CN109035470A

CN109035470A - 一种矿井用便携式安全智能执法仪

Info

Publication number: CN109035470A
Application number: CN201810833964.2A
Authority: CN
Inventors: 李地元; 杜少华
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明属于矿井安全设备领域，公开了一种矿井用便携式安全智能执法仪，包括主控器、存储器、安全因素传感器、功能模块和显示屏；安全因素传感器用于采集矿井中涉及到安全的相关气体的浓度，并通过存储器送至主控器；功能模块用于采集矿井中的图像、音频、距离、风速和温湿度信息，并通过存储器送至主控器；存储器中预存有执法检查隐患情况标准数据库，主控器将安全因素传感器和功能模块的输入信息与执法检查隐患情况标准数据库进行比对，并向显示屏输出可视化的执法结果。本发明是集多功能于一体的便携式执法设备，主控制器可进行语音识别、数据检索等综合数据处理功能，有效提高执法效率。

Description

一种矿井用便携式安全智能执法仪

技术领域

本发明涉及一种矿井用便携式安全智能执法仪。

背景技术

对于地下巷道工程，在矿产的开采过程中，矿产所处地质环境复杂多变，矿井安全管理成为矿井开采工作中的重中之重。由此，建立全面规范的矿井安全监管制度，执法人员到达现场检查、记录，及时发现安全问题并做出防范和整改意见，无疑为矿井安全管理提供了可靠的保障，也是矿井安全监管系统的重要组成部分。

矿井安全系统是一个由人—机—环境构成的时间、空间极其复杂的灾害预防系统，其中人工、自然因素共存，瓦斯、煤尘、水、火、顶板以及机电事故等是存在的主要灾害因素，是一个复杂的社会技术系统。在以往的矿井安全检查中，安监部门执法人员主要靠记忆，或纸笔记录，对于距离、面积、风速、温度、湿度等基本数据都是靠经验估计，没有准确的数据支撑，执法人员也很少配备执法设备，少数部门虽然配备了执法设备，但设备功能单一，携带不便，无法高效的开展执法检查。尤其是发现井下某场所存在安全灾害隐患、施工质量不达标、设备布置不符合规范要求，或责令整改不到位等方面，没有现成的技术设备或有效的手段做出准确判断，仅凭经验开展的人工执法检查，数据存在偏差甚至错误，导致执法无法正常开展，甚至出现错误的判断，这严重影响了执法人员的执法水平，也会给工矿企业造成不良影响，埋下安全隐患。

从市面上现有的执法设备来看，目前存在照相机、温度计、湿度计、CO 检测仪、CO₂检测仪、测距仪、风速检测仪等，功能单一，质量参差不齐，价格昂贵，携带不便。而且在矿井执法过程中，若每到一处均采用现有设备一一采集相关数据的话，则会造成工作量极大，数据繁琐、混乱，操作效率低下，不利于后续工作推进。重点是，执法人员在升井后撰写执法文书时，需要一一核实并分类海量的现场原始数据和取证对应照片、录音等，同时必须要参阅大量的矿井法律法规进行比对，需要花费大量时间和精力，容易造成错判、误判或漏判等，导致执法效率较低。

发明内容

本发明的目的是为解决现有矿井执法设备携带不方便、功能单一、数据记录麻烦、数据处理繁琐及采集地下巷道现场原始数据时不检测或检测不准确等缺陷，提供一种矿井用便携式安全智能执法仪，该执法仪集成多种传感器，实现对地下巷道整体安全环境因素进行全面的实时监测、预警的同时，记录原始数据并取证，自动分析和输出处理结果，执法效率大大提高。

为了实现上述目的，本发明提供一种矿井用便携式安全智能执法仪，包括主控器、存储器、安全因素传感器、功能模块和显示屏；

所述安全因素传感器用于采集矿井中涉及到安全的相关气体的浓度，并通过所述存储器送至所述主控器；

所述功能模块用于采集矿井中的图像、音频、距离、风速和温湿度信息，并通过所述存储器送至所述主控器；

所述存储器中预存有执法检查隐患情况标准数据库，所述主控器将所述安全因素传感器和功能模块的输入信息与所述执法检查隐患情况标准数据库进行比对，并向所述显示屏输出可视化的执法结果。

以对绞车设备的执法检查过程举例来说，比对的具体流程为：①在执法检查中发现绞车未进行定期检测，将执法信息进行输入；②在数据库中绞车属于特种设备，通过对比“特种设备、定期检测”这些关键词，进行相关法律法规对比；③通过对比弹出处罚依据：《安全生产法》第三十三条第二款：生产经营单位必须对安全设备进行经常性维护、保养，并定期检测，保证正常运转。维护、保养、检测应当作好记录，并由有关人员签字；④选择确定后，弹出处罚依据：《安全生产法》第九十六条：生产经营单位有下列行为之一的，责令限期改正，可以处五万元以下的罚款；逾期未改正的，处五万元以上二十万元以下的罚款，对其直接负责的主管人员和其他直接责任人员处一万元以上二万元以下的罚款；情节严重的，责令停产停业整顿；构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任：(三)未对安全设备进行经常性维护、保养和定期检测的；⑤最后，执法人员将根据实际情况选择处罚尺度。

最终的可视化执法结果为：该企业违反了《安全生产法》第三十三条第二款的规定，根据《安全生产法》第九十六条第(三)项的规定，建议责令限期改正，并给予××元罚款的行政处罚。

进一步地，所述安全因素传感器包括CO、CO₂、O₂和甲烷传感器。

进一步地，所述功能模块包括摄像头、语音输入模块、测距模块、风速探头和温湿度传感器。

进一步地，所述执法检查隐患情况标准数据库包括但不限于《金属非金属矿山安全规程》、《安全生产法》以及安监总责令。

进一步地，还包括工作指示灯和警示灯；

所述工作指示灯连接至所述主控器的输出端口，通过不同的颜色显示不同工作状态，绿色为正常工作状态，黄色为电量不足或储存器内存不足，红色为工作故障；

所述警示灯包括红灯、黄灯和绿灯，分别连接至所述主控器的输出端口，主控器根据所述执法结果控制其中一盏灯点亮，红灯亮表示危险，黄灯亮表示注意，绿灯亮表示安全。

进一步地，所述语音输入模块包括语音输入健、语音输入孔、语音识别芯片和翻译机；

所述语音输入健控制所述语音输入孔采集矿井中的现场声音信息后送至所述语音识别芯片，语音识别芯片将识别结果送至所述翻译机，所述翻译机将所述声音信息翻译成文字信息后送至所述存储器。

进一步地，所述文字信息附加有标示符；

通过所述摄像头对矿井现场违规信息进行拍照取证，其所采集的图像信息附加标示符后送至所述存储器保存；

通过设置GUI按键激活数据库对比器，将所述存储器中有标示符的现场数据与所述执法检查隐患情况标准数据库进行精准对比，并在所述显示屏输出可视化的执法结果。

“标示符”的主要作用是表明井下检查的具体地点，如井底车场(JC)、掌子面(ZH)、回风井(HF)等，加上文字、语音、图片等信息确保执法结果的有理有据。此“标示符”以矿井规范为准对井下地点进行代号编写并储存到存储器中，方便调用和相互翻译。比如：在井下执法到掌子面(ZH)时，发现施工爆破未到达设计断面，超前支护棚梁强度不够等，并对其进行了摄像拍照、语音记录等操作，保存到设备中备存，至此进行下一处执法，其中 “ZH”为“掌子面”标示符。

设备显示屏对应的所要执法的一系列安全因素标号，通过触控或按键进行操作，一般设置为按键，井下易操作。

GUI按键设置在显示屏左侧，通过标号+安全因素名称组合显示，如① 风速等。

在执法过程中，首先点击菜单键进入主菜单选项，接着通过菜单键选择安全因素模块进入，显示屏安全因素显示状态；升井后，按上述步骤操作，通过设备内部设置的软件系统进行数据处理，在显示屏上按键对应标号后，显示屏显示数据处理结果，接着点击返回键返回上一级菜单，点击下一个安全因素标号，依次进行完毕。

数据库对比器是实现该设备执法软件系统功能的主要硬件组件，内置于主控制器中。升井后，通过菜单操作，该设备对在矿井下现场的测量、拍照记录和语音输入等原始数据经主控CPU芯片中的ARM单片机初步处理，在显示屏上显示出各个安全因素的井下状态(如风速、温湿度、执法点检查测距等)。连接WiFi或电脑数据线后，执行主菜单的下一级执法结果菜单，启动执法软件系统，数据库对比器开始工作，将上述所有检查记录信息进行智能处理，通过调用存储有安全规程、法律法规数据库的存储器进行对比，辨识出隐患，并提供整改建议和处罚建议，通过菜单键操作显示在显示屏中。

进一步地，所述可视化的执法结果包括安全隐患、整改建议和处罚建议。

通过上述技术方案，可以实现以下有益的技术效果：

本发明设备是集拍照、语音输入、风速、温度、湿度、CO检测、CO₂检测、O₂检测、测距等多功能于一体的便携式执法设备，主控制器可进行语音识别、数据检索等综合数据处理功能，有效提高执法效率。目前，市场上还没有出现多功能智能化的执法设备，本设备解决了基础数据不检测或检测不准确、设备携带不方便、设备功能单一、数据记录麻烦、数据处理繁琐的难题，有效规避了执法过程中的经验执法弊端，切实提高了执法效率，本设备不仅可以为安监部门执法人员提供执法服务，同时也可以为广大的矿山管理人员提供管理服务，为矿山安全稳定生产提供了基础保障。此外，全中国矿山执法人员数万人，地下矿山从业人员几百万人，市场规模几十亿元，前景广阔。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一个实施例的主视图；

图2是本发明一个实施例的仰视图；

图3是本发明一个实施例的后视图；

图4是本发明一个实施例的原理框图；

图5是本发明一个实施例中数据库比对部分的原理框图；

图6是本发明一个实施例中软件执行流程图。

图中：1、本体；2、工作指示灯；3警示灯；4、风速探头；5、激光测距探头；6、安全因素传感器；7、声音调节键；8、开关键；9、显示屏；10、功能键；11、语言选择键；12、菜单按钮；13、语音输入健；14返回键；15 语音输入孔；16、USB数据传输接口；17、照明灯；18、摄像头；19、闪光灯；20、指纹识别健。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

如图1-4所示，本发明一种矿用便携式安全智能执法仪及使用方法，包括本体1，本体1的正面设置有工作指示灯2、警示灯3、风速探头4、激光测距探头5、安全因素传感器6、显示屏9、菜单按钮12、语音输入键13、返回键14，所述显示屏9左端设置有一列安全因素功能键按钮10，所述语言选择键11设置在显示屏9下端，本体1的一侧设置调节声音大小的音量键7和开关机键8；所述执法仪本体底部设置有语音输入孔15和USB数据传输接口16，本体1的反面设置有照明灯17、摄像头18、闪光灯19、指纹识别健20，所述摄像头18具有拍照功能，可以将现场检查情况以图片的形式记录下来，所述指纹识别键20具有指纹解锁功能，保障使用过程中的安全性和便捷性；本体1的底部设置有USB数据传输接口15和语音输入孔16，本体1的内部还设置有主控CPU芯片、存储器、WiFi传输模块、一体化高质量集成块和可充3000mA锂电池。点击菜单按钮12后，显示屏出现主菜单选项，包括语言选择、功能模块、安全因素模块、执法结果等选项菜单，每个主菜单又包含下一级菜单实现不同功能，可通过按键返回键14进行下一级菜单返回上一级菜单操作。

所述的语音输入孔16由语音输入键13控制，配合摄像头18现场实拍将现场发现的问题通过人工语音形式记录下来。

所述的照明灯具有应急辅助照明灯17，在矿灯失效以及其他紧急情况下可以提供2小时的照明。

所述的风速探头4、激光测距探头5、温度、湿度、CO、CO₂、O₂等安全因素传感器6分别用于监测巷道中的风速、施工参数、空气质量等参数，进行实时监测并存储于存储器21中。

所述的显示屏9为LED全触控显示屏，所述显示屏左侧设置有安全因素功能键10，通过点击对应功能键10可在显示屏中显示对应的执法结果内容，借助于一体化高质量集成块将信号传递主控CPU芯片进行处理分析并通过警示灯3显示；所述显示屏下端设置有语言选择键11，包括英文输入健和中文输入健，两者可以切换语言输入执法结果内容。

所述的储存器用于存储执法人员执法过程中记录的各种原始数据，包括现场照片、CO、CO₂、O₂、温度、风速等安全因素参数、录音等数据。此外，存储器中还录入有执法检查隐患情况标准数据库，主要包括《金属非金属矿山安全规程》、《安全生产法》以及安监总责令等，其与主控CPU芯片进行双向电性连接，通过GUI按键控制主控CPU芯片调用。

所述的WiFi功能内置于软件系统中的WiFi传输模块，在联网后供执法人员将现场原始数据传输到计算机软件中，其功能同USB数据传输接口。

所述执法仪本体1内部各部件为本发明的实现全部智能功能的软件系统，主要由主控CPU芯片、存储器、WiFi传输模块、一体化高质量集成块和可充3000mA锂电池组成，所述存储器存储语音、现场照片、风速、温度、湿度、CO、CO₂、O₂等数据，自身存储有执法检查隐患情况标准库(《金属非金属矿山安全规程》、《安全生产法》以及安监总责令等)，配合主控CPU芯片进行调用并自动识别每一条隐患，以便提供标准的表达方式，供执法人员选择；主控CPU芯片实现语音转化为文字、对现场检查收集的原始数据自动分类管理，具有数据综合处理功能，每一条隐患都会自动匹配相应的建议责令整改期限和违法、处罚依据，将数据处理结果导出到文本当中并逐条显示。

如图5所示，作为本发明的一个实施例，所述执法仪本体1内实现全部智能功能的软件系统之核心功能的系统原理，通过设置语音输入孔15与语音识别芯片的输入端单向电性连接，语音识别芯片输出端与翻译机的输入端单向电性连接，翻译机的输出端与存储器输入端单向电性连接，存储器分别与数据库对比器、以及USB接口16双向电性连接，摄像头18分别与存储器和主控CPU芯片进行单向和双向电性连接，USB接口16分别与存储器和锂电池进行单向和双向电性连接，开关键输出端与锂电池输入端单向电性连接。语音输入孔15接收现场信息，通过语音识别芯片进行语音识别，然后通过翻译机进行现场记录，同时对现场违规情况通过摄像头18进行拍照取证，并将对应信息添加标示符后输入存储器进行储存。通过设置GUI按键激活数据库对比器，可将存储器中有标示符的现场数据与其执法检查隐患情况标准库进行精准对比，并在显示屏输出可视化的执法结果。通过设置USB 接口16与存储器数据交换，可方便执法人员撰写执法文书时调用现场原始数据进行取证，得出规范、合理的执法结果通知，同时为锂电池充电功能。

进一步的，本发明提出的执法仪实现全部智能功能的工作流程图参照图 6，锂电池分别为安全预警传感器6、功能模块、安全预警、WIFI模块、显示屏9等提供5V直流电，安全传感器6、功能模块的原始数据都会经过主控CPU芯片中的ARM单片机的处理在显示屏9上显示。当执法仪处于工作状态时，通过安全传感器6(由CO、CO2、O2、甲烷等传感器组成)可以实时监测矿井环境中的CO、CO2、O2、甲烷等气体含量，经过ARM单片机处理，进行数据对比，并实时显示当前的安全状态。进行执法时，可以通过功能模块(由摄像头18、语音输入模块13、测距模块5、风速探头4、温湿度传感器组成)对矿井的安全因素进行现场的测量、拍照记录和语音输入，这些数据经主控CPU芯片中的ARM单片机初步处理，在显示屏9上显示，连接WiFi后，经执法软件处理系统进一步处理后，将检查记录(包括测量结果、图片、语音翻译)逐条分类的显示在显示屏上，同时，执法软件处理系统将所有检查记录信息进行智能处理，通过安全规程、法律法规数据库对比，辨识出隐患，并提供整改建议和处罚建议。

此外，本发明能够及时记录地下巷道现场原始数据，可以拍照、录音、测距、照明等集一体的多功能智能设备，其中对于检测风速、温度、湿度、 CO、CO₂、O₂等数据作为辅助的必备功能，用来保护执法人员人身安全，对于拍照、测距、语音转译及原始数据与矿井标准数据库对比分析等功能为本发明的核心实现功能，为撰写执法文书提供强有力的支撑证据。

本发明的优点在于：解决了基础数据不检测或检测不准确、设备携带不方便、设备功能单一、数据记录麻烦、数据处理繁琐的难题，有效规避了执法过程中的经验执法弊端，切实提高了执法效率。

本发明实施例提供的矿用便携式安全智能执法仪及使用方法的执法过程是：

第一步、通过开关打开本设备，进入工作状态。此时设备开始自动实时检测风速、温度、CO、CO₂、O2等矿井环境因素参数。若CO、CO₂、O₂、温度等参数正常，警示灯为绿色，若参数超标或达不到要求，警示灯会变成黄色或红色，出现黄色时注意危险，出现红色时直接撤离现场；

第二步、当执法工作人员到达检查场所后，点击设备执法按键，开始第一条执法，再次点击该按键，开始第二条执法，以此类推，比如点击测距键进行距离测量、拍照现场安全隐患等。与此同时，设备自动将检测到的风速、温度、湿度、CO、CO₂、O₂、等矿井环境因素参数进行记录并储存在内置 TF储存卡内；

第三步、执法工作人员升井后，通过连接WiFi或数据线，对现场采集的数据进行分析处理，记录的语音则会自动识别翻译成文字显示，并且将每一条执法的所有数据，包括照片和环境基本因素，一起归类显示；

第四步、将归类好的现场数据，逐一点击触摸屏上的一条执法信息，会弹出标准执法用语，可以根据实际情况进行选择，选择完该条执法信息后，系统会弹出违反法律法规的具体条款项，如若不违法，则显示无隐患，确认选择后，会出现整改建议和处罚依据，进行再次选择，该条执法建议结束。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims

1.一种矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，包括主控器、存储器、安全因素传感器、功能模块和显示屏；

2.根据权利要求1所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述安全因素传感器包括CO、CO₂、O₂和甲烷传感器。

3.根据权利要求1或2所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述功能模块包括摄像头、语音输入模块、测距模块、风速探头和温湿度传感器。

4.根据权利要求3所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述执法检查隐患情况标准数据库包括但不限于《金属非金属矿山安全规程》、《安全生产法》以及安监总责令。

5.根据权利要求1所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，还包括工作指示灯和警示灯；

6.根据权利要求3所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述语音输入模块包括语音输入健、语音输入孔、语音识别芯片和翻译机；

7.根据权利要求6所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述文字信息附加有标示符；

8.根据权利要求7所述的矿井用便携式安全智能执法仪，其特征在于，所述可视化的执法结果包括安全隐患、整改建议和处罚建议。