CN107191219A - 一种矿工防护系统 - Google Patents
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Abstract
一种矿工防护系统，属于煤矿井下防护技术领域。本发明包括个人装备和壁挂式通讯器；个人装备包括头部防护组件、呼吸道保护组件、背包式净化通信自救供电一体化组件及饮水器；头部防护组件包括安全帽，在安全帽上设置照明灯、视频监控器、护目镜及红外夜视仪；呼吸道保护组件包括呼吸器壳体，呼吸器壳体上的适配连接器与安全帽上的适配卡扣相连；背包式净化通信自救供电一体化组件包括背包体，在背包体内设置电源模块、氧烛自救器、有害气体监测器、无线收发模块、空气净化器及中央处理器，在背包体外设置喉麦与空气导管耳机；壁挂式通讯器包括壳体，在壳体上设置有显示单元和按键单元，在壳体内分别设置有电源模块、无线收发模块及中央处理器。
Description
技术领域
本发明属于煤矿井下防护技术领域，特别是涉及一种基于数字化与信息化技术的矿工防护系统。
背景技术
就现在而言，电子信息技术飞速发展，矿工个人防护越来越受到重视，但是由于历史遗留问题以及早期设计不成熟，矿井信息化与安全化进程面临着巨大的挑战。矿井大多布置有通话系统，矿工也配备有一般的防护和自救设备，但这些装备均各自为政，兼容性一般，因此有时反而成为矿工的负担；定位装置也存在耗电多、定位不准确、可靠性不佳的问题，给整体调度与协调带来了巨大的麻烦；而且效率低，实用性差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种矿工防护系统，该系统提升了调度指挥效率，提高了个人日常防护与紧急自救水平。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种矿工防护系统，包括个人装备和壁挂式通讯器两部分；
所述个人装备包括头部防护组件、呼吸道保护组件、背包式净化通信自救供电一体化组件及饮水器；
所述头部防护组件包括安全帽，在安全帽上分别设置有照明灯、视频监控器、护目镜及红外夜视仪，在安全帽上还设置有适配卡扣；
所述呼吸道保护组件包括呼吸器壳体，在呼吸器壳体上分别设置有入风口、单向出风口及饮水管插入口，在呼吸器壳体上还设置有适配连接器，所述适配连接器与头部防护组件的安全帽上的适配卡扣相连接；
所述背包式净化通信自救供电一体化组件包括背包体，在背包体内分别设置有电源模块、氧烛自救器、有害气体监测器、无线收发模块、空气净化器及中央处理器，在背包体外设置有喉麦与空气导管耳机，在背包体上设置有进气口；所述进气口经吸气风扇与背包体内的空气净化器的输入口相连通，空气净化器的输出口和氧烛自救器的输出口分别与出气管的一端相连通，出气管的另一端与呼吸道保护组件的呼吸器壳体上的入风口相连通；所述中央处理器的输出端口与氧烛自救器的输入端口相连接，视频监视器的输出端口和有害气体监测器的输出端口分别与中央处理器的输入端口相连接，喉麦与空气导管耳机经无线收发模块与中央处理器相连接；所述电源模块分别与视频监视器、红外夜视仪、空气净化器、有害气体监测器、无线收发模块、氧烛自救器、喉麦与空气导管耳机及吸气风扇相连接；
所述饮水器设置在背包式净化通信自救供电一体化组件的背包体上，其饮水口通过呼吸道保护组件的呼吸器壳体上的饮水管插入口设置在呼吸器壳体内；
所述壁挂式通讯器包括壳体，在壳体上分别设置有显示单元和按键单元，在壳体内分别设置有电源模块、无线收发模块及中央处理器；所述按键单元与中央处理器的输入端口相连接，中央处理器的输出端口与显示单元相连接，中央处理器与无线收发模块和通信端口相连接；所述电源模块分别与显示单元、无线收发模块及中央处理器相连接。
所述红外夜视仪为可拆卸可折叠结构。
所述照明灯采用LED照明灯。
所述背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块采用大容量锂电池。
所述饮水器包括壶体和饮水管，在壶体上分别设置有注水口、出水口和气泵，所述气泵与壶体内部相连通；所述饮水管的上端为饮水口，其下端与壶体的出水口相连通；在壶体内设置有导水管，导水管的上端与出水口相连通；所述壶体设置在背包式净化通信自救供电一体化组件的背包体上，所述气泵与背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块相连接。
所述空气净化器由负离子吸附电极板和活性炭吸附层组成，所述负离子吸附电极板与背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块相连接。
本发明的有益效果：
本发明的矿工防护系统提升了调度指挥效率，提高了个人日常防护与紧急自救水平，改善了矿工工作环境与条件；本发明可以满足矿工平时工作与紧急情况下的自救要求。
附图说明
图1为本发明的矿工防护系统的一个实施例的结构示意图；
图2为图1中头部防护组件的结构示意图；
图3为图2的俯视图；
图4为图1中呼吸道保护组件的结构示意图；
图5为图4的侧视图；
图6为图1中背包式净化通信自救供电一体化组件的结构示意图；
图7为图6的后视图；
图8为图1中饮水器的结构示意图；
图9为本发明的通讯网络的一个实施例的结构示意图；
图10为图1中壁挂式通讯器的结构示意图；
图11为本发明的个人装备的控制电路的电路原理框图；
图12为本发明的壁挂式通讯器的控制电路的电路原理框图；
图中：1-头部防护组件，2-呼吸道保护组件，3-背包式净化通信自救供电一体化组件，4-饮水器，5-壁挂式通讯器，6-视频监控器，7-照明灯，8-适配卡扣，9-护目镜，10-安全帽，11-红外夜视仪，12-适配连接器，13-单向出风口，14-入风口，15-呼吸器壳体，16-饮水管插入口，17-喉麦，18-耳机，19-控制开关，20-指示灯，21-调节旋钮，22-第一通信天线，23-出气管，24-背包体，25-进气口，26-背包带卡扣，27-饮水口，28-饮水管，29-出水口，30-注水口，31-气泵，32-壶体，33-显示屏，34-按键，35-紧急呼叫按钮，36-电源线，37-第二通信天线，38-壳体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～图12所示，一种矿工防护系统，包括个人装备和壁挂式通讯器5两部分。
所述个人装备包括头部防护组件1、呼吸道保护组件2、背包式净化通信自救供电一体化组件3及饮水器4。
所述头部防护组件1包括安全帽10，在安全帽10上分别设置有照明灯7、视频监控器6、护目镜9及红外夜视仪11，在安全帽10上还设置有适配卡扣8。
所述呼吸道保护组件2包括呼吸器壳体15，在呼吸器壳体15上分别设置有入风口14、单向出风口13及饮水管插入口16，在呼吸器壳体15上还设置有适配连接器12，所述适配连接器12与头部防护组件1的安全帽10上的适配卡扣8相连接。
所述背包式净化通信自救供电一体化组件3为个人装备的核心组件，集供电、空气净化监测、数据收发、自救供氧、定位于一体；其包括背包体24，在背包体24内分别设置有电源模块、氧烛自救器、有害气体监测器、无线收发模块、空气净化器及中央处理器，在背包体24外设置有喉麦与空气导管耳机和无线收发模块的第一通信天线22，所述喉麦与空气导管耳机由喉麦17、耳机18和控制开关19组成，在背包体24上设置有进气口25、指示灯20和调节旋钮21，在背包体24的背面设置有背包带卡扣26，背包带通过所述背包带卡扣26与背包体24相连接；所述进气口25经吸气风扇与背包体24内的空气净化器的输入口相连通，空气净化器的输出口和氧烛自救器的输出口分别与出气管23的一端相连通，出气管23的另一端与呼吸道保护组件2的呼吸器壳体15上的入风口14相连通；所述中央处理器的输出端口与氧烛自救器的输入端口相连接，视频监视器6的输出端口和有害气体监测器的输出端口分别与中央处理器的输入端口相连接，喉麦与空气导管耳机经无线收发模块与中央处理器相连接；所述电源模块分别与视频监视器6、红外夜视仪11、空气净化器、有害气体监测器、无线收发模块、氧烛自救器、喉麦与空气导管耳机及吸气风扇相连接，为视频监视器6、红外夜视仪11、空气净化器、有害气体监测器、无线收发模块、氧烛自救器、喉麦与空气导管耳机及吸气风扇供电，保证至少12小时的用电量。
所述饮水器4设置在背包式净化通信自救供电一体化组件3的背包体24上，其饮水口27通过呼吸道保护组件2的呼吸器壳体15上的饮水管插入口16设置在呼吸器壳体15内；其能够保证使用者在高强度工作、不摘除头部防护组件1的情况下，可以及时补充水分，避免脱水。
所述壁挂式通讯器5包括壳体38，在壳体38上分别设置有显示单元和按键单元，在壳体38内分别设置有电源模块、无线收发模块及中央处理器，在壳体38外设置有无线收发模块的第二通信天线37；所述按键单元包括按键34和紧急呼叫按钮35，所述按键34和紧急呼叫按钮35分别与中央处理器的输入端口相连接，中央处理器的输出端口与显示单元相连接，所述显示单元采用显示屏33，中央处理器与无线收发模块和通信端口相连接；所述电源模块分别与显示单元、无线收发模块及中央处理器相连接。
在本实施例中，所述红外夜视仪11为可拆卸可折叠结构，不需要使用时可将其翻折至护目镜9上方，亦可将其拆下置于背包体24内，不影响视线。所述照明灯7采用20W的LED照明灯，其自带电源，并采用分体式设计，共设置两个，分别设置在安全帽10的两侧，为红外夜视仪11和视频监控器6留出空间，并扩大视野范围，保证照明效果。所述背包式净化通信自救供电一体化组件3的电源模块采用大容量锂电池；所述护目镜9采用树脂纤维护目镜。所述饮水器4包括壶体32和饮水管28，壶体32可内置1.5L饮用水，在壶体32上分别设置有注水口30、出水口29和气泵31，所述气泵31与壶体32内部相连通；所述饮水管28的上端为饮水口27，其下端与壶体32的出水口29相连通；在壶体32内设置有导水管，导水管的上端与出水口29相连通；所述壶体32设置在背包式净化通信自救供电一体化组件3的背包体24上，所述气泵31与背包式净化通信自救供电一体化组件3的电源模块相连接。所述空气净化器由负离子吸附电极板和活性炭吸附层组成，所述负离子吸附电极板与背包式净化通信自救供电一体化组件3的电源模块相连接。
在本实施例中，主要器件的型号如下：
喉麦与空气导管耳机：GP328/338；
红外夜视仪：YUKON NVMT-4；
视频监控器：lnzee DS81；
中央处理器：单片机51poli；
显示屏：10.1英寸显示屏，金威pos10；
无线收发模块：IDT74FCT164245ATPV SSOP48；
LED照明灯：SupFire A5；
护目镜：10108427；
电源模块：变压器M1-CE；
有害气体监测器：GC210有害气体监测仪；
负离子吸附电极板：SY-M3；
氧烛自救器：ZH30。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程。
如图1～图12所示，壁挂式通讯器5设置有若干个，并以一定间距布置在矿井墙壁上，以局域网的形式交换信息，再通过有线网络，即通信端口上传至地面调度中心。个人装备采用无线通信的方式每隔2分钟向最近的壁挂式通讯器5传递数据，调度中心以此为依据判断使用者的位置，并储存最近一次的位置信息，在发生危险时可通过最后的实时数据判断使用者的位置，从而准确施救；在平时工作时，调度中心亦可以此为依据进行指挥，提高了工作效率。
使用时，使用者先背好背包式净化通信自救供电一体化组件3，将喉麦与空气导管耳机的喉麦17戴在脖子上，并将喉麦与空气导管耳机的耳机18戴好，即可在安全区域活动；通过调节喉麦与空气导管耳机的控制开关19，本发明的通信功能可以正常使用。
在进入危险区域或工作区域前，应调节背包体24上的调节旋钮21，确保已进入工作状态。此时，视频监控器6自动开始实时监控，并将视频信息通过无线收发模块以无线的方式传递给壁挂式通讯器5，进而传输至调度中心；调度中心可以观察任何一个矿工可能面临的问题，避免沟通障碍，方便调度中心指导，可更加快速有效地给出解决方案。此时，戴好头部防护组件1，并将适配连接器12插入适配卡扣8中，从而固定好呼吸道保护组件2。将饮水管28的下端插入壶体32的出水口29，通过注水口30将壶体32注满水，并将饮水口27通过饮水管插入口16设置在呼吸器壳体15内；需要饮水时，使用者手动开启气泵31即可饮水。照明不良时，手动开启照明灯7或放下并开启红外夜视仪11，以确保视线良好。当使用者需要获取信息时，通过操作壁挂式通讯器5的显示屏33和按键34与调度中心获取联系；在出现紧急情况时，按下紧急呼叫按钮35，有线通信网络会中断其余所有信息传递，以确保遇紧急情况者信息传递畅通。
本发明通过有害气体监测器检测矿井内有害气体是否超标，如不超标，则外界气体在吸气风扇的作用下由进气口25进入空气净化器，经过空气净化器的负离子吸附电极板吸附，活性炭吸附层过滤之后，经出气管23输送至呼吸道保护组件2提供给使用者；如超标，则通过壁挂式通讯器5向整个矿区和调度中心发出安全警告，关闭吸气风扇，启动氧烛自救器，氧烛自救器产生的氧气经出气管23输送至呼吸道保护组件2提供给使用者；如氧烛自救器未能正常开启，则通过调节旋钮21，即可手动开启氧烛自救器。本实施例中的氧烛自救器内部装有四支氧烛，每支氧烛可提供成年人活动45分钟所需的氧气，一共可提供180分钟氧气保证使用者脱离危险；后一支氧烛将在前一支氧烛即将燃尽时点燃，后一支氧烛在点燃前，先通过有害气体监测器检测矿井内有害气体是否依然超标，如果依然超标将继续点燃后一支氧烛；如果不再超标，则恢复由外界气体供氧的工作模式。
Claims (6)
1.一种矿工防护系统，其特征在于包括个人装备和壁挂式通讯器两部分；
所述个人装备包括头部防护组件、呼吸道保护组件、背包式净化通信自救供电一体化组件及饮水器；
所述头部防护组件包括安全帽，在安全帽上分别设置有照明灯、视频监控器、护目镜及红外夜视仪，在安全帽上还设置有适配卡扣；
所述呼吸道保护组件包括呼吸器壳体，在呼吸器壳体上分别设置有入风口、单向出风口及饮水管插入口，在呼吸器壳体上还设置有适配连接器，所述适配连接器与头部防护组件的安全帽上的适配卡扣相连接；
所述背包式净化通信自救供电一体化组件包括背包体，在背包体内分别设置有电源模块、氧烛自救器、有害气体监测器、无线收发模块、空气净化器及中央处理器，在背包体外设置有喉麦与空气导管耳机，在背包体上设置有进气口；所述进气口经吸气风扇与背包体内的空气净化器的输入口相连通，空气净化器的输出口和氧烛自救器的输出口分别与出气管的一端相连通，出气管的另一端与呼吸道保护组件的呼吸器壳体上的入风口相连通；所述中央处理器的输出端口与氧烛自救器的输入端口相连接，视频监视器的输出端口和有害气体监测器的输出端口分别与中央处理器的输入端口相连接，喉麦与空气导管耳机经无线收发模块与中央处理器相连接；所述电源模块分别与视频监视器、红外夜视仪、空气净化器、有害气体监测器、无线收发模块、氧烛自救器、喉麦与空气导管耳机及吸气风扇相连接；
所述饮水器设置在背包式净化通信自救供电一体化组件的背包体上，其饮水口通过呼吸道保护组件的呼吸器壳体上的饮水管插入口设置在呼吸器壳体内；
所述壁挂式通讯器包括壳体，在壳体上分别设置有显示单元和按键单元，在壳体内分别设置有电源模块、无线收发模块及中央处理器；所述按键单元与中央处理器的输入端口相连接，中央处理器的输出端口与显示单元相连接，中央处理器与无线收发模块和通信端口相连接；所述电源模块分别与显示单元、无线收发模块及中央处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的矿工防护系统，其特征在于所述红外夜视仪为可拆卸可折叠结构。
3.根据权利要求1所述的矿工防护系统，其特征在于所述照明灯采用LED照明灯。
4.根据权利要求1所述的矿工防护系统，其特征在于所述背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块采用大容量锂电池。
5.根据权利要求1所述的矿工防护系统，其特征在于所述饮水器包括壶体和饮水管，在壶体上分别设置有注水口、出水口和气泵，所述气泵与壶体内部相连通；所述饮水管的上端为饮水口，其下端与壶体的出水口相连通；在壶体内设置有导水管，导水管的上端与出水口相连通；所述壶体设置在背包式净化通信自救供电一体化组件的背包体上，所述气泵与背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块相连接。
6.根据权利要求1所述的矿工防护系统，其特征在于所述空气净化器由负离子吸附电极板和活性炭吸附层组成，所述负离子吸附电极板与背包式净化通信自救供电一体化组件的电源模块相连接。
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