CN110671627A - 一种集成有uwb通信组件的本安型信息化矿灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，该矿灯包括：灯头组件、线缆、电池盒组件和电路控制装置，灯头组件与电池盒组件通过线缆连接，其特征在于，电路控制装置安装在灯头组件上，灯头组件包括：灯头壳体、设置在灯头壳体内的两组光源和设置在灯头壳体上的灯头开关，电路控制装置设置于头灯壳体内部；其中，电路控制装置包括：CPU控制模块、电池充电模块、UWB通信模块、充电状态灯、报警马达、通信状态灯、求救按键，本发明的优点是：在定位精度、覆盖范围、功耗、通信速率、唯一性检测、抗干扰性等技术指标有了新的突破，为进一步提高煤矿安全生产及作业人员管理提供更可靠的支持。

Description

一种集成有UWB通信组件的本安型信息化矿灯
技术领域
本发明涉及信息化矿灯技术领域，具体涉及一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯。
背景技术
信息化矿灯是近几年行业发展的趋势，目前市面上，煤矿井下矿工作业时随身携带的矿灯通常包括挂在安全帽上的头灯、拴在腰间的电池盒以及头灯与电池盒之间的连接导线组成。
常见的信息化矿灯是在传统矿灯电池盒内部集成有人员定位、报警功能，电池盒是固定在矿工腰带上，但是在井下容易受到阻挡，导致定位不准确。且现有的信息化矿灯存在精度一般，功耗较大，难以进行可靠的唯一性识别等技术难题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，用于保持并优化基本功能的新型信息化矿灯，以克服上述现有技术的不足。
本发明提供的集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯包括：灯头组件、线缆、电池盒组件和电路控制装置，灯头组件与电池盒组件通过线缆连接，所做的改进是，电路控制装置安装在灯头组件上，灯头组件包括：灯头壳体、设置在灯头壳体内的两组光源和设置在灯头壳体上的灯头开关，电路控制装置设置于头灯壳体内部；其中，电路控制装置包括：CPU控制模块、电池充电模块、UWB通信模块、充电状态灯、报警马达、通信状态灯、求救按键模块；
CPU控制模块、电池充电模块和UWB通信模块集成于一块主体电路板上或者通过线缆连接；
报警马达固定于灯头壳体内并与CPU控制模块连接；
求救按键设置于灯头壳体上并与CPU控制模块连接；
充电状态灯、通信状态灯集成于矿灯灯头壳体内的光源光杯上并与CPU控制模块连接；
电池充电模块用于控制电池充、断电，电池充电模块通过电池控制模块进行控制；
CPU控制模块采集电池控制模块状态，进而控制UWB通信模块工作/睡眠状态；
CPU控制模块通过UWB通信模块获取报警信息、时钟、注册信息，经数据包结算得出定位配置，并控制UWB通信模块按照该配置与上级设备进行精确定位通信；
CPU控制模块采集求救按键信息，并及时将该信息通过UWB通信模块上传至上级设备；
CPU控制模块采集UWB通信模块数据获取报警信息，并控制报警马达进行震动报警；
灯头组件内的光源和设置于头灯内部的电路控制装置通过线缆与电池组电连接，电池盒组件包括电池盒、设置在电池盒内的电池组和隔离接线板。
作为优选，UWB通信模块为IR-UWB通信模块，IR-UWB通信模块上集成有注册、校时机制模块，注册、校时机制模块用于获取标识卡中经过向上注册的信息并进行同步及配置信息，并按照该时隙配置进行定时休眠、定时工作。
作为优选，IR-UWB通信模块通过注册获取的工作信息配置进行标识卡整机最大限度压缩工作时间，再通过CPU控制模块中的低功耗模式，使得标识卡待机功耗降至微安级。
作为优选，CPU控制模块上设置有多个预留通信接口进行通信扩容；CPU控制模块上设置有电池保护模块，CPU控制模块通过GPIO引脚周期获取当前设备电量，在低电运行状态时上传报警提示信息，并控制CPU控制模块进入低频工作模式。
本发明的优点及积极效果是：
1、本发明相比于常见信息化矿灯在定位精度、覆盖范围、功耗、通信速率、唯一性检测、抗干扰性等技术指标有了新的突破，为进一步提高煤矿安全生产及作业人员管理提供更可靠的支持。
2、本发明是基于DW-1000芯片的基础上通过将IR-UWB通信模块集成于信息化矿灯灯头壳体内，挂在矿工的安全帽上，使得不易受到阻挡，提高了通信可靠性。再通过独立研发的注册、校时机制现大容量、高精度精确定位，标识卡经过向上注册、获取同步及配置信息，并按照该时隙配置实现定时休眠定时工作，有效解决了传统无管理、自由冲突模式带来的高丢包、高功耗问题。
3、本发明具有精确人员定位、双向报警求救、通信等功能，且具有一定可扩展性。
4、本发明中带有集成UWB通信模块的本安型信息化矿灯符合国标(GB3836-2010)本安要求，具有常规矿灯一致的主/辅两路LED照明光源；具有通信状态、充电状态提示灯，且不影响照明光源工作。
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的整体结构示意图。
图2为根据本发明实施例的灯头组件俯视图。
图3为根据本发明实施例的电池盒组件主视图。
图4为根据本发明实施例的灯头组件剖视图。
图5为根据本发明实施例的电路控制装置构成框图。
其中的附图标记包括：灯头组件1、线缆2、电池盒组件3、电路控制装置4、主光源11、副光源12、灯头壳体13、灯头开关14、光杯15、电池盒31、电池组32、隔离接线板33、电池充电模块41、UWB通信模块42、充电状态灯43、报警马达44、通信状态灯45、求救按键46、CPU控制模块47、主体电路板48。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
图1-5示出了根据本发明实施例的整体结构示意图。
本发明的集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯包括：灯头组件1、线缆(MM2x1.2mm2)2、电池盒组件3、电路控制装置4；灯头组件1由主光源11、副光源12、灯头壳体13、灯头开关14和光杯15组成，其中主光源11和副光源12设置在光杯15上，并整体设置在灯头壳体13内，两组光源均采用LED光源，使用时灯头壳体13可挂在矿工的安全帽上。灯头开关15设置在灯头壳体13上。
参阅图1-4，本实施例中的灯头组件1和电池盒组件3之间通过线缆2连接，电池组32通过线缆2与灯头壳体13内的主光源11、副光源12和电路控制装置4电连接。
电池盒组件3由电池盒31、电池组32、隔离接线板(KLX6LM-01)33组成，电池组32和隔离接线板33设置在电池盒31内。
电路控制装置4设置于灯头壳体13内部，电路控制装置4包括电池充电模块41、IR-UWB通信模块(DW-1000)42、充电状态灯(MHT170CRCT)43、报警马达(LX-0610C)44、通信状态灯(D-G080508G1-KS2)45、求救按键(12x12x5mm)46、CPU控制模块(STM32L101)47；CPU控制模块47，电池充电模块41和IR-UWB(DW-1000)通信模块42集成于一块主电路板48上；报警马达44固定于灯头壳体13内，与主电路板48连接；求救按键46设置于灯头壳体13上，与主电路板48连接；充电状态灯43和通信状态灯45集成于矿灯灯头壳体13内光源光杯15上，并连接至主电路板48上。
参阅图5，本实施例中的电池充电模块41控制电池充、断电，CPU控制模块47采集电池控制模块状态，进而控制IR-UWB通信模块42工作/睡眠状态；控制光杯15上对应状态灯工作。CPU控制模块47通过IR-UWB通信模块42获取报警信息、时钟、注册信息，经数据包结算得出定位配置，并控制IR-UWB通信模块42按照该配置与上级设备进行精确定位通信；控制光杯15上对应状态灯工作。CPU控制模块47采集求救按键46的信息，并及时将该信息通过IR-UWB通信模块42上传至上级设备。CPU控制模块47采集IR-UWB通信模块42数据获取报警信息，并控制报警马达44进行震动报警。
IR-UWB通信模块42通过注册获取的工作信息配置实现标识卡整机最大限度压缩工作时间，加以单片机低功耗模式的实现使得标识卡待机功耗降至微安级；UWB通信模块占空比达到千分之2.5。在实现覆盖范围及矿灯容量的大幅优化同时最大限度的降低通信功耗，保障矿灯工作时长。
在本实施中的信息化矿灯预留了较多通信接口，可进行通信扩容；CPU控制模块47软件开发有电池保护模块，当低电运行状态时上传报警提示信息，并优先保障照明供升井过程使用。
在本实例中的集成UWB通信模块的本安型信息化矿灯，符合国标(GB3836-2010)本安要求；具有主/辅两路LED照明光源；具有通信状态、充电状态提示灯，且不影响照明光源工作；具有精确人员定位、双向报警求救、通信等功能，且具有一定可扩展性；较常见信息化矿灯在定位精度、覆盖范围、功耗、通信速率、唯一性检测、抗干扰性等技术指标有了新的突破，为进一步提高煤矿安全生产及作业人员管理提供更可靠的支持。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，包括：灯头组件、线缆、电池盒组件和电路控制装置，所述灯头组件与所述电池盒组件通过所述线缆连接，其特征在于，所述电路控制装置安装在所述灯头组件上，所述灯头组件包括：灯头壳体、设置在灯头壳体内的两组光源和设置在灯头壳体上的灯头开关，所述电路控制装置设置于所述头灯壳体内部；其中，所述电路控制装置包括：CPU控制模块、电池充电模块、UWB通信模块、充电状态灯、报警马达、通信状态灯、求救按键模块；
所述CPU控制模块、所述电池充电模块和所述UWB通信模块集成于一块主体电路板上或者通过线缆连接；
所述报警马达固定于灯头壳体内并与所述CPU控制模块连接；
所述求救按键设置于灯头壳体上并与所述CPU控制模块连接；
所述充电状态灯、所述通信状态灯集成于矿灯灯头壳体内的光源光杯上并与所述CPU控制模块连接；
所述电池充电模块用于控制电池充、断电，所述电池充电模块通过电池控制模块进行控制；
所述CPU控制模块采集所述电池控制模块状态，进而控制UWB通信模块工作/睡眠状态；
所述CPU控制模块通过UWB通信模块获取报警信息、时钟、注册信息，经数据包结算得出定位配置，并控制UWB通信模块按照该配置与上级设备进行精确定位通信；
所述CPU控制模块采集求救按键信息，并及时将该信息通过UWB通信模块上传至上级设备；
所述CPU控制模块采集UWB通信模块数据获取报警信息，并控制报警马达进行震动报警；
所述灯头组件内的光源和设置于头灯内部的电路控制装置通过线缆与电池组电连接，所述电池盒组件包括电池盒、设置在电池盒内的电池组和隔离接线板。
2.根据权利要求1所述的一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，其特征在于，所述UWB通信模块为IR-UWB通信模块，所述IR-UWB通信模块上集成有注册、校时机制模块，所述注册、校时机制模块用于获取标识卡中经过向上注册的信息并进行同步及配置信息，并按照该时隙配置进行定时休眠、定时工作。
3.根据权利要求2所述的一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，其特征在于，所述IR-UWB通信模块通过注册获取的工作信息配置进行标识卡整机最大限度压缩工作时间，再通过所述CPU控制模块中的低功耗模式，使得标识卡待机功耗降至微安级。
4.根据权利要求1所述的一种集成UWB通信组件的本安型信息化矿灯，其特征在于，所述CPU控制模块上设置有多个预留通信接口进行通信扩容；所述CPU控制模块上设置有电池保护模块，CPU控制模块通过GPIO引脚周期获取当前设备电量，在低电运行状态时上传报警提示信息，并控制CPU控制模块进入低频工作模式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111683340A (zh) * 2020-08-11 2020-09-18 南京北路自动化系统有限责任公司 一种基于uwb的本质安全型矿用车辆标识卡
CN112097137A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 天地（常州）自动化股份有限公司 多频组合定位本安型信息矿灯
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