一种矿井中救援用佩戴设备的制作方法
一种矿井中救援用佩戴设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种矿井中救援用佩戴设备，包括控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号，该设备可以在发生事故后以最快的速度向地面通报作业人员的生存状况和所处位置，同时外界也可以向作业人员发出危险警示信息，提醒作业人员注意安全。
【专利说明】一种矿井中救援用佩戴设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下安全及救援领域，具体涉及一种矿井中救援用佩戴设备。
【背景技术】
[0002]为了开发各种蕴藏在地下的矿产，人们挖掘了非常复杂的矿井。井下作业非常危险，常常导致生命损失，为尽量减少人员伤亡，在发生事故时，需要迅速通知井下人员撤离；在事故发生后，了解井下人员的生存状况。为此，现有技术已经提出了一些技术方案。
[0003]例如，中国专利CN202017530U公开了一种煤矿井下生命探测机器人，包括煤矿井下生命探测机器人本体，在机器人本体上安装用于生命探测的生命探测雷达装置，该装置由生命探测雷达发射天线、生命探测雷达接收天线、生命探测雷达发射控制器、生命探测雷达接收控制器、生命探测雷达接收存储器、生命探测雷达数据转换器及生命探测雷达后端控制器组成。这种装置的问题在于，必须在发生事故后将其放入井下进行搜寻，而井下事故救援中，时间是关键因素，一旦错过救援黄金时间，救援成功率就会直线下降。因此，需要提供一种更为可靠和稳定的技术，以便以最快的速度探知井下作业人员在发生事故后的生存状况和所处的井下位置，以及井下作业人员可以接到报警信号并可以根据自身情况向外界发出报警信息。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备可以在发生事故后以最快的速度向地面通报作业人员的生存状况和所处位置，以及作业人员可以根据需要向外界发出报警信号，同时外界也可以向作业人员发出危险警示信息，提醒作业人员注意安全。
[0005]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，包括控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
[0006]可选地，该设备还包括电子开关和受电子开关控制的电源，所述电源分别为所述蜂鸣器和/或振动报警器供电，外界将激活命令通过无线收发单元再经由控制器发送至电子开关，该电子开关闭合后激活蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
[0007]可选地，该设备还包括显示设备，外界将数据信息和/或报警指令通过无线收发单元发送至控制器，控制器将上述数据信息和/或报警指令显示在显示设备上。
[0008]优选地，所述报警指令在显示设备上闪烁显示。
[0009]优选地，传感器信号转换单元和至少一个生命迹象检测传感器；所述生命迹象检测传感器检测佩戴者的生命特征信息，并将检测到的信息转换为可传输的信号；所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号；所述传感器信号转换单元将标准信号传送至控制器。[0010]可选地，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
[0011]优选地，所述无线收发单元包括无线射频接口和天线，所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理，以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器；所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。
[0012]可选地,该设备还包括指示灯,该指示灯通过点亮、熄灭两种状态,或者不同的点亮颜色，显示该设备所处的工作状态。
[0013]可选地，该设备佩戴在手腕上，或者通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
[0014]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备具有求救按钮以及蜂鸣器和/或振动报警器，按下求救按钮，可以通过控制器和无线收发单元向外界求救，外界也可以通过无线收发单元和控制器向蜂鸣器和/或振动报警器发送报警命令。当井下发生危险时，井下人员可以根据接收到的具有身份标识码信息的求救信号确定作业人员位置，采取及时的救援活动，同时，井上控制中心可以根据具体情况向佩戴该设备的作业人员发出报警信号，尽量避免灾难的发生。
[0015]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备的一种优选方案，通过生命迹象检测传感器检测井下作业人员的生命特征，并通过无线收发单元将所诉生命迹象检测传感器的检测结果以及该设备的身份标识码向外发送，外界可以根据需要向蜂鸣器和/或振动报警器发送激活命令，使蜂鸣器和/或振动报警器可以发出报警信号，该设备供井下作业人员随身佩戴，可随时确定井下人员的生命状况和所处位置，并可向作业人员发出报警信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型矿井中救援用佩戴设备的框图；
[0017]图2为本实用新型矿井中救援用佩戴设备优选方案的框图；
[0018]图3为本实用新型矿井中救援用佩戴设备应用于矿用井下生命探测系统的框图。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型第一实施例提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备可用于矿用井下生命探测系统。
[0020]图1是本实用新型一种矿井中救援用佩戴设备的框图，该图示出该矿井中救援用佩戴设备包括控制器1-2-2、求救按钮1-2-4、蜂鸣器1-3-4和/或振动报警器1_3_8、和无线收发单元1-2。
[0021]所述求救按钮1-2-4用于井下作业人员遇到危险时按下此按钮向外界求救。该求救按钮1-2-4为一普通按钮，按下该求救按钮1-2-4，可以向控制器1-2-2发送求救信号。
[0022]所述控制器1-2-2为核心控制器件，接收所述求救按钮1-2-4发送的求救信号，并将其和该控制器1-2-2自身存储的身份标识码相组合将求救信号发送至无线收发单元1-2。[0023]蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8用于接收所述控制器1_2_2向该蜂鸣器1_3_4和振动报警器1-3-8发出的报警指令，接收该报警指令之后，发出报警信号。该蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8连接所述控制器1-2-2，当外界通过无线收发单元将报警指令发送至控制器1-2-2时，该控制器1-2-2将该报警指令发送至蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8，所述蜂鸣器1-3-4发出的报警信号为尖锐的报警铃声，该振动报警器1-3-8发出振动的报警信号。
[0024]所述无线收发单元1-2用于接收所述控制器1-2-2发送的求救信号，并通过无线的方式将该求救信号向外界发送。
[0025]所述无线收发单元1-2包括无线射频接口 1-2-5和天线1_2_6。
[0026]所述无线射频接口 1-2-5接收控制器1-2-2输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理。该无线射频接口 1-2-5也接收所述天线1-2-6发送来的信号，并将其解调后传递给所述控制器1-2-2。
[0027]所述天线1-2-6用于向外发射无线信号和接收无线信号，该天线1-2-6宜采用内置式天线，也不排除采用外置式天线。例如，该矿井中救援用佩戴设备作为安全帽的一部分时，就可以在安全帽上树立一个外置式天线。
[0028]当井下发生危险时，佩戴该设备的作业人员可以按下设备上的求救按钮1-2-4，该求救信号即可被发送至外界，外界根据接收到的带有身份标识码的求救信号进一步确定救援位置或者救援范围，该设备的应用使得救援工作及时有效。同时，当外界检测到井下存在危险时，可以通过无线收发单元经由控制器1-2-2向蜂鸣器1-3-4和/或振动报警器1-3-8发送报警信号，作业人员根据该报警信号做好提前撤离准备，避免矿难的发生。
[0029]本实用新型第二实施例提供一种矿井中救援用佩戴设备的优选方案，该优选方案在第一实施例的基础上增加了报警功能和检测生命迹象的功能。
[0030]图2是本实用新型一种矿井中救援用佩戴设备的优选方案的框图。该图示出该设备包括生命迹象检测传感器1-1、传感器信号转换单元1-2-1、控制器1-2-2、无线收发单元1-2、总电源1-2-3、求救按钮1-2-4、指不灯1-3-1、显不设备1-3-2、电子开关1-3-3、蜂鸣器1_3_4 和电源 1_3_5。
[0031]所述生命迹象检测传感器1-1，用于检测佩戴者的生命特征，该生命迹象检测传感器1-1通过检测佩戴者的生命特征的信息，并将生命体征的信息转换为可传输的信号。具体可以采用陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
[0032]陀螺传感器可以检测人身体的运动情况，当有呼吸、心跳、运动等动作时，贴附在人体表面的陀螺传感器的输出就会出现变化，说明佩戴者有生命迹象；若陀螺传感器的输出基本相同，则说明佩戴者可能已经出现问题。
[0033]血氧传感器具有一个探头指套固定在井下作业人员的指端，使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过手指的光传导强度，计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。这种传感器可以和井下人员佩戴的工作手套相结合。使用血氧传感器不仅可以检测生命迹象，还可以进一步掌握相关人员的身体状况。
[0034]所述体温传感器，贴附在井下作业人员的身体表面，可以随时检测井下人员的体温，通过体温获知其生命状态。
[0035]所述振动传感器用于检测井下环境的振动信息，一般情况下井下发生爆炸时振动剧烈，爆炸点周围也会发生振动，所述振动传感器可以检测到该爆炸点的振动信息，并且，振动幅度大小可以根据振动传感器的数据分析得出。
[0036]上述几种传感器可以采用一种，也可以采用两种或者三种，也可以采用其它类型的可探测生命状态的传感器。
[0037]所述传感器信号转换单元1-2-1，接收所述生命迹象检测传感器1-1输出的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号。
[0038]所述控制器1-2-2为核心控制器件，接收所述传感器信号转换单元1-2-1输出的标准信号，并将其和该控制器1-2-2自身存储的身份标识码相组合，该控制器1-2-2还接收所述无线射频接口 1-2-5传来的外界发来的指令，并能够根据该内容调整该矿井中救援用佩戴设备的工作。该控制器1-2-2还作为整个设备的控制元件，提供信息存储、工作方式控制和信号转换、计算等功能。
[0039]所述无线收发单元1-2用于接收所述控制器1-2-2发送的信号，并将该信号以及该矿井中救援用佩戴设备的识别码等内容向外发送；以及接收无线信号。
[0040]所述无线收发单元1-2包括无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6。
[0041]所述无线射频接口 1-2-5接收控制器1-2-2输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理。该无线射频接口 1-2-5也接收所述天线1-2-6发送来的信号，并将其解调后传递给所述控制器1-2-2。
[0042]所述天线1-2-6用于向外发射无线信号和接收无线信号，该天线1-2-6宜采用内置式天线，也不排除采用外置式天线。例如，该矿井中救援用佩戴设备作为安全帽的一部分时，就可以在安全帽上树立一个外置式天线。
[0043]所述求救按钮1-2-4用于向控制器1-2-2发送求救信号。所述求救按钮1_2_4连接所述控制器1-2-2，按下该按钮，该求救信号与控制器1-2-2自身储存的该身份标识码相结合，所述控制器1-2-2将该信息通过无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6向外界发送。
[0044]所述总电源1-2-3向该设备提供电能；该总电源1-2-3 —般为纽扣电池。
[0045]所述蜂鸣器1-3-4用于接收所述控制器1-2-2的报警命令并发出报警信号。可以用作警告佩戴该设备的作业人员周围存在危险的设备。所述无线收发单元1-2通过控制器1-2-2向该蜂鸣器1-3-4发送报警命令，该蜂鸣器1-3-4接收该报警命令并发出报警信号，起警示作业人员注意的作用。
[0046]另外振动报警器1-3-8的作用与所述蜂鸣器1-3-4的作用相同，均是起警示作用，该振动报警器1-3-8是通过振动方式警示佩戴该设备的作业人员。
[0047]上述对报警信号的接收，可以采用上述蜂鸣器1-3-4，也可以采用上述振动报警器1-3-8，或者既采用所述蜂鸣器1-3-4，又采用振动报警器1-3-8。
[0048]所述电子开关1-3-3用于控制所述蜂鸣器1-3-4的休眠状态和激活状态。该电子开关1-3-3可以控制电源1-3-5为蜂鸣器1-3-4和振动报警器1_3_8供电。
[0049]上述蜂鸣器1-3-4连接所述控制器1-2-2，可以通过控制器1_2_2的信号和电流实现上述信号传输和报警。但是，当蜂鸣器1-3-4所需电量较大，控制器1-2-2不能提供足够的电量时，需要设置为蜂鸣器1-3-4提供电能的电源1-3-5。
[0050]为了保证该设备的工作寿命足够长，节约电源1-3-5的电量，所述蜂鸣器1-3-4 —般情况下处于休眠状态，所述电子开关1-3-3处于常开状态，当控制器1-2-2通过无线射频接口 1-2-5接收到的激活命令时，该控制器1-2-2向电子开关1-3-3发送该激活命令，电子开关1-3-3闭合，电源1-3-5为蜂鸣器1-3-4供电，此时所述蜂鸣器1_3_4处于激活状态，可以接收报警命令并发出报警信号。
[0051]同样地，所述振动报警器1-3-8与所述蜂鸣器1-3-4的作用相似，可以替代所述蜂鸣器1-3-4发出报警信号，具体地，所述控制器1-2-2向电子开关1-3-3发送该激活命令，电子开关1-3-3闭合，电源1-3-5为振动报警器1-3-8供电，此时所述振动报警器1_3_8处于激活状态，可以接收报警命令并发出振动的报警信号。
[0052]上述振动报警器1-3-8和蜂鸣器1-3-4可以单独采用，也可以同时采用。
[0053]所述显示设备1-3-2用于显示所述控制器1-2-2的数据信息。该显示设备1_3_2连接所述控制器1-2-2，该控制器1-2-2将接收到的外界信息传输至所述显示设备1-3-2，在该显示设备1-3-2上可以显示佩戴该设备人员的周围环境的参数指标和危险指数等，方便井下操作人员可以掌握周围环境的安全系数，提前做好自救或者求救的准备。或者，在该显示设备1-3-2直接显示报警信号，警告佩戴人员及时撤离危险地带。需要说明的是，该报警信号可以是显示屏幕闪烁，也可以在显示设备1-3-2屏幕上显示红色灯亮色系的警告语言。
[0054]所述指示灯1-3-1为该设备的工作状态提供指示，以便佩戴者及时发现问题。该指示灯1-3-1采用点亮或者熄灭表明其所处的工作状态，或者采用点亮时的不同颜色表明其所处的不同工作状态。上述两种表示方法也可以同时使用。
[0055]所述矿井中救援用佩戴设备是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的设备，该设备需要紧贴人体佩戴，例如，该设备可以佩戴在手腕上，其外形形似腕表；或者通过粘力贴附在身体表面，类似止血贴；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者设置在井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。上述矿井中救援用佩戴设备整体尺寸可以很小，便于贴附在人体表面或者由相关人员佩戴。为了便于贴附或者佩戴，可以综合考虑所使用的生命迹象检测传感器1-1的使用要求，采用合适的形式，例如，采用血氧传感器的，就可以和工作手套一起使用。
[0056]本实用新型第三实施例提供一种矿用井下生命探测系统。请参看图3，该图示出该矿用井下生命探测系统的框图。
[0057]该矿用井下生命探测系统包括由每个井下人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备1、若干个无线收发基站2和至少一个信号转换单元3、以及位于井上的控制中心4。
[0058]所述矿井中救援用佩戴设备I是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的设备，该设备需要紧贴人体佩戴，例如，外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
[0059]请参看图2，该矿井中救援用佩戴设备I包括生命迹象检测传感器1-1、控制器1-2-2、传感器信号转换单元1-2-1、无线收发单元1-2、求救按钮1-2-4、蜂鸣器1_3_4和显不设备1_3-2。
[0060]所述生命迹象检测传感器1-1为检测生命迹象的传感器，该传感器可以采用各种已知的便于从人体表面检测到人体的生命特征的传感器或者能够判断工作人员的活动状态的传感器。例如，采用陀螺传感器、血氧传感器或者体温传感器中的一种或者几种。这些传感器检测原理有所不同，但均能感知到人体生命特征并转换为电信号。
[0061]所述无线收发单元1-2主要用于接收所述生命迹象检测传感器1-1的信号，以无线信号向外发射。
[0062]所述传感器信号转换单元1-2-1应当具备信号转换功能，可将所述生命迹象检测传感器1-1传送的数据转换为合适的信号格式。
[0063]所述控制器1-2-2能够对自身的工作状态进行控制。当然，其核心功能是将生命迹象检测传感器1-1获得的信号通过无线方式向外发射。该控制器1-2-2还应当存储有该矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码，在向外发送信号时，在信号中附加该设备的身份标识码，这样控制中心4才能够识别这些信号对应的井下作业人员。该无线收发单元1-2还能够接收外部的无线信号。
[0064]所述求救按钮1-2-4用于向控制器1-2-2发送求救信号。所述求救按钮1_2_4连接所述控制器1-2-2，按下该按钮，该求救信号与控制器1-2-2自身储存的该身份标识码相结合，所述控制器1-2-2将该信息通过无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6向外界发送。
[0065]所述蜂鸣器1-3-4用于接收所述控制器1-2-2的报警命令并发出报警信号。可以用作警告佩戴该设备的作业人员周围存在危险的设备。所述无线收发单元1-2通过控制器1-2-2向该蜂鸣器1-3-4发送报警命令，该蜂鸣器1-3-4接收该报警命令并发出报警信号，起警示作业人员注意的作用。
[0066]所述显示设备1-3-2用于显示所述控制器1-2-2的数据信息。该显示设备1_3_2连接所述控制器1-2-2，该控制器1-2-2将接收到的外界信息传输至所述显示设备1-3-2，在该显示设备1-3-2上可以显示佩戴该设备人员的周围环境的参数指标和危险指数等，方便井下操作人员可以掌握周围环境的安全系数，提前做好自救或者求救的准备。或者，在该显示设备1-3-2直接显示报警信号，警告佩戴人员及时撤离危险地带。需要说明的是，该报警信号可以是显示屏幕闪烁，也可以在显示设备1-3-2屏幕上显示红色灯亮色系的警告语言。
[0067]所述无线收发基站2，为系统无线传输路径的中间环节，用于接收所述矿井中救援用佩戴设备的无线发射单元发送的信号，以及转发信号转换单元3发送来的信号。
[0068]这些无线收发基站2均为矿用本安型无线收发基站，每个无线收发基站2的覆盖范围均受到矿井的布置方向和延伸范围的限制，因此其布置范围需要精心选择，确保无线收发的范围能够覆盖所有的作业面，以免出现无线传输的覆盖空白区；并且，在大多数情况下，一个作业位置可以被两个以上的无线收发基站2覆盖，这种安排的优点在于，能够避免事故发生时某些无线收发基站2被损坏导致的覆盖空白区；并且能够通过几个无线收发基站2的重叠区域更方便的确定井下作业人员的具体位置。各个无线收发基站2之间还可以采用接力传输的方式，确保信号能够传输到井上的控制中心。无线收发基站2的相互转发的关系还可以为来自矿井中救援用佩戴设备I的信号提供多种传递路径，起到信道备份效果O
[0069]每个无线收发基站2均设置有身份标识码，通过该无线收发基站2转发的信号均带上了相应的身份标识码，这样，控制中心能够分别出信号来自哪一个无线收发基站2，从而推断井下作业人员所处的位置。进一步的，如前所述，对于覆盖范围较大的无线收发基站2，可以利用无线收发基站2的覆盖范围的重叠区域确定某个具体的井下作业人员的具体位置。
[0070]所述信号转换单元3，用于接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上。该信号转换单元3—般布置在矿井的上下通道的井口，相当于一个中继总站，将井下信号传到井上。根据情况，信号转换单元3可以采用不同的传输方式，一般可以采用无线方式，在一些情况下可能需要采用有线方式。另外。信号转换单元3可能需要两个或者多个，分别布置在各个井口，这样，在发生事故后，若出现设备损毁，就能够有更多的备份信道。该信号转换单元3位于井下，同样需要采用矿用本安型信号转换设备。
[0071]所述控制中心4，用于接收信号转换单元3的传来的井下信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置，并输出结果。该控制中心4位于井上，存储有各个矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码和人员姓名的对应关系，每个无线收发基站2的发射覆盖范围与井下区域的对应关系等各种事故救援需要的相关数据，并提供人机接口界面，通过该控制中心4，井上的指挥人员就可以直接获得地下人员的生存状况以及所处井下作业位置等信息。其中包括根据来自不同无线收发基站2的数据以及不同的无线收发基站的覆盖范围的重叠位置，判定矿井中救援用佩戴设备佩戴者所在的区域。
[0072]考虑到矿山发生井下事故时，救援的时间往往很长，对每个井下作业人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备I要求有较长的工作时间，因此，希望该设备尽可能节电，甚至能够控制该设备的工作模式，使其仅仅在需要的时候进行工作，而在不需要工作时，可以不工作或者工作在节电的模式。
[0073]为此，可使矿井中救援用佩戴设备I具有休眠工作状态，在休眠工作状态下，该设备不进行无线通讯，其传感器也不进行检测，当进入苏醒状态时，该矿井中救援用佩戴设备I才进行检测以及与外界进行无线通讯；以下介绍两种可能的具体技术方案。
[0074]第一种方案，矿井中救援用佩戴设备I包括休眠、苏醒两个工作状态。在休眠状态，该矿井中救援用佩戴设备I不进行任何工作，每隔一定时间，进入苏醒工作状态一次。在该状态下，矿井中救援用佩戴设备I进行生命状态检测，并打开无线收发单元1-2进行双向通讯，包括将本地的检测结果和该设备自身的身份标识码发送出去，以及接收通过无线收发基站2转发过来的来自控制中心的指令，根据这些指令，该矿井中救援用佩戴设备I可以改变其工作周期。
[0075]第二种方案，矿井中救援用佩戴设备I具有休眠、苏醒、苏醒-通讯三种工作状态。大多数时间，该设备处于休眠状态下，隔一定时间间隔，例如I分钟，进入一次苏醒状态；此时，该矿井中救援用佩戴设备I通过无线收发单元1-2发送该矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码；所述控制中心4能够定期收到某个作业人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备I发来的身份标识码，就可以明确该设备工作正常。同时，经过N个苏醒状态后，在下一个需要苏醒的时段，进入苏醒-通讯工作状态，该状态下，所述矿井中救援用佩戴设备I发送身份标识码后，立刻进入接收状态，并延时预定时长L ;若接收到控制中心4通过无线收发基站发来的要求双向通讯的指令，则进入双向通讯状态，此时，可以根据指令发送所述生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命特征信号，也可以根据双向通讯中接收的指令调整该设备的工作周期等；否则，则在延时时间结束后，重新开始休眠、苏醒、苏醒-通讯工作状态周期性交替的工作循环。
[0076]在上述工作方式中，所述控制中心4可以根据需要向所述矿井中救援用佩戴设备I发出指令，要求其改变工作模式。例如，可以间隔一定周期就向所述矿井中救援用佩戴设备I发送信号，要求其同时发送生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命迹象信号，以便确定该传感器的工作状态。在发生事故时，则要求该矿井中救援用佩戴设备I在每一个苏醒周期都发送检测获得的生命迹象信号，在发生井下事故时，控制单元4可以改变矿井中救援用佩戴设备I的工作周期，以便随时检测人员生存情况和位置情况。
[0077]以上对本实用新型提供的一种矿井中救援用佩戴设备的实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括:控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括电子开关和受电子开关控制的电源，所述电源分别为所述蜂鸣器和/或振动报警器供电，外界将激活命令通过无线收发单元再经由控制器发送至电子开关，该电子开关闭合后激活蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括显示设备，外界将数据信息和/或报警指令通过无线收发单元发送至控制器，控制器将上述数据信息和/或报警指令显示在显示设备上。
4.根据权利要求3所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述报警指令在显示设备上闪烁显示。
5.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括: 传感器信号转换单元和至少一个生命迹象检测传感器； 所述生命迹象检测传感器检测佩戴者的生命特征信息，并将检测到的信息转换为可传输的信号；所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号； 所述传感器信号转换单元将标准信号传送至控制器。
6.根据权利要求5所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述无线收发单元包括无线射频接口和天线； 所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理；以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器； 所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。
8.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括指示灯，该指示灯通过点亮、熄灭两种状态，或者不同的点亮颜色，显示该设备所处的工作状态。
9.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，该设备佩戴在手腕上，或者通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
【文档编号】A62B99/00GK203547798SQ201320512877
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】马永 申请人:北京圣博亚科技有限公司
【专利摘要】本实用新型公开一种矿井中救援用佩戴设备，包括控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号，该设备可以在发生事故后以最快的速度向地面通报作业人员的生存状况和所处位置，同时外界也可以向作业人员发出危险警示信息，提醒作业人员注意安全。
【专利说明】一种矿井中救援用佩戴设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下安全及救援领域，具体涉及一种矿井中救援用佩戴设备。
【背景技术】
[0002]为了开发各种蕴藏在地下的矿产，人们挖掘了非常复杂的矿井。井下作业非常危险，常常导致生命损失，为尽量减少人员伤亡，在发生事故时，需要迅速通知井下人员撤离；在事故发生后，了解井下人员的生存状况。为此，现有技术已经提出了一些技术方案。
[0003]例如，中国专利CN202017530U公开了一种煤矿井下生命探测机器人，包括煤矿井下生命探测机器人本体，在机器人本体上安装用于生命探测的生命探测雷达装置，该装置由生命探测雷达发射天线、生命探测雷达接收天线、生命探测雷达发射控制器、生命探测雷达接收控制器、生命探测雷达接收存储器、生命探测雷达数据转换器及生命探测雷达后端控制器组成。这种装置的问题在于，必须在发生事故后将其放入井下进行搜寻，而井下事故救援中，时间是关键因素，一旦错过救援黄金时间，救援成功率就会直线下降。因此，需要提供一种更为可靠和稳定的技术，以便以最快的速度探知井下作业人员在发生事故后的生存状况和所处的井下位置，以及井下作业人员可以接到报警信号并可以根据自身情况向外界发出报警信息。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备可以在发生事故后以最快的速度向地面通报作业人员的生存状况和所处位置，以及作业人员可以根据需要向外界发出报警信号，同时外界也可以向作业人员发出危险警示信息，提醒作业人员注意安全。
[0005]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，包括控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
[0006]可选地，该设备还包括电子开关和受电子开关控制的电源，所述电源分别为所述蜂鸣器和/或振动报警器供电，外界将激活命令通过无线收发单元再经由控制器发送至电子开关，该电子开关闭合后激活蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
[0007]可选地，该设备还包括显示设备，外界将数据信息和/或报警指令通过无线收发单元发送至控制器，控制器将上述数据信息和/或报警指令显示在显示设备上。
[0008]优选地，所述报警指令在显示设备上闪烁显示。
[0009]优选地，传感器信号转换单元和至少一个生命迹象检测传感器；所述生命迹象检测传感器检测佩戴者的生命特征信息，并将检测到的信息转换为可传输的信号；所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号；所述传感器信号转换单元将标准信号传送至控制器。[0010]可选地，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
[0011]优选地，所述无线收发单元包括无线射频接口和天线，所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理，以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器；所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。
[0012]可选地,该设备还包括指示灯,该指示灯通过点亮、熄灭两种状态,或者不同的点亮颜色，显示该设备所处的工作状态。
[0013]可选地，该设备佩戴在手腕上，或者通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
[0014]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备具有求救按钮以及蜂鸣器和/或振动报警器，按下求救按钮，可以通过控制器和无线收发单元向外界求救，外界也可以通过无线收发单元和控制器向蜂鸣器和/或振动报警器发送报警命令。当井下发生危险时，井下人员可以根据接收到的具有身份标识码信息的求救信号确定作业人员位置，采取及时的救援活动，同时，井上控制中心可以根据具体情况向佩戴该设备的作业人员发出报警信号，尽量避免灾难的发生。
[0015]本实用新型提供一种矿井中救援用佩戴设备的一种优选方案，通过生命迹象检测传感器检测井下作业人员的生命特征，并通过无线收发单元将所诉生命迹象检测传感器的检测结果以及该设备的身份标识码向外发送，外界可以根据需要向蜂鸣器和/或振动报警器发送激活命令，使蜂鸣器和/或振动报警器可以发出报警信号，该设备供井下作业人员随身佩戴，可随时确定井下人员的生命状况和所处位置，并可向作业人员发出报警信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型矿井中救援用佩戴设备的框图；
[0017]图2为本实用新型矿井中救援用佩戴设备优选方案的框图；
[0018]图3为本实用新型矿井中救援用佩戴设备应用于矿用井下生命探测系统的框图。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型第一实施例提供一种矿井中救援用佩戴设备，该设备可用于矿用井下生命探测系统。
[0020]图1是本实用新型一种矿井中救援用佩戴设备的框图，该图示出该矿井中救援用佩戴设备包括控制器1-2-2、求救按钮1-2-4、蜂鸣器1-3-4和/或振动报警器1_3_8、和无线收发单元1-2。
[0021]所述求救按钮1-2-4用于井下作业人员遇到危险时按下此按钮向外界求救。该求救按钮1-2-4为一普通按钮，按下该求救按钮1-2-4，可以向控制器1-2-2发送求救信号。
[0022]所述控制器1-2-2为核心控制器件，接收所述求救按钮1-2-4发送的求救信号，并将其和该控制器1-2-2自身存储的身份标识码相组合将求救信号发送至无线收发单元1-2。[0023]蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8用于接收所述控制器1_2_2向该蜂鸣器1_3_4和振动报警器1-3-8发出的报警指令，接收该报警指令之后，发出报警信号。该蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8连接所述控制器1-2-2，当外界通过无线收发单元将报警指令发送至控制器1-2-2时，该控制器1-2-2将该报警指令发送至蜂鸣器1-3-4和振动报警器1-3-8，所述蜂鸣器1-3-4发出的报警信号为尖锐的报警铃声，该振动报警器1-3-8发出振动的报警信号。
[0024]所述无线收发单元1-2用于接收所述控制器1-2-2发送的求救信号，并通过无线的方式将该求救信号向外界发送。
[0025]所述无线收发单元1-2包括无线射频接口 1-2-5和天线1_2_6。
[0026]所述无线射频接口 1-2-5接收控制器1-2-2输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理。该无线射频接口 1-2-5也接收所述天线1-2-6发送来的信号，并将其解调后传递给所述控制器1-2-2。
[0027]所述天线1-2-6用于向外发射无线信号和接收无线信号，该天线1-2-6宜采用内置式天线，也不排除采用外置式天线。例如，该矿井中救援用佩戴设备作为安全帽的一部分时，就可以在安全帽上树立一个外置式天线。
[0028]当井下发生危险时，佩戴该设备的作业人员可以按下设备上的求救按钮1-2-4，该求救信号即可被发送至外界，外界根据接收到的带有身份标识码的求救信号进一步确定救援位置或者救援范围，该设备的应用使得救援工作及时有效。同时，当外界检测到井下存在危险时，可以通过无线收发单元经由控制器1-2-2向蜂鸣器1-3-4和/或振动报警器1-3-8发送报警信号，作业人员根据该报警信号做好提前撤离准备，避免矿难的发生。
[0029]本实用新型第二实施例提供一种矿井中救援用佩戴设备的优选方案，该优选方案在第一实施例的基础上增加了报警功能和检测生命迹象的功能。
[0030]图2是本实用新型一种矿井中救援用佩戴设备的优选方案的框图。该图示出该设备包括生命迹象检测传感器1-1、传感器信号转换单元1-2-1、控制器1-2-2、无线收发单元1-2、总电源1-2-3、求救按钮1-2-4、指不灯1-3-1、显不设备1-3-2、电子开关1-3-3、蜂鸣器1_3_4 和电源 1_3_5。
[0031]所述生命迹象检测传感器1-1，用于检测佩戴者的生命特征，该生命迹象检测传感器1-1通过检测佩戴者的生命特征的信息，并将生命体征的信息转换为可传输的信号。具体可以采用陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
[0032]陀螺传感器可以检测人身体的运动情况，当有呼吸、心跳、运动等动作时，贴附在人体表面的陀螺传感器的输出就会出现变化，说明佩戴者有生命迹象；若陀螺传感器的输出基本相同，则说明佩戴者可能已经出现问题。
[0033]血氧传感器具有一个探头指套固定在井下作业人员的指端，使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过手指的光传导强度，计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。这种传感器可以和井下人员佩戴的工作手套相结合。使用血氧传感器不仅可以检测生命迹象，还可以进一步掌握相关人员的身体状况。
[0034]所述体温传感器，贴附在井下作业人员的身体表面，可以随时检测井下人员的体温，通过体温获知其生命状态。
[0035]所述振动传感器用于检测井下环境的振动信息，一般情况下井下发生爆炸时振动剧烈，爆炸点周围也会发生振动，所述振动传感器可以检测到该爆炸点的振动信息，并且，振动幅度大小可以根据振动传感器的数据分析得出。
[0036]上述几种传感器可以采用一种，也可以采用两种或者三种，也可以采用其它类型的可探测生命状态的传感器。
[0037]所述传感器信号转换单元1-2-1，接收所述生命迹象检测传感器1-1输出的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号。
[0038]所述控制器1-2-2为核心控制器件，接收所述传感器信号转换单元1-2-1输出的标准信号，并将其和该控制器1-2-2自身存储的身份标识码相组合，该控制器1-2-2还接收所述无线射频接口 1-2-5传来的外界发来的指令，并能够根据该内容调整该矿井中救援用佩戴设备的工作。该控制器1-2-2还作为整个设备的控制元件，提供信息存储、工作方式控制和信号转换、计算等功能。
[0039]所述无线收发单元1-2用于接收所述控制器1-2-2发送的信号，并将该信号以及该矿井中救援用佩戴设备的识别码等内容向外发送；以及接收无线信号。
[0040]所述无线收发单元1-2包括无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6。
[0041]所述无线射频接口 1-2-5接收控制器1-2-2输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理。该无线射频接口 1-2-5也接收所述天线1-2-6发送来的信号，并将其解调后传递给所述控制器1-2-2。
[0042]所述天线1-2-6用于向外发射无线信号和接收无线信号，该天线1-2-6宜采用内置式天线，也不排除采用外置式天线。例如，该矿井中救援用佩戴设备作为安全帽的一部分时，就可以在安全帽上树立一个外置式天线。
[0043]所述求救按钮1-2-4用于向控制器1-2-2发送求救信号。所述求救按钮1_2_4连接所述控制器1-2-2，按下该按钮，该求救信号与控制器1-2-2自身储存的该身份标识码相结合，所述控制器1-2-2将该信息通过无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6向外界发送。
[0044]所述总电源1-2-3向该设备提供电能；该总电源1-2-3 —般为纽扣电池。
[0045]所述蜂鸣器1-3-4用于接收所述控制器1-2-2的报警命令并发出报警信号。可以用作警告佩戴该设备的作业人员周围存在危险的设备。所述无线收发单元1-2通过控制器1-2-2向该蜂鸣器1-3-4发送报警命令，该蜂鸣器1-3-4接收该报警命令并发出报警信号，起警示作业人员注意的作用。
[0046]另外振动报警器1-3-8的作用与所述蜂鸣器1-3-4的作用相同，均是起警示作用，该振动报警器1-3-8是通过振动方式警示佩戴该设备的作业人员。
[0047]上述对报警信号的接收，可以采用上述蜂鸣器1-3-4，也可以采用上述振动报警器1-3-8，或者既采用所述蜂鸣器1-3-4，又采用振动报警器1-3-8。
[0048]所述电子开关1-3-3用于控制所述蜂鸣器1-3-4的休眠状态和激活状态。该电子开关1-3-3可以控制电源1-3-5为蜂鸣器1-3-4和振动报警器1_3_8供电。
[0049]上述蜂鸣器1-3-4连接所述控制器1-2-2，可以通过控制器1_2_2的信号和电流实现上述信号传输和报警。但是，当蜂鸣器1-3-4所需电量较大，控制器1-2-2不能提供足够的电量时，需要设置为蜂鸣器1-3-4提供电能的电源1-3-5。
[0050]为了保证该设备的工作寿命足够长，节约电源1-3-5的电量，所述蜂鸣器1-3-4 —般情况下处于休眠状态，所述电子开关1-3-3处于常开状态，当控制器1-2-2通过无线射频接口 1-2-5接收到的激活命令时，该控制器1-2-2向电子开关1-3-3发送该激活命令，电子开关1-3-3闭合，电源1-3-5为蜂鸣器1-3-4供电，此时所述蜂鸣器1_3_4处于激活状态，可以接收报警命令并发出报警信号。
[0051]同样地，所述振动报警器1-3-8与所述蜂鸣器1-3-4的作用相似，可以替代所述蜂鸣器1-3-4发出报警信号，具体地，所述控制器1-2-2向电子开关1-3-3发送该激活命令，电子开关1-3-3闭合，电源1-3-5为振动报警器1-3-8供电，此时所述振动报警器1_3_8处于激活状态，可以接收报警命令并发出振动的报警信号。
[0052]上述振动报警器1-3-8和蜂鸣器1-3-4可以单独采用，也可以同时采用。
[0053]所述显示设备1-3-2用于显示所述控制器1-2-2的数据信息。该显示设备1_3_2连接所述控制器1-2-2，该控制器1-2-2将接收到的外界信息传输至所述显示设备1-3-2，在该显示设备1-3-2上可以显示佩戴该设备人员的周围环境的参数指标和危险指数等，方便井下操作人员可以掌握周围环境的安全系数，提前做好自救或者求救的准备。或者，在该显示设备1-3-2直接显示报警信号，警告佩戴人员及时撤离危险地带。需要说明的是，该报警信号可以是显示屏幕闪烁，也可以在显示设备1-3-2屏幕上显示红色灯亮色系的警告语言。
[0054]所述指示灯1-3-1为该设备的工作状态提供指示，以便佩戴者及时发现问题。该指示灯1-3-1采用点亮或者熄灭表明其所处的工作状态，或者采用点亮时的不同颜色表明其所处的不同工作状态。上述两种表示方法也可以同时使用。
[0055]所述矿井中救援用佩戴设备是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的设备，该设备需要紧贴人体佩戴，例如，该设备可以佩戴在手腕上，其外形形似腕表；或者通过粘力贴附在身体表面，类似止血贴；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者设置在井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。上述矿井中救援用佩戴设备整体尺寸可以很小，便于贴附在人体表面或者由相关人员佩戴。为了便于贴附或者佩戴，可以综合考虑所使用的生命迹象检测传感器1-1的使用要求，采用合适的形式，例如，采用血氧传感器的，就可以和工作手套一起使用。
[0056]本实用新型第三实施例提供一种矿用井下生命探测系统。请参看图3，该图示出该矿用井下生命探测系统的框图。
[0057]该矿用井下生命探测系统包括由每个井下人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备1、若干个无线收发基站2和至少一个信号转换单元3、以及位于井上的控制中心4。
[0058]所述矿井中救援用佩戴设备I是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的设备，该设备需要紧贴人体佩戴，例如，外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
[0059]请参看图2，该矿井中救援用佩戴设备I包括生命迹象检测传感器1-1、控制器1-2-2、传感器信号转换单元1-2-1、无线收发单元1-2、求救按钮1-2-4、蜂鸣器1_3_4和显不设备1_3-2。
[0060]所述生命迹象检测传感器1-1为检测生命迹象的传感器，该传感器可以采用各种已知的便于从人体表面检测到人体的生命特征的传感器或者能够判断工作人员的活动状态的传感器。例如，采用陀螺传感器、血氧传感器或者体温传感器中的一种或者几种。这些传感器检测原理有所不同，但均能感知到人体生命特征并转换为电信号。
[0061]所述无线收发单元1-2主要用于接收所述生命迹象检测传感器1-1的信号，以无线信号向外发射。
[0062]所述传感器信号转换单元1-2-1应当具备信号转换功能，可将所述生命迹象检测传感器1-1传送的数据转换为合适的信号格式。
[0063]所述控制器1-2-2能够对自身的工作状态进行控制。当然，其核心功能是将生命迹象检测传感器1-1获得的信号通过无线方式向外发射。该控制器1-2-2还应当存储有该矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码，在向外发送信号时，在信号中附加该设备的身份标识码，这样控制中心4才能够识别这些信号对应的井下作业人员。该无线收发单元1-2还能够接收外部的无线信号。
[0064]所述求救按钮1-2-4用于向控制器1-2-2发送求救信号。所述求救按钮1_2_4连接所述控制器1-2-2，按下该按钮，该求救信号与控制器1-2-2自身储存的该身份标识码相结合，所述控制器1-2-2将该信息通过无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6向外界发送。
[0065]所述蜂鸣器1-3-4用于接收所述控制器1-2-2的报警命令并发出报警信号。可以用作警告佩戴该设备的作业人员周围存在危险的设备。所述无线收发单元1-2通过控制器1-2-2向该蜂鸣器1-3-4发送报警命令，该蜂鸣器1-3-4接收该报警命令并发出报警信号，起警示作业人员注意的作用。
[0066]所述显示设备1-3-2用于显示所述控制器1-2-2的数据信息。该显示设备1_3_2连接所述控制器1-2-2，该控制器1-2-2将接收到的外界信息传输至所述显示设备1-3-2，在该显示设备1-3-2上可以显示佩戴该设备人员的周围环境的参数指标和危险指数等，方便井下操作人员可以掌握周围环境的安全系数，提前做好自救或者求救的准备。或者，在该显示设备1-3-2直接显示报警信号，警告佩戴人员及时撤离危险地带。需要说明的是，该报警信号可以是显示屏幕闪烁，也可以在显示设备1-3-2屏幕上显示红色灯亮色系的警告语言。
[0067]所述无线收发基站2，为系统无线传输路径的中间环节，用于接收所述矿井中救援用佩戴设备的无线发射单元发送的信号，以及转发信号转换单元3发送来的信号。
[0068]这些无线收发基站2均为矿用本安型无线收发基站，每个无线收发基站2的覆盖范围均受到矿井的布置方向和延伸范围的限制，因此其布置范围需要精心选择，确保无线收发的范围能够覆盖所有的作业面，以免出现无线传输的覆盖空白区；并且，在大多数情况下，一个作业位置可以被两个以上的无线收发基站2覆盖，这种安排的优点在于，能够避免事故发生时某些无线收发基站2被损坏导致的覆盖空白区；并且能够通过几个无线收发基站2的重叠区域更方便的确定井下作业人员的具体位置。各个无线收发基站2之间还可以采用接力传输的方式，确保信号能够传输到井上的控制中心。无线收发基站2的相互转发的关系还可以为来自矿井中救援用佩戴设备I的信号提供多种传递路径，起到信道备份效果O
[0069]每个无线收发基站2均设置有身份标识码，通过该无线收发基站2转发的信号均带上了相应的身份标识码，这样，控制中心能够分别出信号来自哪一个无线收发基站2，从而推断井下作业人员所处的位置。进一步的，如前所述，对于覆盖范围较大的无线收发基站2，可以利用无线收发基站2的覆盖范围的重叠区域确定某个具体的井下作业人员的具体位置。
[0070]所述信号转换单元3，用于接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上。该信号转换单元3—般布置在矿井的上下通道的井口，相当于一个中继总站，将井下信号传到井上。根据情况，信号转换单元3可以采用不同的传输方式，一般可以采用无线方式，在一些情况下可能需要采用有线方式。另外。信号转换单元3可能需要两个或者多个，分别布置在各个井口，这样，在发生事故后，若出现设备损毁，就能够有更多的备份信道。该信号转换单元3位于井下，同样需要采用矿用本安型信号转换设备。
[0071]所述控制中心4，用于接收信号转换单元3的传来的井下信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置，并输出结果。该控制中心4位于井上，存储有各个矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码和人员姓名的对应关系，每个无线收发基站2的发射覆盖范围与井下区域的对应关系等各种事故救援需要的相关数据，并提供人机接口界面，通过该控制中心4，井上的指挥人员就可以直接获得地下人员的生存状况以及所处井下作业位置等信息。其中包括根据来自不同无线收发基站2的数据以及不同的无线收发基站的覆盖范围的重叠位置，判定矿井中救援用佩戴设备佩戴者所在的区域。
[0072]考虑到矿山发生井下事故时，救援的时间往往很长，对每个井下作业人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备I要求有较长的工作时间，因此，希望该设备尽可能节电，甚至能够控制该设备的工作模式，使其仅仅在需要的时候进行工作，而在不需要工作时，可以不工作或者工作在节电的模式。
[0073]为此，可使矿井中救援用佩戴设备I具有休眠工作状态，在休眠工作状态下，该设备不进行无线通讯，其传感器也不进行检测，当进入苏醒状态时，该矿井中救援用佩戴设备I才进行检测以及与外界进行无线通讯；以下介绍两种可能的具体技术方案。
[0074]第一种方案，矿井中救援用佩戴设备I包括休眠、苏醒两个工作状态。在休眠状态，该矿井中救援用佩戴设备I不进行任何工作，每隔一定时间，进入苏醒工作状态一次。在该状态下，矿井中救援用佩戴设备I进行生命状态检测，并打开无线收发单元1-2进行双向通讯，包括将本地的检测结果和该设备自身的身份标识码发送出去，以及接收通过无线收发基站2转发过来的来自控制中心的指令，根据这些指令，该矿井中救援用佩戴设备I可以改变其工作周期。
[0075]第二种方案，矿井中救援用佩戴设备I具有休眠、苏醒、苏醒-通讯三种工作状态。大多数时间，该设备处于休眠状态下，隔一定时间间隔，例如I分钟，进入一次苏醒状态；此时，该矿井中救援用佩戴设备I通过无线收发单元1-2发送该矿井中救援用佩戴设备I的身份标识码；所述控制中心4能够定期收到某个作业人员佩戴的矿井中救援用佩戴设备I发来的身份标识码，就可以明确该设备工作正常。同时，经过N个苏醒状态后，在下一个需要苏醒的时段，进入苏醒-通讯工作状态，该状态下，所述矿井中救援用佩戴设备I发送身份标识码后，立刻进入接收状态，并延时预定时长L ;若接收到控制中心4通过无线收发基站发来的要求双向通讯的指令，则进入双向通讯状态，此时，可以根据指令发送所述生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命特征信号，也可以根据双向通讯中接收的指令调整该设备的工作周期等；否则，则在延时时间结束后，重新开始休眠、苏醒、苏醒-通讯工作状态周期性交替的工作循环。
[0076]在上述工作方式中，所述控制中心4可以根据需要向所述矿井中救援用佩戴设备I发出指令，要求其改变工作模式。例如，可以间隔一定周期就向所述矿井中救援用佩戴设备I发送信号，要求其同时发送生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命迹象信号，以便确定该传感器的工作状态。在发生事故时，则要求该矿井中救援用佩戴设备I在每一个苏醒周期都发送检测获得的生命迹象信号，在发生井下事故时，控制单元4可以改变矿井中救援用佩戴设备I的工作周期，以便随时检测人员生存情况和位置情况。
[0077]以上对本实用新型提供的一种矿井中救援用佩戴设备的实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括:控制器、求救按钮、蜂鸣器和/或振动报警器、无线收发单元，所述控制器中储存身份标识码，该控制器将求救按钮的求救信号与身份标识码信号通过无线收发单元向外发送；外界将报警命令通过无线收发单元再经由控制器发送至蜂鸣器和/或振动报警器，使该蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括电子开关和受电子开关控制的电源，所述电源分别为所述蜂鸣器和/或振动报警器供电，外界将激活命令通过无线收发单元再经由控制器发送至电子开关，该电子开关闭合后激活蜂鸣器和/或振动报警器发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括显示设备，外界将数据信息和/或报警指令通过无线收发单元发送至控制器，控制器将上述数据信息和/或报警指令显示在显示设备上。
4.根据权利要求3所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述报警指令在显示设备上闪烁显示。
5.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括: 传感器信号转换单元和至少一个生命迹象检测传感器； 所述生命迹象检测传感器检测佩戴者的生命特征信息，并将检测到的信息转换为可传输的信号；所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将该信号转换为可以处理的标准信号； 所述传感器信号转换单元将标准信号传送至控制器。
6.根据权利要求5所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器、人体温度传感器或者振动传感器中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，所述无线收发单元包括无线射频接口和天线； 所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理；以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器； 所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。
8.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，包括指示灯，该指示灯通过点亮、熄灭两种状态，或者不同的点亮颜色，显示该设备所处的工作状态。
9.根据权利要求1所述的矿井中救援用佩戴设备，其特征在于，该设备佩戴在手腕上，或者通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上；或者夹在矿灯的灯绳上。
【文档编号】A62B99/00GK203547798SQ201320512877
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】马永 申请人:北京圣博亚科技有限公司
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