CN201754636U - 一种矿灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能矿灯，具有电池壳、电路板、电池、灯头，其中电路板具有、微型传感器、低功耗微处理器、存储器、看门狗、蜂鸣器、ZigBee芯片以及微带天线。该模块能够对井下有毒有害气体进行传感监测，并且能够无线传输监测数据，采用矿灯蓄电池供电，方便矿工随身携带，移动性强。

Description

一种矿灯

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下个体照明与甲烷浓度检测、报警、定位一体化的仪器，具体的讲，涉及一种能够监测矿井内甲烷气体浓度，并实现报警，显示，人员定位的多功能矿灯。

背景技术

申请号为200310113401.X的中国专利申请公布了一种数字式甲烷报警矿灯，该矿灯具有发光二极管，微处理器，声光报警电路和记忆存储芯片，此种数字式甲烷报警矿灯虽然可以在甲烷浓度高于某值时报警，但是不能准确显示信息，矿上指挥系统不能及时了解井下的状态，以及井下人员的详细情况。

近些年，随着无线通信技术的飞速发展，使得这种可以实现监测，报警，传输，定位的多功能矿灯得以问世。ZigBee是基于IEEE组织制订的IEEE802.15.4标准的无线通信协议，即一种低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。ZigBee技术旨在满足小型低成本设备的无线联网要求，利用无线数传模块形成一个无线数传网络平台，各个无线数传模块之间可以相互通信，ZigBee网络还可以完成对本网络内的ZigBee芯片所处的位置进行定位。基于ZigBee技术的无线传感器网络，使数据的自动采集、分析处理，以及网络组建和数据传输变得更加容易。基于ZigBee技术的无线传感器网络能够适用于不需要很高的数据吞吐量和连续状态更新的工业应用，并且具有低功耗和低成本的优势。但是，目前尚没有应用该项技术的矿井安全监测设备问世。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术中的不足之处，提供一种能够对井下多种有毒有害气体和井下温度进行传感监测，从而实现对井下环境的实时监测、分析、显示和报警，无线传输采集到的监测数据，实现井上和井下的通信功能，并且进一步实现了人员定位功能的多功能矿灯。

所述多功能矿灯包括：

照明模块，由灯头和灯头供电电路构成，实施井下照明用；

数据采集模模块，使用多个传感器采集一定区域内的有害气体浓度和温度；

数据处理模块，控制所述多个传感器进行采集，处理传感器采集的数据，设置报警上下限，以及执行超限报警；

无线通信模块，执行所述便携式矿用安全监测装置与通信基站的无线通信，传输采集的数据。

电源模块，为以上所述模块提供电源。

进一步的，其中所述环境监测模块具有温度传感器模块、甲烷传感器模块、一氧化碳传感器模块、硫化氢传感器模块以及调试测试模块。

所述数据处理模块包括：

报警模块，用于向矿工发出危险警报信号；

微处理器，用于控制所述多个传感器进行采集、处理传感器采集的数据、以及控制所述报警模块执行超限报警；

按键模块，用于输入报警上下限。

进一部的，所述数据处理模块还包括显示模块，用于显示设置的报警上下限以及传感器采集的温度和有害气体浓度数据。

所述无线通信模块包括：

无线数据传输模块，以无线方式将传感器采集的数据发送给通信基站；

人员定位模块，通过无线信号实现对井下人员的实时定位和位置跟踪。

进一部的，因为本实用新型对数据流量的要求不高，所以所述无线传输模块和人员定位模块采用ZigBee芯片。ZigBee芯片低功耗，组网方便，还可以对本网络内的ZigBee芯片所处的位置进行定位，从而实现人员定位功能，现在一般厂商生产的ZigBee芯片都可以定位在1-3米的范围内。

本实用新型的多功能矿灯能够实时监视和记录井下工作现场的多种气体密度和环境参数，及时地发现有害气体浓度异常、温度升高等事故隐患并立即报警；通过无线方式向井外发射监测数据，能够方便井上安全控制部门对井下环境的实时监测和应急响应；可以提供人员定位功能，对紧急情况下的救援具有重要意义，能够有力地保障矿工的生命安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1本发明实施例的多功能矿灯各模块结构示意图

图2本发明实施例的多功能矿灯的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的多功能矿灯各模块连接示意图

数据采集模块实时监测井下一定范围内的多种环境参数。其中，温度传感器传感采集温度数据，甲烷传感器采集井下的甲烷气体浓度参数，一氧化碳传感器传感器采集一氧化碳气体浓度参数，硫化氢传感器采集硫化氢气体浓度参数，以上数据都送到调试测试器进行调试，经过调试处理的的数据将被送到数据处理模块。

数据处理模块控制所述多个传感器进行采集，处理传感器采集的数据，设置报警上下限，以及执行超限报警。数据处理模块包括微处理器，控制所述多个传感器进行采集、从各个传感器模块获得采集的各种参数数据，并处理所述传感器采集的数据、以及控制所述报警模块执行超限报警；报警模块，在微处理器的控制下，在某个传感器模块采集的数据值超出预定的上下限，例如温度过高或过低、甲烷或一氧化碳气体浓度过高等情况下，通过蜂鸣器向矿工发出危险警报信号；按键模块用于手动输入报警上下限数值。所述数据处理模块还包括显示模块，用于显示通过按键模块设置的报警上下限数值，以及传感器采集获得的温度值和有害气体浓度数值，以便矿工或者井下技术人员能够随时方便的获知井下工作条件的状况。

无线通信模块，执行所述矿灯与通信基站的无线通信，向外发送传感器采集的数据，从而使本实用新型实现了远程同步监测和人员定位功能，为井上指挥控制系统了解井下环境，实施突发情况救援提供了极大的便利。无线通信模块包括：无线数据传输模块，以无线方式将传感器采集的数据发送给通信基站，再通过通信基站将数据发送给井上的指挥控制中心；人员定位模块，通过无线信号实现对便携式矿用安全监测装置的定位，由于矿灯是由矿工所必须随身携带是物品，从而实现对井下人员的实时定位和位置跟踪。

如图2所示的多功能矿灯：电池盒1，电池盒可以由各种硬质树脂材料制成，电池盒内装有电池，稳压电路，数据处理模块，数据处理模块包括了低功耗微处理器，存储器，看门狗以及用于报警的蜂鸣器，无线通信模块，无线通信模块集成了微带天线；数据采集模块5位于电池盒顶端，用于采集各种有害气体以及温度的数值；电池盒正面还有LED显示屏3，以及用于输入数据的按键4；灯头2通过电缆7与电池相连。

可见，本实用新型的多功能矿灯，将多种危险气体传感、无线通信和人员定位等功能集成为一体，从而具备了多类气体探测报警、数据传输和实时监测、人员定位和管理等多种功能，充分体现了井下设备自动化和智能化的发展趋势，能够有效地解决井下安全问题。

Claims (10)

1.一种矿灯，包括：照明模块，所述照明模块由灯头和灯头供电电路构成，数据采集模块，所述数据采集模块由传感器和传感器电路构成，数据处理模块，电源模块，所述照明模块与电源模块相连，所述数据采集模块与数据处理模块相连，数据处理模块与电源模块相连，其特征在于：所述矿灯还包括一个无线通信模块，该无线通信模块与数据处理模块相连。

2.根据权利要求1所述的矿灯，其特征在于，电源模块包括电池盒和聚合物锂离子充电电池。

3.根据权利要求2所述的矿灯，其特征在于，所述电源模块包括稳压电路，该稳压电路与数据采集模块以及数据处理模块的电源端相连。

4.根据权利要求1所述的矿灯，其特征在于，所述数据采集模块具有温度传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器以及调试测试器。

5.根据权利要求1所述的矿灯，其特征在于，所述数据处理模块包括：报警模块，用于向矿工发出危险警报信号；微处理器以及存储器，微处理器可以控制数据采集模块进行采集数据并处理采集来的数据，控制所述报警模块执行超限报警；按键模块，用于输入报警上下限。

6.根据权利要求5所述的矿灯，其特征在于，所述数据处理模块还包括看门狗，对处理器提供硬件看门狗功能，在处理器不能正常工作的状况下进行系统复位。

7.根据权利要求5所述的矿灯，其特征在于，所述数据处理模块还包括显示模块，用于显示设置的报警上下限以及传感器采集的温度和有害气体浓度数据。

8.根据权利要求7所述的矿灯，其特征在于，所述显示模块为LED数字显示电路，所述数字显示电路位于电池模块上。

9.根据权利要求1所述的矿灯，其特征在于，所述无线通信模块包括：无线数据传输模块，以无线方式将传感器采集的数据发送给通信基站；以及人员定位模块，通过无线信号实现对井下人员的实时定位和位置跟踪；微带天线， 接收和发送无线信号。

10.根据权利要求8所述的矿灯，其特征在于，所述无线数据传输模块采用ZigBee芯片。 

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