CN2837517Y - 坑道无线救援系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种坑道无线救援系统，其包括一组由矿工随身携带的矿灯及与矿灯并置的无线发射机；一带有接收电路的中心搜索器，接收矿灯发射机发射的信号并把接收到的信号变成闪烁信号及数码信号。所述的矿灯上还配有瓦斯检测装置。所述的矿灯的电池为锌－空气电池，并加有限流保护电路。其可在事故现场准确搜索并显示矿工位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种坑道无线救援系统。
背景技术
众所周知，井下煤矿作业十分危险，近几年伤亡事故时有发生，事故发生时，由于不能及时掌握井下事故点矿工的准确位置，因而给营救工作带来了很大麻烦，易会因为一些错误的判断而做一些无功的营救从而造成人力、物力的浪费，更可惜的是由于营救的不及时造成矿工的加大伤亡，对人民的生活造成更大的负面影响。
另现用于煤矿的矿灯电池多采用铅酸电池，重复利用性较低，性能不够稳定，也亟待需要改善。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可在事故现场准确搜索并显示矿工位置的坑道无线救援系统。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种坑道无线救援系统，其包括一组由矿工随身携带的矿灯及与矿灯并置的无线发射机；
一带有接收电路的中心搜索器，接收矿灯发射机发射的信号并把接收到的信号变成闪烁信号及数码信号。
所述的矿灯上还配有瓦斯检测装置。
所述的矿灯的电池为锌-空气电池，并加有限流保护电路。矿灯的照明灯由照明开关控制，设有强、弱两档。照明灯与锌空电池用三芯电缆连接。
所述每个矿灯的发射电路发射天线采用一对相互垂直设置的螺旋鞭天线。
本实用新型的优点是：具有重要的社会意义，对事故现场各矿工的位置可作出准确判断，从而方便及时实施救援工作；采用锌-空气电池，性能稳定、可重复利用，且无污染。
附图说明
图1为本实用新型系统结构示意图。
图2-A为本实用新型矿灯电池外形图。
图2-B为本实用新型两个发射天线位置示意图。
图2-C为本实用新型照明灯外形图。
图3为本实用新型矿灯控制方框图。
图4-A为限流保护电路原理图。
图4-B为瓦斯检测电路原理图。
图4-C为无线发射电路原理图。
图5为本实用新型搜索器控制方框图。
图6-A为无线接收电路原理图。
图6-B为信号处理电路、信号显示电路方框图。
图6-C为信号处理电路、信号显示电路原理图。
图6-D为数码显示电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型坑道无线救援系统由一组矿灯1及一中心搜索器2构成。
所述的一组矿灯1可以是一个、两个，以至是几十个矿灯，由矿工(亦包括下井的其它人员)直接随身携带。本实用新型设计的矿灯是集照明灯101、瓦斯检测器102及无线发射机103于一体的多功能矿灯。无线发射机最佳位置应放矿灯罩内，在本实施例中，无线发射机装在矿灯的电池盒104内，瓦斯检测器插接在照明灯架内的插座上，通过电缆3(三芯电缆为佳)与电池相连接。
本救援系统的无线收发不同于一般的无线收发系统，它是由多个发射机几乎同时向救援中心发送无线求救信号，如果采用异频发射，那么救援中心搜索器(即接收器)必然要有相同数目的无线选频接收电路，如果采用编码方式同频发射，这样势必使发射设备及接收设备十分复杂。本实用新型是提供一种简单的多发一收的无线收发系统，它能够同时接收几部甚至几十部发射机同时发射来的无线信号(见图1)。
所述矿灯的电池采用锌-空气电池，为系统提供能源，该锌-空气电池以采用北京长力联合能源技术有限公司生产的4XKJ-40锌-空气电池为佳，该电池比能量高、性能稳定且价格便宜，工作电压范围是+5.5V～3V，容量为40AH。
图2-A给出的是矿灯电池104的外形图，其由内置锌-空气电池的下盒体1042及可打开的上盖1041组成，在上盖扣合体内安置无线发射电路103及发射开关1031，同时还安置限流保护电路105及启动开关1051，以防止电流过大。
图2-B显示的是无线发射电路103的两个发射天线位置示意图，本实用新型每个矿灯的发射电路发射天线均可采用一对相互垂直设置的螺旋鞭天线LA、LB，由于与螺旋轴向垂直方向为功率辐射最大方向，而沿螺旋轴向方向功率辐射最小，所以本实用新型是将两个发射天线LA、LB相互垂直，以保证在任何方向上都有足够的辐射功率。
图2-C所示的是本实用新型照明灯101外形图，照明灯由照明开关1011控制，可设有强、弱ON1、ON2两档，瓦斯检测电路102及开设的瓦斯检测孔1021与照明灯联为一体插接在照明灯架106的插座上。由于每个矿灯均有瓦斯检测电路，可随时随地监测该处的空气中的瓦斯浓度。
图3是本实用新型矿灯控制方框图，包括照明灯电路及电池电路。锌空气电池104的负极接限流保护电路VX-GND端，限流保护电路的地端GND为公共地端，电池正极接启动开关K3-1、K3-2接限流保护电路输入端+VX-IN，限流保护电路输出端+VX-OUT与照明开关K1-1相连，当过流时，限流保护电路端+VX-OUT输出0电压。K1-2，K1-4分别接照明灯LAP-1、LAP-3端，还分别通过D1、D2接瓦斯检测电路输入WSIN；而照明灯公共端LAP-2接瓦斯检测电路控制端COL。当瓦斯检测电路中的瓦斯传感器没有检测到空气中的瓦斯或检测到的瓦斯浓度＜1％时，控制端COL为0电位，照明灯接地常亮。当检测到空气中的瓦斯浓度＞1％时，控制端COL输出0.2秒高电位，0.8秒0电位，控制照明灯闪亮。
所述的限流保护电路参见图4-A，它是检测串接在主电路上取样电阻RXL上的电压来实现的：当主电路电流过大时，在RXL上的电压升高，比较器UX输出高电位，BGX导通，继电器J吸合，j1静合接点断开供电电路，+VX-OUT端输出0电压，j1动合接点通过RX5继续给BGX供电，使继电器自保，限流灯LEDX亮。当检查处理后，电路恢复正常，再按一下启动开关K3(不自锁)，LEDX灭，恢复正常工作。
所述的瓦斯检测电路参见图4-B，它是用瓦斯传感器的输出电阻变化来控制照明灯闪亮，达到报警目的。该电路包括升压稳压电路和检测电路：
瓦斯检测电路的升压稳压电路：能输出稳定的+6V电压，给检测电路、无线发射电路供电。如图中所示，当照明开关K1置2、4位时，+E经D1(或D2)给振荡器U1(NE555-1)的4.8脚供电。由U1产生的f＝31.2KHZ振荡方波，经BG1(2N3262)放大，再由肖特基二极管D3(1N5819)整流，用稳压器7806稳压输出+6V电压，最大工作电流为100mA。
瓦斯检测电路的检测电路：由瓦斯传感器QM-N5、电子开关管BG2(2N5977)比较器U2和由振荡器U3(NE555-2)组成的1HZ方波振荡器构成。当空气中的瓦斯浓度低于1％时，瓦斯传感器QM-N5的AB间呈现电阻RAB较大，使B点电压较低，当UB＜Uc，U2的1脚输出0电位，控制U3不振荡，U3的3脚输出高电位。经R6将电子开关BG2打开，控制端COL为0电位，使照明灯LAP-2接地，此时若照明开关置强(或弱)时，灯则亮。
当空气中瓦斯浓度高于1％时，瓦斯传感器QM-N5的AB间电阻呈现的电阻RAB较小，使B点电压升高，当UB＞Uc时，U2的1脚输出高电位，则控制U3振荡器开始振荡，U3的3脚输出持续0.8秒的高电压，持续0.2秒的0电压，高电压可使开关管BG2导通，控制端COL为0电位，照明灯则亮，0电压使开关管BG2关闭，控制端COL为高电位，照明灯则灭，这样就使照明灯发生闪亮。WR1用来调整QM-N5工作电流，WR2用来调整UC电压值。
图4-C是无线发射电路的原理图：它包含一个调制脉冲电路和两个无线发射电路A、B，调制脉冲是由U4振荡器(NE555-3)产生的，脉宽为3ms，占空比为1∶51，由U4(NE555-3)的3脚输出，经R13、R14同步控制BG4、BG6分别对BG3、BG5以ASK(幅度键控)方式进行调制，载频由晶振Y1、Y2产生433.92MHZ信号，被调制的载频分别经C20、C22送到发射天线LA、LB。
所述的中心搜索器200采用4节1.2V1200MAH充电电池串联供电，电池盒内有一个二芯插孔供充电时使用，电池盒与搜索器盒内部通过触片相接，便于更换。中心搜索器内装有接收机，接收矿灯发射机发射的信号并把接收到的信号变成闪烁信号及数码信号。图5是搜索器控制方框图，无线接收电路接收到调制的433.92MHZ信号后，经超外差一次变频、放大、解调，由ROUT输出一串脉冲信号，经信号处理电路处理后，送信号显示电路进行显示，还送数码显示电路进行数码显示。信号显示是用8只发光二极管LED(发蓝光)来完成的，当接收到信号后，LED就闪烁，两位数码管显示的是在规定的153ms内接收到的脉冲个数，在调制脉冲没有发生重迭(或接连)时，显示的最大数字，就是估计的求救人员的总人数。
参见图6-A，所述的无线接收电路：无线信号经L9、C24选频后，送到接收模块U5(RX3310A)的14脚进行放大，晶体振荡器Y3产生的本振信号由BG7放大后经电容C30送入U5的1脚进行一次变频。从U5的10脚输出解调信号，自动增量控制模块U6(334GAC)的6脚送出U5所需要的使能控制信号。
参见图6-B、图6-C，所述的信号处理电路和信号显示电路：2mV电压变换电路是把2mV输入脉冲信号变换成脉宽相同的高电位脉冲信号，以便用负冲触发单稳态电路U12(DW1)，驱动LED1，其余依次类推……。如图6-C：从ROUT送来的解调信号经C40耦合到运放U7的3脚进行放大，在工作电压为5.5V～4.5V时，U7的2脚分压为4.3mV～3.5mV，可消除4.3mV～3.5mV的噪声，放大后的信号再经R27、C43组成的积分电路进一步削去噪声，由电位器WR3调节输出到比较器U8、U9、U10、U11的同相输入端，而8个反相输入端由RA、RB分压得UO分别为2mV、5mV、8mV、11mV、14mV、17mV、20mV、23mV，当同相输入端脉冲电压V入满足2mV＜V入＜5mV时，U8的7脚输出高电位脉冲，此脉冲通过微分电路C47、R30触发由振荡器U12(NE555-4)组成的单稳态电路，U12的7脚输出一个100ms负脉冲，此负脉冲使LED1通过R32接地，LED1在153ms期间闪亮一次。同理，当U入增大且满足5mV＜V入＜8mV时，同理：LED1、LED2在153ms期间闪亮一次，依此类推，当V入＞23mv时，LED1、LED2……LED8均在153ms期间闪亮一次，这样就根据闪亮的发光二极管数目多少来判别信号大小，信号越大，闪亮的发光二极管就越多，那么求救人员距搜索人员就越近。
图6-D是数码显示电路：由信号处理电路输出端XHOUT-1送来的脉冲，输入到计数器U22(4026-1)的1脚进行个位计数。由U22的4脚输出脉冲送至U23(4026-2)的1脚进行十位计数，U22、U23输出分别驱动U24、U25进行数码显示，计数时间为150ms，数码显示时间为2.5秒，清显示时间为150ms。
由U20(NE555-12)组成的振荡器产生脉宽为150ms的方波，由3脚输出再接到U22和U23的CR端，做为U22和U23清显示信号(显示0)。由U21组成的负触发单稳态电路受U20的3脚负冲触发产生一个150ms的正脉冲，经BG8反相后接U22、U23的1NH端为U22、U23提供一个计数150ms的负脉冲，负脉冲结束后立即停止计数，便是数码显示时间。
下面结合具体实施例对本实用新型的工作原理及过程加以说明：
定义每部矿灯的发射机发射的载频均为433.92MHZ，调制脉冲均是脉宽为3ms，占空比为1∶51的脉冲，以ASK(幅度键控)方式对载频进行调制，也就是说，每个发射机每隔153ms发射一个3ms宽的调制脉冲，那么在153ms内最多按顺序可排列51个脉宽为3ms的脉冲，由于元件标称值的差异，再加上各个发射机发送起始时间也不同，其中必然有一些调制脉冲在时间上或许重迭出现，或许连接出现，接收机接收到的信号将是一串脉冲，在这一串脉冲里，有脉宽为3ms的脉冲，还会有脉宽＞3ms的重迭或连接的脉冲，这样接收到的一串脉冲通过信号处理电路处理后，驱动发光二极管闪亮和数码管显示。
如遇有危险情况发生时，矿灯的发射机向外界发射无线信号，则中心搜索器接收机边搜索边接收，无线接收天线仍采用螺旋鞭天线，阻抗50欧；无线接收电路应用RX3310A芯片，解调出的信号经信号处理电路处理后，送信号显示电路和数码显示电路；信号显示电路控制8只发光二极管闪亮，由电位器控制，根据闪亮的发光二极管多少来判别接收到的信号大小，以此预测搜索人员与求救人员的距离远近；数码显示电路每2.5秒钟显示一次数字，其中显示的最大数字就是估计的求救人员的总人数。由于其能正确提示出遇难者的准确位置，可方便救援人员及时救助。
Claims (6)
1、一种坑道无线救援系统，其特征在于它包括：
一组由矿工随身携带的矿灯及与矿灯并置的无线发射机；
一带有接收电路的中心搜索器，接收矿灯发射机发射的信号并把接收到的信号变成闪烁信号及数码信号。
2、根据权利要求1所述的坑道无线救援系统，其特征在于：所述的矿灯上还配有瓦斯检测装置。
3、根据权利要求1所述的坑道无线救援系统，其特征在于：所述的矿灯的电池为锌-空气电池，并加有限流保护电路；矿灯的照明灯由照明开关控制，设有强、弱两档。
4、根据权利要求1所述的坑道无线救援系统，其特征在于：所述的照明灯与锌空电池用三芯电缆连接。
5、根据权利要求1所述的坑道无线救援系统，其特征在于：所述每个矿灯的发射电路发射天线采用一对相互垂直设置的螺旋鞭天线。
6、根据权利要求1所述的坑道无线救援系统，其特征在于：所述的锌-空气电池采用4XKJ-40锌-空气电池。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 200520112660 CN2837517Y (zh) | 2004-07-09 | 2005-07-08 | 坑道无线救援系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103174454A (zh) * | 2011-12-22 | 2013-06-26 | 洛阳希诺能源科技有限公司 | 一种煤矿井下的呼救器装置 |
-
2005
- 2005-07-08 CN CN 200520112660 patent/CN2837517Y/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103174454A (zh) * | 2011-12-22 | 2013-06-26 | 洛阳希诺能源科技有限公司 | 一种煤矿井下的呼救器装置 |
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