。甚至一些小型矿井根本就没有关于自救器的使用教学。工人下井后虽然佩戴自救器，一旦危险出现，并不能有效使用自救器，从而危及生命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种煤矿模拟自救器，以解决现有技术中的各种缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种煤矿模拟自救器，该煤矿模拟自救器至少包括：

顶盖和壳体，用于保护容纳在其中的组件；

罐体，设置在所述壳体中，用于保护容纳在其中的各个部件；

项部光敏传感器，设置在所述罐体顶部，用于感知所述罐体上方可见光亮度；

底部光敏传感器，设置在所述罐体底部，用于感知所述罐体底下可见光亮度；

口具，设置在所述罐体上，用于供使用者含在口中呼吸使用；

口具压力传感器，设置在所述口具顶端，以供使用者使用的时候感知使用者咬住产生的压力；

鼻夹，通过绳索与所述口具相连，用于供使用者夹住鼻孔；

鼻夹状态传感器，设置在所述鼻夹上，用于供使用者使用时候感知使用状态；

启动开关，设置在所述罐体上，用于接通电源，启动模拟产氧组件工作；

头带，与所述罐体相连，用于供使用者佩戴使用；

头带压力传感器，设置于所述头带上，用于感知所述头带受到的压力；

控制器，设置在所述罐体内，与所述顶部光敏传感器、底部光敏传感器、口具压力传感器、鼻夹状态传感器、启动开关和头带压力传感器相连接，用于分别接收各个传感器发送的感应信号及启动开关产生的电信号，并根据各个信号接收的顺序与预先存储的顺序数据进行比较，并将比较结果输出。

本发明还提供一种煤矿模拟自救器的控制方法，该方法包括：

预先存储接收信号的顺序数据；

接收多个传感器发送的感应信号，并按接收顺序进行记录产生记录的顺序数据；所述感应信号包括顶部光敏传感器、底部光敏传感器、口具压力传感器、鼻夹状态传感器和头带压力传感器发送的信号以及启动开关发生的电信号；

将记录的顺序数据与存储的顺序数据进行比较；

将比较结果输出。

本发明的一种煤矿模拟自救器能够实现对矿工下井前的自救器使用的培训功能，并给出相应的考核结果，同时可将考核结果发送到上位系统。特别是仅通过一次性鼻夹、呼吸器和封口条的更换，实现可以重复使用的模拟自救器，克服了传统自救器教学中，大批量使用一次性自救器而造成成本问题，有利于矿工更好的掌握和自救器的使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明煤矿模拟自救器的结构示意图；

图2为本发明煤矿模拟自救器中口具的详细结构示意图；

图3为本发明煤矿模拟自救器中鼻夹的详细结构示意图；

图4为本发明煤矿模拟自救器中模拟产氧组件的详细结构示意图；

图5为本发明煤矿模拟自救器控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一

请参考图1，图1是本发明煤矿模拟自救器的结构示意图，如图所示，本发明的煤矿模拟自救器包括：

顶盖110和壳体120，用于保护容纳在其中的组件；所述壳体120为塑料材制，以供在模拟自救器未使用时，保护自救器本体不受外力撞击。

罐体130，设置在所述壳体120中，用于保护容纳在其中的各个部件；该罐体130为塑料材制制成，内部有空间，放置其他部件。

顶部光敏传感器140，设置在所述罐体130顶部，用于感知所述罐体130上方可见光亮度；底部光敏传感器150，设置在所述罐体130底部，用于感知所述罐体130底下可见光亮度；在使用者打开顶盖110和取下壳体120时，传感器感应到可见光，从而达到检测到使用者打开顶盖110和取下壳体120的动作的目的。

口具160，设置在所述罐体130上，用于供使用者含在口中呼吸使用；该口具160为塑料制成，一次性使用，如图2所示，图2是本发明煤矿模拟自救器中口具的详细结构示意图，如图所示，该口具160包括牙垫161和挡片162，使用者通过口含塑料口具呼吸的时候，咬住牙垫161，挡片162在嘴唇与牙齿之间位置。

另外本发明另一实施例中，还可以包括口具保护套163，是套在口具160上的橡胶套，以保护口具160清洁。

口具压力传感器170，设置在所述口具160顶端，以供使用者使用的时候感知使用者咬住产生的压力；该口具压力传感器170放置在口具160中的牙垫161中，能够感应使用者是否已经咬住牙垫161。

鼻夹180，通过绳索与所述口具160相连，以防丢失，用于供使用者夹住鼻孔；

鼻夹状态传感器190，设置在所述鼻夹180上，用于供使用者使用时候感知使用状态；上述鼻夹180作用是夹住使用者鼻子，防止其吸入有毒气体，使用时拉开鼻夹弹簧，夹在鼻子上。

如图3所示，图3是本发明煤矿模拟自救器中鼻夹的详细结构示意图，如图所示，所述鼻夹180两个端部分别设置有弱电触点181，所述弱电触点181与所述鼻夹状态传感器190相连，根据所述弱电触点181是否接触判断所述鼻夹180的使用状态，来感应鼻夹是否已经夹在使用者鼻子上。

启动开关200，设置在所述罐体130上，用于接通电源，启动模拟产氧组件300工作；使用者开启启动开关200，模拟产氧组件300开始产生模拟产生氧气。

如图4所示，图4是本发明煤矿模拟自救器中模拟产氧组件的详细结构示意图，如图所示，所述模拟产氧组件300设置在所述罐体130内，与所述口具160相连通；该模拟产氧组件300包括进风口310、进风装置320和加热装置330，所述进风口310用于供空气进入，所述进风装置320用于使空气流向所述口具160，所述加热装置330用于将流入的空气进行加热。

该模拟产氧组件300的作用为当模拟真正自产氧自救器使用时，由于化学作用使产生的氧气中带有一定的热量。进风装置模拟自产氧自救器产氧时，产生的氧气具有一定压力。

头带210，与所述罐体130相连，用于供使用者佩戴使用；头带210质地为尼龙带，头带210作用是将自救器固定在使用者头部。

头带压力传感器220，设置于所述头带210上，用于感知所述头带210受到的压力；

控制器230，设置在所述罐体160内，与所述顶部光敏传感器140、底部光敏传感器150、口具压力传感器170、鼻夹状态传感器190、启动开关200和头带压力传感器220相连接，用于分别接收各个传感器发送的感应信号及启动开关200产生的电信号，并根据各个信号接收的顺序与预先存储的顺序数据进行比较，并将比较结果输出。上述控制器230为单片机等，能够对整个自救器的数据信号进行处理，并为显示屏提供数据。

该煤矿模拟自救器还可以包括：显示屏240，设置在所述罐体130上，与所述控制器230相连接，用于接收并显示比较结果。上述显示屏240为液晶显示屏，能够显示控制器230提供的使用者佩戴时间信息。

该煤矿模拟自救器还可以包括：

无线传输器250，设置在所述罐体130内，用于通过无线方式将数据传输出去。无线传输器250为WIFI模块、GPRS模块、蓝牙模块或红外模块，通过无线方式与上位系统进行数据交互。

供电电源260，为电池等，能够被替换和为模拟自救器供电。

该煤矿模拟自救器还可以包括：

封口条270，设置在所述顶盖110上，用于封闭所述顶盖110；

保护套280，设置在所述顶盖110上部，用于保护所述封口条270，该保护套280为橡胶套。

在实际应用当中，使用步骤如下：

1、使用者在光线充足的环境下，打开电源，

2、上位系统给出开始指令，产生信号1，通过无线装置发送到模拟自救器，打开保护套，露出上面的封口条；

2、拉开封口条；

3、用力拔上外盖，此时上部光敏传感器暴露在光线中，产生信号2；

4、取出头带，拉住头带(触发头带压力传感器，产生信号3)，将外壳拔下，瓶底光敏传感器产生信号4；

5、拔掉口具保护套，用嘴咬住口具(口具压力传感器产生信号5)，按下启动开关(产生信号6)，模拟产氧组件产生的热空气来模拟真实情况下的热氧气；

6、双手拉开弹性鼻夹(鼻夹状态传感器产生信号7)，夹在鼻两侧，用嘴呼吸；

7、带好头带，头带压力传感器产生信号8；

8、以上步骤产生信号时，都传输至控制器，控制器经过处理，判断信号是否依次产生、信号1到信号8产生的时间，以此来判断使用者是否按照规定步骤使用和是否能在规定时间内完成使用动作；

9、无线传输器将数据传输至上位系统；

10、使用后更换封口条、一次性口具，供下次使用。

本发明的核心理念是基于传感技术和无线传输技术的一种煤矿模拟自救器，能够在不使用真实自救器的情况下，通过使用传感和无线传输技术，检测矿工对模拟自救器的使用前后顺序和各个步骤使用时间，培训矿工使用自救器的技能，并能够对矿工使用自救器的水平进行考核，同时该煤矿模拟自救器使用一次性口具、封口条、模拟自产氧单元，能保证使用者卫生。

实施例二

请参阅图5，图5为本发明煤矿模拟自救器控制方法的流程图，如图所示，本发明煤矿模拟自救器控制方法包括：

步骤510：预先存储接收信号的顺序数据；该顺序数据是根据模拟培训正确的顺序所做的数据，例如第一步接收顶部光敏传感器信号，第二步接收底部光敏传感器信号等等；

步骤520：接收多个传感器发送的感应信号，并按接收顺序进行记录产生记录的顺序数据；所述感应信号包括顶部光敏传感器、底部光敏传感器、口具压力传感器、鼻夹状态传感器和头带压力传感器发送的信号以及启动开关发生的电信号；

步骤530：将记录的顺序数据与存储的顺序数据进行比较；在实际培训过程中，控制器接收到一个传感器传送的信号，就要记录下来，并且按照接收的先后顺序排列好，再把这个排列好的记录的顺序与预先存储的顺序数据比较，两者一致才算正确，如果有一步顺序错误，比较结果就为不对；

步骤540：将比较结果输出。将比较结果进行输出可以包括通过一显示模块显示比较结果，例如直接显示正确或错误，或者用带有颜色的灯光显示对错，或者通过无线传输模块传输到上位系统，通过系统显示装置显示比较结果。

本发明根据实际需要，设计一种煤矿模拟自救器及使用方法，能够检测学员对模拟自救器的使用步骤，进行培训考核，发送数据至上位系统，符合传感技术和无线传输等技术应用现状及发展趋势，能够大幅的降低培训成本，提高培训效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矿模拟自救器，其特征在于，该煤矿模拟自救器至少包括：

顶盖和壳体，用于保护容纳在其中的组件；

罐体，设置在所述壳体中，用于保护容纳在其中的各个部件；

顶部光敏传感器，设置在所述罐体顶部，用于感知所述罐体上方可见光亮度；

底部光敏传感器，设置在所述罐体底部，用于感知所述罐体底下可见光亮度；

口具，设置在所述罐体上，用于供使用者含在口中呼吸使用；

口具压力传感器，设置在所述口具顶端，以供使用者使用的时候感知使用者咬住产生的压力；

鼻夹，通过绳索与所述口具相连，用于供使用者夹住鼻孔；

鼻夹状态传感器，设置在所述鼻夹上，用于供使用者使用时候感知使用状态；

启动开关，设置在所述罐体上，用于接通电源，启动模拟产氧组件工作；

头带，与所述罐体相连，用于供使用者佩戴使用；

头带压力传感器，设置于所述头带上，用于感知所述头带受到的压力；

控制器，设置在所述罐体内，与所述顶部光敏传感器、底部光敏传感器、口具压力传感器、鼻夹状态传感器、启动开关和头带压力传感器相连接，用于分别接收各个传感器发送的感应信号及启动开关产生的电信号，并根据各个信号接收的顺序与预先存储的顺序数据进行比较，并将比较结果输出。

2.根据权利要求1所述的煤矿模拟自救器，其特征在于，该煤矿模拟自救器还包括：

显示屏，设置在所述罐体上，与所述控制器相连接，用于接收并显示比较结果。

3.根据权利要求1所述的煤矿模拟自救器，其特征在于：所述模拟产氧组件设置在所述罐体内，与所述口具相连通；该模拟产氧组件包括进风口、进风装置和加热装置，所述进风口用于供空气进入，所述进风装置用于使空气流向所述口具，所述加热装置用于将流入的空气进行加热。

4.根据权利要求1所述的煤矿模拟自救器，其特征在于：

所述口具顶端附近设置有牙垫和挡片，使用者使用时咬住所述牙垫，所述挡片在嘴唇与牙齿之间位置，所述口具压力传感器设置在所述牙垫中。

5.根据权利要求1所述的煤矿模拟自救器，其特征在于：

所述鼻夹两个端部分别设置有弱电触点，所述弱电触点与所述鼻夹状态传感器相连，根据所述弱电触点是否接触判断所述鼻夹的使用状态。

6.根据权利要求1所述的煤矿模拟自救器，其特征在于，该煤矿模拟自救器还包括：

无线传输器，设置在所述罐体内，用于通过无线方式将数据传输出去。

7.根据权利要求6所述的煤矿模拟自救器，其特征在于：

无线传输器为WIFI模块、GPRS模块、蓝牙模块或红外模块。

8.根据权利要求1至7任一项所述的煤矿模拟自救器，其特征在于，该煤矿模拟自救器还包括：

封口条，设置在所述顶盖上，用于封闭所述顶盖；

保护套，设置在所述顶盖上部，用于保护所述封口条。

9.一种煤矿模拟自救器的控制方法，其中，该方法包括：

预先存储接收信号的顺序数据；

接收多个传感器发送的感应信号，并按接收顺序进行记录产生记录的顺序数据；所述感应信号包括顶部光敏传感器、底部光敏传感器、口具压力传感器、鼻夹状态传感器和头带压力传感器发送的信号以及启动开关发生的电信号；

将记录的顺序数据与存储的顺序数据进行比较；

将比较结果输出。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

将比较结果进行输出包括通过显示模块显示比较结果。

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