CN112690529B - 一种矿井安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿井安全帽。所述矿井安全帽包括瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块、控制器、报警器、无线通讯模块和语音播报器，通过瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并通过无线通讯模块与矿井内其它人员携带的矿井安全帽实现自组网，进行各个位置的瓦斯浓度、氧气浓度的交互，当当前位置的瓦斯浓度过大或氧气浓度过低时，进行报警，并结合其它位置的瓦斯浓度、氧气浓度和当前位置的位置坐标制定撤离路线，指导携带该矿井安全帽的工作人员的安全撤离。本发明实现了指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离，对进一步的保障矿井工作人员的人身安全有重要意义。

Description

一种矿井安全帽

技术领域

本发明涉及矿井安全技术领域，特别涉及一种矿井安全帽。

背景技术

保证矿井工作人员的人身安全是矿井工作的重要工作之一，而工作人员携带的矿井安全帽又是保证矿井工作人员安全的重要部件。现有的矿井安全帽不仅从防护性能方面，还是从功能多样性方面都有了提升，在实现头部安全防护的同时，可以对环境的状态的检测，并根据检测结果进行危险预警，但是现有的矿井安全帽无法指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿井安全帽，以实现指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离，保证矿井工作人员的人身安全。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种矿井安全帽，所述矿井安全帽包括帽壳、减震层、头箍、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块、控制器、报警器、无线通讯模块和语音播报器；

所述控制器和所述报警器设置在所述帽壳和所述头箍之间，所述定位模块、所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感、所述无线通讯模块和所述语音播报器设置在所述帽壳的外部；

所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感器和定位模块分别与所述控制器连接，分别用于检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给所述控制器；

所述控制器与所述无线通讯模块连接，用于控制所述无线通讯模块将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给矿井内的其它人员携带的矿井安全帽和后台监控中心；

所述控制器还分别与所述报警器和所述语音播报器连接，用于当当前位置的瓦斯浓度大于预设瓦斯浓度阈值或当前位置的氧气浓度小于预设氧气浓度阈值时，控制所述报警器进行报警，并控制所述无线通讯模块接收所述矿井内的其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标；根据所述矿井内其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标及当前位置的位置坐标制定撤离路线，并控制所述语音播报器重复播报所述撤离路线。

可选的，所述矿井安全帽还包括生命特征传感器、身份识别传感器；所述生命特征传感器和所述身份识别传感器设置在所述帽壳和所述头箍之间；

所述生命特征传感器和所述身份识别传感器分别与所述控制器连接，所述控制器还用于将所述生命特征传感器和所述身份识别传感器检测的携带矿井安全帽的人员的生命特征信息和身份信息通过所述无线通讯模块发送给后台监控中心。

可选的，所述矿井安全帽还包括呼救按键，所述呼救按键设置在所述帽壳的外部；

所述呼救按键与所述控制器连接，所述控制器还用于根据所述呼救按键的控制，控制所述语音播报器重复播报求救信号。

可选的，所述矿井安全帽还包括多个LED灯，多个所述LED灯周向的均布在所述帽壳的外部。

可选的，所述无线通讯模块为Zigbee模块。

可选的，所述无线通讯模块为NB-IOT通讯模块。

可选的，所述控制器包括STM32型单片机。

可选的，所述定位模块为北斗卫星定位模块或GPS定位模块。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种矿井安全帽。所述矿井安全帽包括瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块、控制器、报警器、无线通讯模块和语音播报器，通过瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并通过无线通讯模块与矿井内其它人员携带的矿井安全帽实现自组网，进行各个位置的瓦斯浓度、氧气浓度的交互，当当前位置的瓦斯浓度过大或氧气浓度过低时，进行报警，并结合其它位置的瓦斯浓度、氧气浓度和当前位置的位置坐标制定撤离路线，指导携带该矿井安全帽的工作人员的安全撤离。本发明实现了指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离，对进一步的保障矿井工作人员的人身安全有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种矿井安全帽的结构图；

图2为本发明提供的一种矿井安全帽的电路图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种矿井安全帽，以实现指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离，保证矿井工作人员的人身安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

为了实现上述目的，本发明提供一种矿井安全帽，如图1和2所述矿井安全帽包括帽壳1、减震层2、头箍3、瓦斯浓度传感器4、氧气浓度传感器5、定位模块6、控制器7、报警器8、无线通讯模块9和语音播报器10。

所述控制器7和所述报警器8设置在所述帽壳1和所述头箍3之间，所述定位模块6、所述瓦斯浓度传感器4、所述氧气浓度传感5、所述无线通讯模块9和所述语音播报器10设置在所述帽壳的外部。

所述瓦斯浓度传感器4、所述氧气浓度传感器5和定位模块6分别与所述控制器7连接，分别用于检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给所述控制器7。所述定位模块6为北斗卫星定位模块或GPS定位模块，所述控制器7包括STM32型单片机。

所述控制器7与所述无线通讯模块9连接，用于控制所述无线通讯模块9将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给矿井内的其它人员携带的矿井安全帽和后台监控中心。所述无线通讯模块9为Zigbee模块或NB-IOT通讯模块，用于实现矿井内所有人员佩戴的的矿井安全帽及后台监控中心的自组网。

所述控制器7还分别与所述报警器8和所述语音播报器10连接，用于当当前位置的瓦斯浓度大于预设瓦斯浓度阈值或当前位置的氧气浓度小于预设氧气浓度阈值时，控制所述报警器8进行报警，并控制所述无线通讯模块9接收所述矿井内的其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标；根据所述矿井内其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标及当前位置的位置坐标制定撤离路线，并控制所述语音播报器10重复播报所述撤离路线。

其中，撤离路线的制定方法是，根据当前位置的位置坐标和矿井的地形图制定多个可选路径，根据其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，确定每个可选路径的最大瓦斯浓度和最小氧气浓度，选取最大瓦斯浓度小于第一预设阈值，最小氧气浓度大于第二预设阈值的可选路径作为候选路径，从候选路径中距离最短的路径作为撤离路线，如果没有符合条件的候选路径，则选取瓦斯浓度最小的可选路径作为撤离路线。

本发明通过瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并通过无线通讯模块与矿井内其它人员携带的矿井安全帽实现自组网，进行各个位置的瓦斯浓度、氧气浓度的交互，通过控制器当当前位置的瓦斯浓度过大或氧气浓度过低时，进行报警，并结合其它位置的瓦斯浓度、氧气浓度和当前位置的位置坐标制定撤离路线，指导携带该矿井安全帽的工作人员的安全撤离。本发明实现了指导矿井工作人员在危险预警后安全的撤离，对进一步的保障矿井工作人员的人身安全有重要意义。

作为一种优选的实施方式，本发明的矿井安全帽还包括生命特征传感器、身份识别传感器；所述生命特征传感器和所述身份识别传感器设置在所述帽壳和所述头箍之间；所述生命特征传感器11和所述身份识别传感器12分别与所述控制器7连接，所述控制器7还用于将所述生命特征传感器和所述身份识别传感器检测的携带矿井安全帽的人员的生命特征信息和身份信息通过所述无线通讯模块9发送给后台监控中心。本发明设置生命特征传感器和身份识别传感器，检测携带这的生命特征信息和身份信息，便于救援过程中针对性的对生命特征危险和暂时失联的工作人员进行救援。

作为一种优选的实施方式，本发明的矿井安全帽还包括呼救按键13，所述呼救按键13设置在所述帽壳1的外部；所述呼救按键13与所述控制器7连接，所述控制器7还用于根据所述呼救按键的控制，控制所述语音播报器重复播报求救信号。采用呼救按键直接控制，实现语音播报求救信号，以使救援人员及时发现受灾或者生命特征危险的工作人员。

所述矿井安全帽还包括多个LED灯，多个所述LED灯周向的均布在所述帽壳的外部。实现工作人员在工作工程中的照明。

本发明的矿井安全帽还包括电源系统，电源系统可以为锂电池，用于为本发明的瓦斯浓度传感器4、氧气浓度传感器5、定位模块6、控制器7、报警器8、无线通讯模块9和语音播报器10、生命特征传感器、身份识别传感器和LED灯供电。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种矿井安全帽，其特征在于，所述矿井安全帽包括帽壳、减震层、头箍、瓦斯浓度传感器、氧气浓度传感器、定位模块、控制器、报警器、无线通讯模块和语音播报器；

所述控制器和所述报警器设置在所述帽壳和所述头箍之间，所述定位模块、所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感、所述无线通讯模块和所述语音播报器设置在所述帽壳的外部；

所述瓦斯浓度传感器、所述氧气浓度传感器和定位模块分别与所述控制器连接，分别用于检测当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，并将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给所述控制器；

所述控制器与所述无线通讯模块连接，用于控制所述无线通讯模块将当前位置的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标发送给矿井内的其它人员携带的矿井安全帽和后台监控中心；

所述控制器还分别与所述报警器和所述语音播报器连接，用于当当前位置的瓦斯浓度大于预设瓦斯浓度阈值或当前位置的氧气浓度小于预设氧气浓度阈值时，控制所述报警器进行报警，并控制所述无线通讯模块接收所述矿井内的其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标；根据所述矿井内其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标及当前位置的位置坐标制定撤离路线，并控制所述语音播报器重复播报所述撤离路线；

撤离路线的制定方法是，根据当前位置的位置坐标和矿井的地形图制定多个可选路径，根据其它人员携带的矿井安全帽发送的瓦斯浓度、氧气浓度和位置坐标，确定每个可选路径的最大瓦斯浓度和最小氧气浓度，选取最大瓦斯浓度小于第一预设阈值，最小氧气浓度大于第二预设阈值的可选路径作为候选路径，从候选路径中距离最短的路径作为撤离路线，如果没有符合条件的候选路径，则选取瓦斯浓度最小的可选路径作为撤离路线。

2.根据权利要求1所述的矿井安全帽，其特征在于，所述矿井安全帽还包括生命特征传感器、身份识别传感器；所述生命特征传感器和所述身份识别传感器设置在所述帽壳和所述头箍之间；

所述生命特征传感器和所述身份识别传感器分别与所述控制器连接，所述控制器还用于将所述生命特征传感器和所述身份识别传感器检测的携带矿井安全帽的人员的生命特征信息和身份信息通过所述无线通讯模块发送给后台监控中心。

3.根据权利要求2所述的矿井安全帽，其特征在于，所述矿井安全帽还包括呼救按键，所述呼救按键设置在所述帽壳的外部；

所述呼救按键与所述控制器连接，所述控制器还用于根据所述呼救按键的控制，控制所述语音播报器重复播报求救信号。

4.根据权利要求1所述的矿井安全帽，其特征在于，所述矿井安全帽还包括多个LED灯，多个所述LED灯周向的均布在所述帽壳的外部。

5.根据权利要求1所述的矿井安全帽，其特征在于，所述无线通讯模块为Zigbee模块。

6.根据权利要求1所述的矿井安全帽，其特征在于，所述无线通讯模块为NB-IOT通讯模块。

7.根据权利要求1所述的矿井安全帽，其特征在于，所述控制器包括STM32型单片机。

8.根据权利要求1所述矿井安全帽，其特征在于，所述定位模块为北斗卫星定位模块或GPS定位模块。