CN203934724U - 一种新型多传感器头盔 - Google Patents

Abstract

一种新型多传感器头盔，包括头盔本体，所述头盔本体上设有带有开关的矿灯，所述头盔本体两侧还分别设置有控制盒和手持设备盒；控制盒的内部安装有处理器、无线传感器、瓦斯传感器、语音传感器和电源模块，手持设备盒内部安装有显示装置和另一电源模块。本实用新型将各个传感器、显示装置和处理装置均一体化的设置在了头盔本体上提高了头盔的便携性，分别设置带有卷收器的手持显示装置和麦克提高了本头盔的使用方便性；采用Zigbee无线传感器、瓦斯传感器和语音传感器同时结合井下网关，利用无线传感器的自组织网络特性，确保井下与地面信息传递的畅通、高效。

Description

一种新型多传感器头盔

技术领域

本实用新型涉及一种井下作业头盔，尤其是一种新型多传感器头盔。

背景技术

在地下煤矿正常生产和瓦斯爆炸、透水等意外灾害事故发生时，井下生产人员的定位、瓦斯的气体检测报警、井下人员与井上控制中心人员的语音通信为营救和自救提供了生命通道。Zigbee无线传感器的出现为这种技术的实现提供了可能。但是现有的井下人员安全系统主要是单一的人员定位系统，而且大多采用RFID射频技术实现，RFID是一种卡片式定位技术，较为简单，传输距离受限，无法集成瓦斯气体检测模块和语音通信模块；也有使用Zigbee无线传感器作为定位模块的，但是同样没有集成瓦斯气体检测模块和语音通信模块，使得井下人员信息缺乏，通讯不畅。而且，现有井下头盔的设计中缺乏对头盔本身的便携性、使用方便性以及无外部电源供给下的连续工作时长的考虑，其常常表现为将传感器、显示装置、处理装置与头盔本体分离使得工人携带较为繁琐、将显示装置设置在头盔前沿影响工人的正常视野，或是单一电池供电设计，使得其在一块电池坏掉或没有电量的情况下，整个设备便无法运行，降低了头盔自身的连续工作时长和其抗风险能力。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种设置有独立控制的瓦斯传感器、语音传感器、Zigbee无线传感器和显示装置，以井下无线网关作为参考点或中继实现井下信息与地面接收单位的信息双向传递，同时各传感器和显示装置一体化整体合理设计便携性高、伸缩式手持显示装置使用方便、双电池供电设计抗风险能力强连续工作时长的新型多传感器头盔。

本实用新型的技术方案：

一种新型多传感器头盔，包括头盔本体，所述头盔本体上设有带有开关的矿灯，所述头盔本体两侧还分别设置有控制盒和手持设备盒；

所述控制盒内部设置有处理器，其分别与用于无线信息传输和定位的无线传感器、用于瓦斯浓度监测的瓦斯传感器、以及用于语音通信的语音传感器连接；所述控制盒外部还设置有与无线传感器连接的天线、与上述各传感器信号连接用于指示各个传感器工作状态和独立控制的指示灯和开关、与瓦斯传感器信号连接用于现场报警的报警器、以及与语音传感器连接一端外露于控制盒外部的麦克；

所述语音传感器还连接有喇叭，所述喇叭设置在头盔本体的内侧；

所述手持设备盒内部设置有与处理器信号连接用于无线定位信号和瓦斯传感器浓度显示的显示装置，所述显示装置上设有开关，所述手持设备盒外部的一侧设置用于取出/放置显示装置的开口；

所述控制盒和手持设备盒内部还设置有卷收器和电源模块；所述卷收器分别用于收卷麦克和显示装置的连接线；所述电源模块包括外部电源接口、电源转换模块和充电电池，所述外部电源接口设置在所述控制盒和手持设备盒外部，其与所述控制盒和手持设备盒内部的充电电池经电源转换模块连接，所述充电电池分别为处理器、无线传感器、语音传感器、瓦斯传感器、指示灯、麦克、喇叭、报警器和显示装置供电；

所述无线传感器采用Zigbee无线传感器。

进一步的，所述控制盒和手持设备盒的壳体为高强度耐冲击工程聚酯外壳。

进一步的，所述充电电池为5000mAH防爆聚合物锂电池。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型将各个传感器、显示装置和处理装置均一体化的设置在了头盔本体上，提高了头盔的便携性，同时，分别设置带有卷收器的手持显示装置和麦克进一步的提高了本头盔的使用方便性；

2、头盔的控制盒和手持设备盒内部分别设置有电源模块，其中的充电电池为5000mAH防爆聚合物锂电池在充满电的情况下，可以满足7天的全负载工作，头盔两侧的充电电池提高了头盔的抗风险能力，保证了头盔没有外部供电下的连续工作时长；

3、本实用新型采用Zigbee无线传感器、瓦斯传感器和语音传感器同时结合井下布置的密集冗余带独立电源的网关，利用无线传感器的自组织网络特性，即使在意外情况下，有无线网关实效，其它附近网关可以自动接替完成工作，以确保井下与地面信息传递的畅通、高效；

4、本实用新型显示装置、无线传感器、瓦斯传感器和语音传感器分别设计开关独立控制，使得在特殊情况下可以手动关闭不用的传感器或显示装置以节省电源，或依据接收的无线控制信号远程开启用到的传感器模块，

5、本实用新型将显示装置、无线传感器、瓦斯传感器、语音传感器和电源模块设计在一个高强度耐冲击工程聚酯外壳内，保证了头盔关键的定位、通讯部件的抗毁性。

附图说明

图1是本实用新型的正视图；

图2是本实用新型的后视图；

图3是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

本申请的多传感器智能头盔设置有带有开关的矿灯，无线传感器、瓦斯传感器、语音传感器和显示装置，矿灯通过其上的开关实现独立控制、无线传感器通过网络场强定位技术和自组织信息传递技术将井下人员信息传递给井上，瓦斯传感器检测瓦斯浓度并报警，语音传感器实现井下-井上双向对话，显示装置用于显示当前无线定位信息和瓦斯浓度。

如图1-图3所示，多传感器头盔由头盔本体、安装在头盔本体前端带有开关的矿灯1、头盔本体两侧安装固定的控制盒2和手持设备盒3构成；

控制盒2的内部安装有处理器、无线传感器、瓦斯传感器、语音传感器和电源模块，处理器作为主要的信息处理器件，其与无线传感器、语音传感器、瓦斯传感器信号连接，电源模块4安装在控制盒内部的一侧为控制盒2内的元器件供电。

控制盒2的外部顶端安装有与无线传感器连接用于无线信号收发的天线9，控制盒的外部侧面上安装有与无线传感器、瓦斯传感器和语音传感器信号连接用于指示各个传感器工作状态的指示灯10，以及与瓦斯传感器信号连接用于现场报警的报警器7，在控制盒的外部侧面的端部还安装有独立控制无线传感器、瓦斯传感器和语音传感器的开关，控制盒的外部下端设置有端口，其用于安装与语音传感器连接且一端外露于控制盒外部的麦克8，麦克8与语音传感器的连接线上还安装有卷收器6，以对利于连接线进行卷收，与语音传感器连接的还有喇叭，喇叭设置在头盔本体的内侧。

手持设备盒3内部安装有显示装置5和另一电源模块4，显示装置5与处理器信号连接，其用于无线定位信号和瓦斯传感器浓度的显示，显示装置5上设有独立控制的开关，其与处理器的连接线上安装有卷收器6，手持设备盒3的外部侧面的端部开设有用于取出/放置显示装置的开口，另一电源模块4安装方式与控制盒2的电源模块4相同，均为安置于盒体内部一侧，其与控制盒2的电源模块4为并联关系。

控制盒2和手持设备盒3内部的电源模块包括外部电源接口、电源转换模块和充电电池，外部电源接口安装在控制盒和手持设备盒外侧面端部，其与控制盒和手持设备盒内部的充电电池经电源转换模块连接，充电电池分别为处理器、无线传感器、语音传感器、瓦斯传感器、指示灯10、麦克8、喇叭、报警器7和显示装置5供电。

其中，无线传感器采用Zigbee无线传感器，连接有指示传感器工作状态的指示灯10、天线9和独立控制的开关，其通过无线信号天线，并经由在井下安装、布置好位置已知的Zigbee无线网关作为参考点和信息传递中继，井下人员头盔上Zigbee无线传感器作为移动目标节点，根据无线场强信息测距定位原理和RSSI测距技术，以及无线传感器组团协议和分簇算法，对井下人员进行精准定位和地位接收单位的信息双向传递，同时，瓦斯监测信息和语音双向对讲信息也可以通过无线网关完成与地面接收单位的通信，这样就形成了一个完整的井下人员应急信息系统，为抢险救灾，提高效率，争取时间，提供宝贵的信息通道。以保证井下人员的工作便利。

语音传感器采用型号为WM8974的语音芯片，连接有指示传感器工作状态的指示灯10、语音对讲的麦克8、语音播放的喇叭和独立控制的开关，以实现语音通信，语音通信功能由按钮开关一控制开启关闭，平时不用时，为了省电可以手动关闭。但是出现意外情况，可以远程控制开启。当系统正常工作时，指示灯会常绿。

瓦斯传感器采用MJC4型瓦斯传感器模块，其接有指示传感器工作状态的指示灯10、瓦斯报警的报警器和独立控制的开关，以实现对井下人员的瓦斯环境安全预警，瓦斯传感器模块适合测量0％-5％低浓度瓦斯，超过4％瓦斯浓度即时现场通过自带喇叭报警，并将报警信息通过UARTO串口传给无线传感器并发送给地面接收单位。其同样可通过按钮开关来控制模块的开启和关闭，并可以接受特殊情况远程控制开启。正常工作状态下，工作指示灯常绿。

电源模块包括外部电源接口、电源转换模块和充电电池，电源转换模块实现了外部电源与充电电池间的电能转换，充电电池分别为处理器、无线传感器、语音传感器、瓦斯传感器、指示灯10、麦克8、喇叭、报警器7和显示装置5供电。考虑到供电长久性和安全性，充电电池采用5000mAH防爆聚合物锂电池以确保长时间供电，一个充电电池充满电可维持本智能头盔7天的正常工作，

头盔本体两侧外部的控制盒2和手持设备盒3的壳体以及作为中继节点无线网关的外壳体均采用高强度耐冲击工程聚酯外壳，且外壳和其连接接口部位设计为防尘、防水、耐冲击、能够承受2G的震动。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (3)

1.一种新型多传感器头盔，包括头盔本体，所述头盔本体上设有带有开关的矿灯，其特征是：所述头盔本体两侧还分别设置有控制盒和手持设备盒；

所述控制盒内部设置有处理器，其分别与用于无线信息传输和定位的无线传感器、用于瓦斯浓度监测的瓦斯传感器、以及用于语音通信的语音传感器连接；所述控制盒外部还设置有与无线传感器连接的天线、与上述各传感器信号连接用于指示各个传感器工作状态和独立控制的指示灯和开关、与瓦斯传感器信号连接用于现场报警的报警器、以及与语音传感器连接一端外露于控制盒外部的麦克；

所述语音传感器还连接有喇叭，所述喇叭设置在头盔本体的内侧；

所述手持设备盒内部设置有与处理器信号连接用于无线定位信号和瓦斯传感器浓度显示的显示装置，所述显示装置上设有开关，所述手持设备盒外部的一侧设置用于取出/放置显示装置的开口；

所述控制盒和手持设备盒内部还设置有卷收器和电源模块；所述卷收器分别用于收卷麦克和显示装置的连接线；所述电源模块包括外部电源接口、电源转换模块和充电电池，所述外部电源接口设置在所述控制盒和手持设备盒外部，其与所述控制盒和手持设备盒内部的充电电池经电源转换模块连接，所述充电电池分别为处理器、无线传感器、语音传感器、瓦斯传感器、指示灯、麦克、喇叭、报警器和显示装置供电；

所述无线传感器采用Zigbee无线传感器。

2.根据权利要求1所述的新型多传感器头盔，其特征是：所述控制盒和手持设备盒的壳体为高强度耐冲击工程聚酯外壳。

3.根据权利要求1所述的新型多传感器头盔，其特征是：所述充电电池为5000mAH防爆聚合物锂电池。