RU2584966C9 - Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm - Google Patents
Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584966C9 RU2584966C9 RU2016110117/93A RU2016110117A RU2584966C9 RU 2584966 C9 RU2584966 C9 RU 2584966C9 RU 2016110117/93 A RU2016110117/93 A RU 2016110117/93A RU 2016110117 A RU2016110117 A RU 2016110117A RU 2584966 C9 RU2584966 C9 RU 2584966C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- search
- signal
- search devices
- magnetic field
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение принадлежит к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для поиска и дистанционного контроля сердечного ритма персонала под/за завалами в шахтах.The invention belongs to the field of ensuring work safety in the mining industry and can be used for searching and remote monitoring of the heart rate of personnel under / behind blockages in mines.
Хорошо известны способы определения сердечного ритма человека, основанные на измерении его электрокардиограмм или с применением акустических средств измерений. Однако данные измерения предполагают применение стационарного оборудования и непосредственного контакта датчиков с телом человека. При производстве работ подобные способы определения сердечного ритма человека неприемлемы.Well-known methods for determining the heart rate of a person based on the measurement of his electrocardiograms or using acoustic measuring instruments. However, these measurements imply the use of stationary equipment and direct contact of sensors with the human body. In the production of work, such methods for determining a person’s heart rhythm are unacceptable.
Существуют методы дистанционного контроля сердечного ритма человека, основанные на применении сверхширокополосной радиолокации, например "Détection of Human Breathing and Heartbeat by Remote Radar" (в трудах конференции "Progress in Electromagnetic Research Symposium", 2004, Pisa, Italy, March 28 - 31, - pp. 663-669), которые предполагают излучение микроволнового сигнала в направлении человека и прием отраженной волны, при этом отраженная волна содержит информацию о периодических изменениях в наполнении кровеносных сосудов человека. Однако определить сердечный ритм человека можно в этом случае за препятствием из кирпича 10 см толщиной или около того. Проконтролировать сердечный ритм человека, находящегося под/за завалом в этом случае не представляется возможным ввиду очень большого затухании микроволнового сигнала в горной породе, толщина которой может достигать нескольких метров или десятков метров.There are methods for remote monitoring of human heart rhythm based on the use of ultra-wideband radar, for example, "Détection of Human Breathing and Heartbeat by Remote Radar" (in the proceedings of the conference "Progress in Electromagnetic Research Symposium", 2004, Pisa, Italy, March 28 - 31, - pp. 663-669), which involve emitting a microwave signal in the direction of a person and receiving a reflected wave, wherein the reflected wave contains information about periodic changes in the filling of human blood vessels. However, a person’s heart rate can be determined in this case behind an obstacle of 10 cm thick brick or so. In this case, it is not possible to control the heart rate of a person under / behind the blockage due to the very large attenuation of the microwave signal in the rock, the thickness of which can reach several meters or tens of meters.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению относится "Способ поиска пострадавших под завалами", описанный в патенте Украины № 86558, опубл. в Бюл. № 8 от 27.04.2009.Closest to the alleged invention relates to "A method of searching for victims under the rubble" described in the patent of Ukraine No. 86558, publ. in bull.
По этому способу определения местоположения персонала шахты под/за завалами, каждого работника шахты снабжают радиомаяком, а поисковую группу снабжают устройством активации радиомаяков и устройствами поиска. При этом, в состав устройства активации вводят: первый генератор первой низкой частоты, первую неподвижную катушку с ферромагнитным сердечником. В состав радиомаяка вводят: неподвижные вторую и третью катушки с ферромагнитными сердечниками, узкополосный усилитель первой низкой частоты, детектор несущей, пороговое устройство, второй генератор второй низкой частоты. В состав трех поисковых устройств, по одному в каждый, вводят: подвижные катушки с ферромагнитными сердечниками, узкополосные усилители сигналов второй низкой частоты, выпрямители, измерители уровня.According to this method of determining the location of mine personnel under / behind the rubble, each mine employee is equipped with a radio beacon, and the search group is equipped with a radio beacon activation device and search devices. In this case, the composition of the activation device is introduced: the first generator of the first low frequency, the first stationary coil with a ferromagnetic core. The composition of the beacon includes: fixed second and third coils with ferromagnetic cores, a narrow-band amplifier of the first low frequency, a carrier detector, a threshold device, a second generator of the second low frequency. The composition of the three search devices, one in each, is introduced: moving coils with ferromagnetic cores, narrow-band amplifiers of signals of the second low frequency, rectifiers, level meters.
По описанному способу с помощью первого генератора низкой частоты формируют низкочастотный гармонический сигнал с первой частотой, который подают на первую неподвижную катушку с ферромагнитным сердечником. Через эту первую катушку с ферромагнитным сердечником излучают в пространство переменное магнитное поле первой частоты. При этом первую катушку с ферромагнитным сердечником располагают в непосредственной близости от предполагаемого объекта поиска. Второй неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником радиомаяка это переменное магнитное поле первой частоты принимают и затем полученный низкочастотный гармонический сигнал с первой частотой усиливают с помощью узкополосного усилителя первой низкой частоты радиомаяка, после чего усиленный низкочастотный сигнал подают на детектор несущей, где этот сигнал переменного тока выпрямляют. Далее выпрямленный сигнал подают на пороговое устройство, где сравнивают напряжение выпрямленного сигнала с некоторым пороговым уровнем и при превышении уровня выпрямленного сигнала этого порогового уровня включают второй генератор низкой частоты, на выходе которого формируют низкочастотный гармонический сигнал со второй частотой, который подают на третью неподвижную катушку с ферромагнитным сердечником. Через эту третью неподвижную катушку с ферромагнитным сердечником радиомаяка излучают в пространство переменное магнитное поле второй низкой частоты. Причем четвертой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником первого поискового устройства это переменное магнитное поле второй низкой частоты принимают и затем полученный низкочастотный гармонический сигнал со второй частотой усиливают с помощью первого узкополосного усилителя второй низкой частоты первого поискового устройства и выпрямляют с помощью первого выпрямителя первого поискового устройства, после чего выпрямленный сигнал постоянного тока подают на первый измеритель уровня первого поискового устройства. Причем пятой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником второго поискового устройства это переменное магнитное поле второй низкой частоты принимают и затем полученный низкочастотный гармонический сигнал со второй частотой усиливают с помощью второго узкополосного усилителя второй низкой частоты второго поискового устройства и выпрямляют с помощью второго выпрямителя второго поискового устройства, после чего выпрямленный сигнал постоянного тока подают на второй измеритель уровня второго поискового устройства. Причем шестой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником третьего поискового устройства это переменное магнитное поле второй низкой частоты принимают и затем полученный низкочастотный гармонический сигнал со второй частотой усиливают с помощью третьего узкополосного усилителя второй низкой частоты третьего поискового устройства и выпрямляют с помощью третьего выпрямителя третьего поискового устройства, после чего выпрямленный сигнал постоянного тока подают на третий измеритель уровня третьего поискового устройства.According to the described method, using the first low-frequency generator, a low-frequency harmonic signal is generated with a first frequency, which is fed to the first stationary coil with a ferromagnetic core. Through this first coil with a ferromagnetic core, an alternating magnetic field of a first frequency is emitted into space. In this case, the first coil with a ferromagnetic core is located in the immediate vicinity of the proposed search object. With the second stationary coil with the ferromagnetic core of the beacon, this alternating magnetic field of the first frequency is received and then the received low-frequency harmonic signal is amplified with the first frequency using the narrow-band amplifier of the first low-frequency beacon, after which the amplified low-frequency signal is fed to the carrier detector, where this AC signal is rectified. Next, the rectified signal is fed to a threshold device, where the voltage of the rectified signal is compared with a certain threshold level, and when the level of the rectified signal exceeds this threshold level, a second low-frequency generator is turned on, at the output of which a low-frequency harmonic signal with a second frequency is generated, which is fed to a third fixed coil with ferromagnetic core. Through this third fixed coil with a ferromagnetic core of the beacon, an alternating magnetic field of a second low frequency is emitted into space. Moreover, with the fourth moving coil with the ferromagnetic core of the first search device, this alternating magnetic field of the second low frequency is received and then the obtained low-frequency harmonic signal with the second frequency is amplified with the first narrow-band amplifier of the second low frequency of the first search device and rectified with the first rectifier of the first search device, after bringing the rectified DC signal to the first level meter of the first search device. Moreover, the fifth movable coil with the ferromagnetic core of the second search device receives this alternating magnetic field of the second low frequency and then the resulting low-frequency harmonic signal with the second frequency is amplified with the second narrow-band amplifier of the second low frequency of the second search device and rectified with the second rectifier of the second search device, after bringing the rectified DC signal to the second level meter of the second search device. Moreover, the sixth movable coil with the ferromagnetic core of the third search device receives this alternating magnetic field of the second low frequency and then the resulting low-frequency harmonic signal with the second frequency is amplified with the third narrow-band amplifier of the second low frequency of the third search device and rectified with the third rectifier of the third search device, after bringing the rectified DC signal to the third level meter of the third search device.
При этом гармонические низкочастотные сигналы, которые вырабатывают первым и вторым низкочастотными генераторами делают различными по частоте. Этим обеспечивают развязку низкочастотных усилительных трактов радиомаяка и поискового устройства. При этом сами поисковые устройства располагают друг относительно друга на некотором известном расстоянии, причем поисковые устройства располагают не на одной линии. При этом вращают подвижные катушки поисковых устройств и добиваются максимальных показаний измерителей уровня. При этом измеряют уровни принимаемых сигналов всеми тремя измерителями всех трех поисковых устройств. Далее по измеренным уровням сигналов и калибровочным номограммам определяют расстояния от радиомаяка до каждого из трех поисковых устройств и далее, решая обычную тригонометрическую задачу, определяют азимуты радиомаяка от каждого из трех поисковых устройств.In this case, harmonic low-frequency signals that are generated by the first and second low-frequency generators are made different in frequency. This ensures the isolation of the low-frequency amplification paths of the beacon and the search device. In this case, the search devices themselves are located relative to each other at a certain known distance, and the search devices are not located on the same line. In this case, the moving coils of the search devices are rotated and the maximum readings of the level meters are achieved. At the same time, the levels of received signals are measured by all three meters of all three search devices. Next, the measured signal levels and calibration nomograms determine the distance from the beacon to each of the three search devices, and then, solving the usual trigonometric problem, determine the azimuths of the beacon from each of the three search devices.
Однако описанный способ позволяет производить только поиск человека под/за завалом и не позволяет определить состояние здоровья самого человека.However, the described method allows only to search for a person under / behind the blockage and does not allow to determine the state of health of the person himself.
В тоже время крайне необходимо при производстве спасательных мероприятий контролировать состояние самого человека на предмет жив он или, к несчастью, уже нет. При этом в первую очередь целесообразно проводить спасательные мероприятия в тех случаях, когда есть надежда спасти жизнь человека.At the same time, it is extremely necessary in the production of rescue measures to monitor the condition of the person himself on the subject of whether he is alive or, unfortunately, is no longer there. In this case, it is first of all advisable to carry out rescue measures in cases where there is a hope to save a person’s life.
В основу изобретения поставлена задача определения азимута и расстояния до человека, находящегося под/за завалом и поставлена задача дистанционного контроля его сердечного ритма. Она решается благодаря тому, что первоначально генерируют непрерывные низкочастотные колебания с частотой f1, причем эти колебания подают на клеммы первой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой f1, при этом первую катушку с ферромагнитным сердечником располагают в непосредственной близости от предполагаемого объекта поиска, при этом переменное магнитное поле с частотой f1 улавливают второй неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую устанавливают в радиомаяке объекта поиска, после чего сигнал, снимаемый с клемм второй катушки с ферромагнитным сердечником усиливают в узкой полосе частот, выпрямляют и оценивают его уровень, причем при превышении выпрямленного сигнала постоянного тока некоторого порогового уровня включают микроволновый датчик сердечного ритма, который также располагают в радиомаяке в непосредственной близости от тела человека, например, внутри коробки аккумуляторной батареи шахтерского фонаря, которую шахтеры носят на поясе, при этом микроволновую антенну ориентируют в направлении тела человека, и одновременно при этом начинают генерировать непрерывные низкочастотные колебания с частотой f2, которые подают на сигнальный вход амплитудного модулятора, при этом на модуляционный вход амплитудного модулятора подают сигнал с выхода микроволнового датчика сердечного ритма, при этом сигнал с выхода амплитудного модулятора подают на клеммы третьей неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником, которую также располагают в радиомаяке объекта поиска, и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой f2, модулированное периодическим импульсным сигналом, соответствующим сокращениям сердечной мышцы человека, при этом переменное магнитное поле с частотой f2 улавливают четвертой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую располагают в первом поисковом устройстве, причем это же переменное магнитное поле с частотой f2 улавливают пятой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую располагают во втором поисковом устройстве, причем это же переменное магнитное поле с частотой f2 улавливают шестой подвижной катушкой с ферромагнитным сердечником, которую располагают в третьем поисковом устройстве, причем сами поисковые устройства располагают друг относительно друга на некотором известном расстоянии, причем поисковые устройства располагают не на одной линии, при этом в каждом из трех поисковых устройств производят узкополосное усиление и выпрямление с большой постоянной времени принимаемых подвижными катушками низкочастотных сигналов, причем в каждом из трех поисковых устройств выпрямленный с большой постоянной времени сигнал постоянного тока подают на измеритель уровня сигнала, при этом в каждом из трех поисковых устройств вращают подвижные катушки с ферромагнитными сердечниками: в первом поисковом устройстве - четвертую катушку, во втором - пятую, в третьем - шестую, при этом в каждом из трех поисковых устройств осуществляют измерение уровня принятого, усиленного и выпрямленного с большой постоянной времени низкочастотного сигнала, при этом добиваются появления в каждом из трех поисковых устройств максимального уровня измеренного сигнала, после чего в каждом их трех поисковых устройств эти измеренные уровни сигналов по калибровочным номограммам переводят в расстояния до объекта поиска, при этом получают три расстояния до объекта поиска от каждого их трех поисковых устройств, после чего решают обычную тригонометрическую задачу и от каждого из поисковых устройств получают однозначно азимут объекта поиска, при этом в одном из трех поисковых устройств осуществляют выпрямление с малой постоянной времени низкочастотного сигнала, принятого его подвижной катушкой и усиленного его узкополосным усилителем, при этом получают импульсный периодический сигнал, соответствующий периодическим сокращениям сердечной мышцы человека, который подают на индикатор состояния здоровья человека, при этом контролируют состояние здоровья человека и используют один из полученных азимутов и расстояние до объекта поиска для осуществления спасательных мероприятий от того поискового устройства, от которого производить спасательные мероприятия наиболее эффективно.The basis of the invention is the task of determining the azimuth and distance to a person under / behind the blockage and the task of remote monitoring of his heart rhythm. It is solved due to the fact that initially they generate continuous low-frequency oscillations with a frequency f 1 , and these oscillations are fed to the terminals of the first fixed coil with a ferromagnetic core and thereby emit an alternating magnetic field with a frequency f 1 , while the first coil with a ferromagnetic core is placed in the immediate the proximity of the proposed search object, while an alternating magnetic field with a frequency f 1 is caught by a second fixed coil with a ferromagnetic core, which is installed in p the beacon of the search object, after which the signal from the terminals of the second coil with the ferromagnetic core is amplified in a narrow frequency band, rectified and its level is estimated, and if the rectified direct current signal exceeds a certain threshold level, the microwave heart rate sensor is turned on, which is also located in the beacon in in close proximity to the human body, for example, inside the battery box of a miner's lamp, which the miners carry on their belts, while the microwave antenna is orient comfort in the human body direction and simultaneously with the start of generating continuous low frequency vibrations with a frequency f 2 which is fed to the signal input of the amplitude modulator, while on the modulation input of the amplitude modulator is supplied the output signal of the microwave sensor heart rate, while the signal output from the amplitude the modulator is fed to the terminals of the third fixed coil with a ferromagnetic core, which is also located in the beacon of the search object, and thereby emit an alternating magnetic field with pilots at f 2, modulated by a periodic pulse signal corresponding reductions in human cardiac muscle, the alternating magnetic field with frequency f 2 capture fourth moving coil with a ferromagnetic core, which is disposed in the first searcher, the same alternating magnetic field with frequency f 2 capture the fifth movable coil with a ferromagnetic core, which is located in the second search device, and the same alternating magnetic field with a frequency f 2 catch the sixth movable the second coil with a ferromagnetic core, which is located in the third search device, and the search devices themselves are located relative to each other at a certain known distance, and the search devices are not on the same line, while in each of the three search devices produce narrow-band amplification and rectification with a large the time constant of the low-frequency signals received by the moving coils, and in each of the three search devices, the signal is straightened with a large time constant This current is supplied to a signal level meter, while in each of the three search devices rotary coils with ferromagnetic cores are rotated: in the first search device, the fourth coil, in the second - fifth, in the third - sixth, while in each of the three search devices measuring the level of the received, amplified and straightened with a large time constant low-frequency signal, while achieving the appearance in each of the three search devices the maximum level of the measured signal, after which each of them Search devices, these measured signal levels from calibration nomograms are transferred to the distance to the search object, while they receive three distances to the search object from each of the three search devices, after which they solve the usual trigonometric problem and from each of the search devices they get the azimuth of the search object, however, in one of the three search devices, a low-frequency signal received by its moving coil and amplified by its narrow-band amplifier is rectified with a small time constant by the body, they receive a pulsed periodic signal corresponding to periodic contractions of the human heart muscle, which is fed to an indicator of a person’s state of health, while monitoring the state of human health and using one of the obtained azimuths and the distance to the search object for rescue operations from that search device, from which it is most effective to carry out rescue measures.
Сравнение предполагаемого изобретения с уже известными способами и прототипом показывает, что заявляемый способ проявляет новые технические свойства, заключающиеся в возможности одновременного определения азимута и дальности до человека, находящегося под/за завалом горных пород, а также определения состояния его здоровья.Comparison of the alleged invention with the already known methods and prototype shows that the inventive method exhibits new technical properties, consisting in the possibility of simultaneously determining the azimuth and distance to a person under / behind the blockage of rocks, as well as determining the state of his health.
Эти свойства предполагаемого изобретения являются новыми, так как в способе-прототипе в силу присущих ему недостатков, заключающихся в возможности определения только азимута и дальности объекта поиска, установить состояние здоровья человека не представляется возможным.These properties of the proposed invention are new, because in the prototype method, due to its inherent disadvantages, namely the ability to determine only the azimuth and range of the search object, it is not possible to establish the state of human health.
В предлагаемом способе поиска людей под завалами горных пород каждого человека из числа персонала шахты снабжают радиомаяком, совмещенным с датчиком сердечного ритма. В случае аварии поиск пострадавших осуществляет специальная группа спасателей, которую снабжают поисковым оборудованием, состоящим из четырех частей. Поисковое оборудование состоит из устройства активации радиомаяков и трех поисковых устройств, в одном из которых установлен индикатор состояния человека. Устройство активации предназначено для излучения переменного магнитного поля с частотой f1. Состоит устройство активации из генератора непрерывных низкочастотных колебаний с частотой f1требуемой мощности и неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником. Располагают устройство активации в непосредственной близости от места проведения спасательных мероприятий. Мощность излучения переменного магнитного поля должна быть достаточной для того, чтобы это переменное магнитное поле можно было бы принять радиомаяками, находящимися в зоне проведения спасательных мероприятий. В каждом из радиомаяков это переменное магнитное поле принимают, усиливают и оценивают его уровень. При превышении этого уровня некоторого порогового значения в радиомаяке включают микроволновый датчик сердечного ритма, который располагают в радиомаяке в непосредственной близости тела человека, и включают генератор непрерывных низкочастотных колебаний с частотой f2, т.е. осуществляют активацию радиомаяка. Эти низкочастотные колебания подают на сигнальный вход амплитудного модулятора. На модуляционный вход амплитудного модулятора подают сигнал с выхода микроволнового датчика сердечного ритма. Сигнал с выхода амплитудного модулятора подают на клеммы неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником, которую располагают в радиомаяке, и излучают тем самым переменное магнитное поле с частотой f2, модулированное периодическим импульсным сигналом, соответствующим сокращениям сердечной мышцы человека. Это переменное магнитное поле с частотой f2 улавливают тремя подвижными катушками с ферромагнитными сердечниками трех поисковых устройств, в каждом своей катушкой. Принятые поисковыми устройствами сигналы усиливают в узкой полосе частот, выпрямляют с большой постоянной времени и подают на измерители уровня каждого из поисковых устройств. Далее осуществляют вращение подвижных катушек поисковых устройств и измеряют уровень принимаемого сигнала, при этом вращением катушек добиваются появления максимального уровня измеренного сигнала для каждого из поисковых устройств. При этом азимут объекта поиска не измеряют, поскольку в ближней зоне излучающей катушки с ферромагнитным сердечником этого сделать невозможно, поскольку совершенно невозможно предугадать в каком положении окажется излучающая катушка радиомаяка. При этом само положение излучающей катушки с ферромагнитным сердечником радиомаяка не имеет значения. Поскольку уровень принятого сигнала однозначно связан с расстоянием до источника излучения известной зависимостью, которую предварительно снимают и запоминают, то по измеренным уровням сигналов в каждом из поисковых устройств определяют три расстояния до радиомаяка от каждого из трех поисковых устройств соответственно. Поскольку взаимное расположение всех трех поисковых устройств известно, известны расстояния между ними и их азимуты друг относительно друга, то по полученным трем расстояниям от поисковых устройств до объекта поиска решают обычную тригонометрическую задачу и получают три азимута объекта поиска от каждого из трех поисковых устройств соответственно. Одновременно в одном из трех поисковых устройств принятый и усиленный низкочастотный сигнал выпрямляют с малой постоянной времени, в результате чего на выходе выпрямителя получают импульсный периодический сигнал, соответствующий сокращениям сердечной мышцы человека, сигнал радиомаяка которого принимают.In the proposed method of searching for people under the rubble of rocks, each person from among mine personnel is equipped with a radio beacon combined with a heart rate sensor. In the event of an accident, the search for victims is carried out by a special group of rescuers, which are equipped with search equipment consisting of four parts. Search equipment consists of a beacon activation device and three search devices, one of which has a human status indicator. The activation device is designed to emit an alternating magnetic field with a frequency f 1 . The activation device consists of a generator of continuous low-frequency oscillations with a frequency f 1 of the required power and a fixed coil with a ferromagnetic core. They have an activation device in the immediate vicinity of the rescue site. The radiation power of an alternating magnetic field must be sufficient so that this alternating magnetic field can be received by radio beacons located in the rescue area. In each of the beacons, this alternating magnetic field is received, amplified and its level is estimated. When this level is exceeded, a certain threshold value in the beacon includes a microwave heart rate sensor, which is located in the beacon in the immediate vicinity of the human body, and include a generator of continuous low-frequency oscillations with a frequency f 2 , i.e. carry out the activation of the beacon. These low-frequency oscillations are fed to the signal input of the amplitude modulator. At the modulation input of the amplitude modulator, a signal is output from the output of the microwave heart rate sensor. The signal from the output of the amplitude modulator is fed to the terminals of a fixed coil with a ferromagnetic core, which is located in the beacon, and thereby emit an alternating magnetic field with a frequency f 2 modulated by a periodic pulse signal corresponding to contractions of the human heart muscle. This alternating magnetic field with a frequency of f 2 is captured by three moving coils with ferromagnetic cores of three search devices, in each of its coils. The signals received by the search devices are amplified in a narrow frequency band, rectified with a large time constant and fed to the level meters of each of the search devices. Next, rotate the moving coils of the search devices and measure the level of the received signal, while rotating the coils achieve the appearance of the maximum level of the measured signal for each of the search devices. In this case, the azimuth of the search object is not measured, since it is impossible to do this in the near zone of the radiating coil with a ferromagnetic core, since it is completely impossible to predict the position of the radiating beacon coil. Moreover, the position of the radiating coil with the ferromagnetic core of the beacon does not matter. Since the level of the received signal is unambiguously related to the distance to the radiation source by a known dependence, which is previously taken and stored, then three distances to the beacon from each of the three search devices are determined from the measured signal levels in each of the search devices, respectively. Since the relative position of all three search devices is known, the distances between them and their azimuths relative to each other are known, then using the obtained three distances from the search devices to the search object, they solve the usual trigonometric problem and get three azimuths of the search object from each of the three search devices, respectively. At the same time, in one of the three search devices, the received and amplified low-frequency signal is rectified with a small time constant, as a result of which a pulsed periodic signal corresponding to the contractions of the heart muscle of a person is received at the output of the rectifier.
При проведении спасательных мероприятий сначала определяют азимуты и дальности всех людей, находящихся под/за завалом и при этом определяют состояния здоровья этих людей. Далее для поиска выбирают в первую очередь тех людей, которые еще живы, соответственно выбирают те азимуты и те расстояния до объектов поиска от тех поисковых устройств, от которых производить спасательные мероприятия наиболее эффективно.When conducting rescue measures, the azimuths and ranges of all people under / behind the rubble are first determined, and the health conditions of these people are determined. Next, for the search, they select primarily those people who are still alive, respectively, choose those azimuths and those distances to the search objects from those search devices from which it is most effective to carry out rescue measures.
Указанный способ поиска пострадавших под завалами и дистанционного контроля их сердечного ритма можно реализовать с помощью устройства, приведенного на фиг. 1.The indicated method of searching for victims under the rubble and remote monitoring of their heart rate can be implemented using the device shown in FIG. one.
Устройство поиска пострадавших под завалами и дистанционного контроля их сердечного ритма состоит из устройства активации, радиомаяка, совмещенного с микроволновым датчиком сердечного ритма, и устройств поиска и содержит генераторы низкочастотных колебаний 1 и 2, неподвижные катушки с ферромагнитными сердечниками 3, 4 и 5 подвижные катушки с ферромагнитными сердечниками 6, 7 и 8, узкополосные усилители низкочастотных сигналов 9, 10, 11 и 12, выпрямители с большой постоянной времени 13, 14, 15 и 16, пороговое устройство 17, измерители уровня 18, 19 и 20, микроволновый датчик сердечного ритма 21, амплитудный модулятор 22, выпрямитель с малой постоянной времени 23, индикатор состояния здоровья человека 24.A device for searching for victims under the rubble and remote monitoring of their heart rate consists of an activation device, a beacon combined with a microwave heart rate sensor, and search devices and contains low-
Выход генератора низкочастотных колебаний 1 соединен с выводами неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 3, выводы неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4 соединены с входом узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 9, выход которого соединен с входом выпрямителя с большой постоянной времени 13, выход которого соединен с входом порогового устройства 17, выход которого соединен с входом управления низкочастотного генератора 2 и с входом управления микроволнового датчика сердечного ритма 21, причем выход низкочастотного генератора 2 соединен с сигнальным входом амплитудного модулятора 22, а выход микроволнового датчика сердечного ритма 21 соединен с модуляционным входом амплитудного модулятора 22, при этом выход амплитудного модулятора 22 соединен с выводами неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 5, при этом выводы подвижной катушки с ферромагнитным сердечником 6 соединены с входом узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 10, при этом выводы подвижной катушки с ферромагнитным сердечником 7 соединены с входом узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 11, при этом выводы подвижной катушки с ферромагнитным сердечником 8 соединены с входом узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 12, при этом выход узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 10 соединен с входом выпрямителя с большой постоянной времени 14, при этом выход узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 11 соединен с входом выпрямителя с большой постоянной времени 15, при этом выход узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 12 соединен с входом выпрямителя с большой постоянной времени 16, при этом выход выпрямителя с большой постоянной времени 14 соединен с входом измерителя уровня 18, при этом выход выпрямителя с большой постоянной времени 15 соединен с входом измерителя уровня 19, при этом выход выпрямителя с большой постоянной времени 16 соединен с входом измерителя уровня 20, при этом выход усилителя низкочастотных сигналов 10 соединен с входом выпрямителя с малой постоянной времени 23, а выход выпрямителя с малой постоянной времени 23 соединен с входом индикатора состояния здоровья человека 24.The output of the low-
Работает устройство, реализующее способ поиска пострадавших под завалами и дистанционный контроль их сердечного ритма следующим образом.A device is operating that implements a method of searching for victims under the rubble and remotely monitoring their heart rate as follows.
Генератор низкочастотных колебаний 1 формирует низкочастотные колебания с частотой f1 требуемой мощности, которые возбуждают с помощью неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 3 переменное низкочастотное магнитное поле с частотой f1. Это переменное низкочастотное магнитное поле улавливают неподвижной катушкой с ферромагнитным сердечником 4, которая входит в состав радиомаяка. Сигнал с выводов этой неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 4 подают на вход узкополосного усилителя низкочастотных сигналов 9, который также входит в состав радиомаяка, где принятый сигнал усиливают в узкой полосе частот, отделяя его от индустриальных помех, и подают на выпрямитель с большой постоянной времени 13, входящий в состав радиомаяка. Выпрямленный сигнал подают на вход порогового устройства 17, входящего в состав радиомаяка. При превышении принятого, усиленного и выпрямленного сигнала некоторого порогового уровня пороговое устройство срабатывает и включает микроволновый датчик сердечного ритма и одновременно включает генератор непрерывных низкочастотных колебаний 2, оба входящих в состав радиомаяка. Сигнал низкочастотного генератора поступает на сигнальный вход амплитудного модулятора, на модуляционный вход которого поступает сигнал с микроволнового датчика сердечного ритма. Амплитудный модулятор возбуждает с помощью неподвижной катушки с ферромагнитным сердечником 5, входящей в состав радиомаяка, переменное низкочастотное магнитное поле с частотой f2 заданной интенсивности, модулированное периодическим сигналом, соответствующим сокращению сердечной мышцы человека. Это переменное низкочастотное магнитное поле с частотой f2 улавливают подвижными катушками с ферромагнитными сердечниками 6, 7 и 8, входящими в состав трех поисковых устройств. Сигнал, наведенный на выводах i-той приемной подвижной катушки с ферромагнитным сердечником однозначно связан с расстоянием между приемной и передающей катушками следующей зависимостью 
где L - расстояние между катушками, м;where L is the distance between the coils, m;
K - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность В·м3, зависящий от амплитуды напряжения возбуждения передающей катушки, частоты возбуждения, числа витков обоих катушек, их диаметра, длины и проницаемости ферромагнитных сердечников;K is a proportionality coefficient having a dimension V · m 3 depending on the amplitude of the excitation voltage of the transmitting coil, the excitation frequency, the number of turns of both coils, their diameter, length and permeability of the ferromagnetic cores;
φ0 - начальная фаза низкочастотных колебаний;φ 0 is the initial phase of low-frequency oscillations;
kAM - коэффициент, характеризующий глубину амплитудной модуляции;k AM is a coefficient characterizing the amplitude modulation depth;
s(t) - периодическая функция, характеризующая сокращения сердечной мышцы человека.s (t) is a periodic function that characterizes the contraction of the human heart muscle.
Приведенная формула справедлива при условии, когда катушки имеют максимальный коэффициент взаимной индукции. По этой причине важно произвести ориентацию подвижной катушки поисковой станции таким образом, чтобы принятый сигнал имел максимальный уровень.The above formula is valid provided that the coils have a maximum mutual induction coefficient. For this reason, it is important to orient the search coil of the search coil so that the received signal has a maximum level.
Этот сигнал имеет малый уровень и присутствует на фоне индустриальных помех, имеющих как магнитную, так и радиочастотную природы. Эти помехи в шахтах хоть и имеют пониженный уровень, но присутствуют в любом случае.This signal has a low level and is present against a background of industrial interference having both magnetic and radio frequency nature. These interference in the mines, although they have a reduced level, are present in any case.
По этой причине в каждой из поисковых станций производят узкополосное усиление принятого сигнала и отделение его от индустриальных помех с помощью узкополосных низкочастотных усилителей 10, 11 и 12, входящих в состав трех поисковых устройств.For this reason, in each of the search stations, narrow-band amplification of the received signal is performed and it is separated from industrial noise using narrow-band low-
Для измерения уровня принятого сигнала в поисковых станциях производят его выпрямление с помощью выпрямителей с большой постоянной времени 14, 15 и 16, входящих в состав трех поисковых устройств. Большая постоянная времени выпрямителей позволяет получить на их выходе сигнал постоянного тока, не содержащий частотных компонент периодической функции s(t).To measure the level of the received signal in search stations, it is rectified using rectifiers with a large time constant of 14, 15 and 16, which are part of the three search devices. The large time constant of the rectifiers makes it possible to obtain a direct current signal at their output that does not contain the frequency components of the periodic function s (t).
Принятые, усиленные и выпрямленные сигналы подают на входы измерителей уровня 18,19 и 20, входящих в состав трех поисковых устройств.Received, amplified and rectified signals are fed to the inputs of level meters 18.19 and 20, which are part of the three search devices.
Далее осуществляют вращение подвижных катушек поисковых устройств и измерение уровней принимаемых сигналов. При этом вращением подвижных катушек добиваются максимальных показаний измерителей уровня принимаемых сигналов. После того как получены максимальные значения измеренных уровней принятых сигналов по соответствующим номограммам определяют расстояния от каждой из подвижных катушек или от каждого из поисковых устройств до радиомаяка или объекта поиска.Next, rotate the moving coils of the search devices and measure the levels of received signals. In this case, by rotating the moving coils, the maximum readings of the level meters of the received signals are achieved. After the maximum values of the measured levels of received signals are obtained from the corresponding nomograms, the distances from each of the moving coils or from each of the search devices to the beacon or search object are determined.
Одновременно сигнал с выхода узкополосного низкочастотного усилителя 10 подают на вход выпрямителя с малой постоянной времени 23, на выходе которого получают выпрямленный сигнал постоянного тока, содержащий частотные компоненты периодической функции s(t), характеризующей сокращения сердечной мышцы человека. Этот периодический сигнал подают на индикатор состояния человека 24, с помощью которого оценивают состояние человека на предмет жив он или, к несчастью, уже нет.At the same time, the output signal of the narrow-band low-
Имея, таким образом, три определенных расстояния от каждого из трех поисковых устройств до объекта поиска, человека, находящегося под/за завалом соответственно, расстояния между поисковыми устройствами, которые известны заранее, азимуты каждого из поисковых устройств, друг относительно друга, которые также известны заранее, решают простую тригонометрическую задачу и получают, таким образом, три азимута объекта поиска от каждого из трех поисковых устройств соответственно и одновременно получают информацию о состоянии здоровья человека.Thus, having three defined distances from each of the three search devices to the search object, a person under / behind the blockage, respectively, the distances between the search devices that are known in advance, the azimuths of each of the search devices relative to each other, which are also known in advance , solve a simple trigonometric problem and thus receive three azimuths of the search object from each of the three search devices, respectively, and simultaneously receive information about the state of human health .
Для проведения спасательных мероприятий в первую очередь выбирают тех людей, находящихся под/за завалом, которые еще живы и выбирают тот азимут объекта поиска и, соответственно то расстояние до объекта поиска от того из поисковых устройств, от которого проводить спасательные мероприятия наиболее эффективно.To carry out rescue measures, those who are under / behind the rubble who are still alive and choose that azimuth of the search object and, accordingly, the distance to the search object from that of the search devices from which it is most effective to carry out rescue measures are selected first.
Таким образом получают координаты объекта поиска человека, находящегося под/за завалом и дистанционно контролируют его сердечный ритм.Thus, the coordinates of the object of the search for a person located under / behind the blockage are obtained and his heart rate is remotely controlled.
Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан с появлением возможности быстро и точно определить координаты человека, находящегося под/за завалом горной породы и определить при этом состояние его здоровья по частоте его сердечного ритма. При этом появляется возможность оперативно организовать спасательные мероприятия и обеспечить, тем самым, в первую очередь сохранение жизни людей, находящихся под/за завалом и еще живых в лучшем случае, в худшем случае имеется возможность отыскать тела людей уже погибших в результате аварии.The national economic effect of the use of the proposed invention is associated with the emergence of the ability to quickly and accurately determine the coordinates of a person under / behind the blockage of the rock and determine the state of his health by the frequency of his heart rhythm. At the same time, it becomes possible to quickly organize rescue measures and thereby ensure, first of all, the preservation of the lives of people under / behind the rubble and still alive in the best case, in the worst case, it is possible to find the bodies of people who have already died as a result of the accident.
При проведении спасательных мероприятий в большинстве случаев место аварии известно. В этих случаях можно обойтись только двумя поисковыми устройствами. При определении азимутов объекта поиска от двух поисковых устройств описанным способом возникает принципиальная неопределенность в определении азимута. При этом необходимо выбрать азимут от поискового устройства на объект поиска один из двух. Один из азимутов будет указывать на место завала, другой указывать на противоположное направление. Выбрать нужный азимут в этом случае можно организационно.During rescue operations, in most cases the place of the accident is known. In these cases, you can do only two search devices. When determining the azimuths of a search object from two search devices in the described manner, fundamental uncertainty arises in determining the azimuth. In this case, it is necessary to choose the azimuth from the search device to the search object one of two. One of the azimuths will indicate the place of the blockage, the other indicate the opposite direction. In this case, you can select the desired azimuth organizationally.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110117/93A RU2584966C9 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110117/93A RU2584966C9 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584966C1 RU2584966C1 (en) | 2016-05-20 |
| RU2584966C9 true RU2584966C9 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=56012443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110117/93A RU2584966C9 (en) | 2016-03-21 | 2016-03-21 | Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584966C9 (en) |
-
2016
- 2016-03-21 RU RU2016110117/93A patent/RU2584966C9/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2584966C1 (en) | 2016-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8447238B2 (en) | RF transmitter device and method for operating the same | |
| Wang et al. | Chest-worn health monitor based on a bistatic self-injection-locked radar | |
| US20070188375A1 (en) | Proximity detecting apparatus | |
| JP2009515163A (en) | Hydrocarbon reservoir mapping method and apparatus for implementing the method | |
| Wang et al. | Using wavelet entropy to distinguish between humans and dogs detected by UWB radar | |
| RU2584966C9 (en) | Method of searching for injured people under debris and remote monitoring of heart rhythm | |
| CN109738885A (en) | A kind of life detection radar system and method based on random code modulated sinusoid signal | |
| KR101793465B1 (en) | System for monitoring survival in danger zone | |
| RU2340913C2 (en) | Remote substance detection method | |
| RU2584982C1 (en) | Iterative method to search for victims under rubble | |
| RU2584978C1 (en) | Method of searching for injured people under rubble | |
| RU184800U1 (en) | Detector of radio-controlled fragmentation explosive devices | |
| RU2584977C1 (en) | Method of and search equipment operating beacon when searching for injured people under rubble | |
| RU2584981C1 (en) | Method of searching for injured people under rubble | |
| RU2584967C1 (en) | Method of searching for injured people under rubble, taking into account arbitrary orientation of beacon antenna | |
| RU2584974C1 (en) | Method of radio beacons activation device operating when searching for injured people under rubble | |
| CN105846553B (en) | A kind of down-hole miner search and rescue system and method based on magnetic resonance | |
| RU2584980C1 (en) | Method of searching for injured people under rubble | |
| RU2584973C1 (en) | Method of determining speed and qualitative composition of substance in stream | |
| RU95862U1 (en) | SYSTEM FOR PROBING THE EARTH'S CRUST | |
| Ishida et al. | Impact of LED lamp noise on receiver sensitivity of wireless medical telemetry system | |
| RU2714524C1 (en) | Manual detector with wireless transmission and reception of data | |
| Zhang et al. | Discussion of measurement and evaluation of the radiation hazard of personal in mixed field | |
| RU2819826C1 (en) | Method for non-contact selective detection of metal objects using pulse-resonance-eddy current method (versions) | |
| UA89933C2 (en) | Technique for searching for miners under crump and distant control of their heart rhythm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160527 |