專利名稱：一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下工人使用的安全帽，特別涉及一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽。
背景技術(shù)：
安全帽是保障井下工作人員生命安全的重要工具之一，是井下工作人員必備的設(shè)備。最近幾年來(lái)我國(guó)礦井事故頻發(fā)，事故發(fā)生前對(duì)井下危險(xiǎn)氣體濃度及其他危險(xiǎn)因素的監(jiān)測(cè)和預(yù)警成功率有待提高，而且，在事故發(fā)生后，無(wú)法及時(shí)獲取井下人員生命體征和移動(dòng)速度及方向信息，導(dǎo)致事故救援有效性偏低。另一方面，在井下人員正常工作過(guò)程中，需要根 據(jù)礦工的移動(dòng)速度和方向以及身體姿態(tài)等信息對(duì)礦工的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)礦工進(jìn)行綜合考察，必要時(shí)進(jìn)行人員調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
為了對(duì)井下危險(xiǎn)氣體濃度等井下危險(xiǎn)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警以及及時(shí)掌握井下人員的生命體征、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息，本發(fā)明提供了一種礦用安全帽，該安全帽不僅可以實(shí)時(shí)采集井下工作人員的生命體征信息及周圍環(huán)境信息，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)可以及時(shí)向井下管理部門和井下工作人員發(fā)出預(yù)警信息，而且，當(dāng)發(fā)生井下安全事故時(shí)，有利于救援人員及時(shí)掌握井下人員的生命體征、運(yùn)動(dòng)速度和方向以及身體姿態(tài)等信息，為救援方案的制定提供可靠依據(jù)，有效提高救援效率，減少事故造成的人員傷亡。此外，在正常工作情況下，管理部門可以根據(jù)檢測(cè)到的井下人員位移速度、方向和身體姿態(tài)等信息對(duì)其工作狀態(tài)作出可靠評(píng)估，有利于對(duì)井下人員工作狀況的管理。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，包括安全帽帽殼，安全帽帽襯，揚(yáng)聲器，人體溫度傳感器，壓力傳感器，甲烷探測(cè)傳感器，一氧化碳探測(cè)傳感器，外部溫度傳感器，透氣口，微處理器，無(wú)線傳輸模塊及充電電池，水平速度檢測(cè)傳感器，垂直速度檢測(cè)傳感器，重力感應(yīng)傳感器，揚(yáng)聲器透聲口，電源開關(guān)，充電接口，系統(tǒng)更新接口。鑲嵌在安全帽內(nèi)部的微處理器與揚(yáng)聲器，人體溫度傳感器，壓力傳感器，甲烷探測(cè)傳感器，一氧化碳探測(cè)傳感器，外部溫度傳感器，微處理器，無(wú)線傳輸模塊及充電電池，水平速度檢測(cè)傳感器，垂直速度檢測(cè)傳感器，重力感應(yīng)傳感器相連接，充電電池為它們供電。其中
當(dāng)開啟電源開關(guān)時(shí)，安全帽帽襯里的人體溫度傳感器檢測(cè)人體體溫溫度信息，壓力傳感器檢測(cè)人體頭部所受的壓力信息，水平速度檢測(cè)傳感器和垂直速度檢測(cè)傳感器綜合檢測(cè)井下人員的移動(dòng)速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器檢測(cè)人體軀體姿勢(shì)信息，并將這些信息經(jīng)過(guò)微處理器進(jìn)行處理，再通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到井上安全生產(chǎn)管理部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生命體征的監(jiān)測(cè)。
當(dāng)井下人員佩戴安全帽在井下工作正常時(shí)，井上安全生產(chǎn)管理部門根據(jù)安全帽無(wú)線傳輸模塊上傳的水平速度檢測(cè)傳感器、垂直速度檢測(cè)傳感器綜合檢測(cè)所得的井下人員移動(dòng)速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器檢測(cè)的人體軀體姿勢(shì)信息，綜合這些信息分析井下人員的工作狀態(tài)，對(duì)井下人員工作情況進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員工作狀況的可靠性管理。
當(dāng)井下發(fā)生安全事故時(shí)，救援隊(duì)可以根據(jù)井下人員所佩戴安全帽中人體溫度傳感器檢測(cè)的溫度信息，壓力傳感器檢測(cè)到的人體頭部所受的壓力信息、水平速度檢測(cè)傳感器和垂直速度檢測(cè)傳感器綜合檢測(cè)到的井下人員的移動(dòng)速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器檢測(cè)人體軀體姿勢(shì)信息，判定被困人員的受困狀態(tài)，提供救援方案。
當(dāng)開啟電源開關(guān)時(shí)，甲烷探測(cè)傳感器、一氧化碳探測(cè)傳感器、外部溫度傳感器分別檢測(cè)外部環(huán)境中的甲烷濃度信息、一氧化碳濃度信息、外部溫度信息，并將這些信息經(jīng)過(guò)微處理器進(jìn)行處理，再通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到井上安全生產(chǎn)管理部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員所處環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
當(dāng)井下人員佩戴安全帽在井下工作時(shí)，人體溫度傳感器檢測(cè)井下人員體溫信息，壓力傳感器檢測(cè)人體頭部所受的壓力信息，甲烷探測(cè)傳感器、一氧化碳探測(cè)傳感器、外部溫度傳感器分別檢測(cè)外部環(huán)境中的甲烷濃度信息、一氧化碳濃度信息和外部溫度信息，當(dāng)這些信息不在安全的取值范圍時(shí)，及時(shí)的將感知到的環(huán)境危險(xiǎn)隱患信息存儲(chǔ)在微處理器中，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向安全生產(chǎn)管理部門發(fā)送報(bào)警信息，并通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)。本發(fā)明的有益效果是，當(dāng)?shù)V井發(fā)生事故時(shí)，救援人員可以根據(jù)一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽及時(shí)獲取井下人員的生命體征信息、移動(dòng)速度和方向信息、身體姿態(tài)信息以及井下危險(xiǎn)氣體濃度等環(huán)境信息，有利于救援方案的科學(xué)制定，從而減小事故造成的人員傷亡。事故發(fā)生前，安全帽可以對(duì)采集到的井下危險(xiǎn)氣體濃 度等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)超出警戒值時(shí)會(huì)自動(dòng)向地面管理人員和井下工作人員作出預(yù)警，防止安全隱患進(jìn)一步升級(jí)而造成重大事故。正常工作狀態(tài)下，管理部門可根據(jù)安全帽采集的井下人員移動(dòng)速度和方向信息以及人體軀體姿勢(shì)信息分析井下人員的工作狀態(tài)，對(duì)井下人員工作情況進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員工作狀況的可靠性管理。


圖I為圖I的正面剖面構(gòu)造圖。圖2為本發(fā)明的側(cè)面圖。圖3為本發(fā)明的背面圖。圖中I.安全帽帽殼，2.安全帽帽襯，3.揚(yáng)聲器，4.人體溫度傳感器，5.壓力傳感器，6.甲烷探測(cè)傳感器，7. —氧化碳探測(cè)傳感器，8.外部溫度傳感器，9.透氣口，10.微處理器，11.無(wú)線傳輸模塊及充電電池，12.水平速度檢測(cè)傳感器，13.垂直速度檢測(cè)傳感器，14.重力感應(yīng)傳感器，15.揚(yáng)聲器透聲口，16.電源開關(guān)，17.充電接口，18.系統(tǒng)更新接口。
具體實(shí)施例方式如圖I所示實(shí)施例中，本發(fā)明包括安全帽帽殼1，由硬質(zhì)合成材料制成，可以抵御外部壓力，保護(hù)人的頭部和內(nèi)部裝置，安全帽帽襯2中鑲嵌有2塊人體體溫傳感器和4塊壓力傳感器，其中2塊人體體溫傳感器鑲嵌在人體攜帶安全帽時(shí)人體頭部?jī)蓚?cè)太陽(yáng)穴偏上位置，4塊壓力傳感器鑲嵌在安全帽帽襯I頂部四周，揚(yáng)聲器3固定在安全帽兩側(cè)中部，甲烷探測(cè)傳感器6、一氧化碳探測(cè)傳感器7和外部溫度傳感器8固定在安全帽帽殼I內(nèi)頂部?jī)?nèi)側(cè)，通過(guò)透氣口 9采集外部信息，微處理器10，無(wú)線傳輸模塊及充電電池11，水平速度檢測(cè)傳感器12，垂直速度檢測(cè)傳感器13，重力感應(yīng)傳感器14固定在安全帽帽殼I頂部與安全帽帽襯2之間的區(qū)域，充電電池為其供電，當(dāng)井下人員正常工作時(shí)，可以通過(guò)傳感器采集人員生命體征信息和外部環(huán)境信息，通過(guò)水平速度傳感器12、垂直速度傳感器13和重力感應(yīng)傳感器采集的水平速度信息、垂直速度信息以及重力感應(yīng)信息，綜合分析這些傳感器信息可以獲知井下人員的工作情況。當(dāng)井下人員長(zhǎng)時(shí)間 未移動(dòng)或者身體姿態(tài)異常、人體體溫信息不在正常值范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)揚(yáng)聲器報(bào)警，安全生產(chǎn)管理部門獲得該信息后，及時(shí)做出人員調(diào)整，當(dāng)所測(cè)壓力信息值出現(xiàn)異常增大時(shí)，微處理器10通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送塌方事故警報(bào)，指揮部做出相應(yīng)安全措施，當(dāng)所測(cè)甲烷值或者一氧化碳值超標(biāo)時(shí)，通過(guò)揚(yáng)聲器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)向安全生產(chǎn)管理部門發(fā)出瓦斯爆炸預(yù)警信息，及時(shí)消除安全隱患，當(dāng)所測(cè)外部溫度突然升高時(shí)，向安全生產(chǎn)管理部門發(fā)送火災(zāi)事故警報(bào)，指揮部做出相應(yīng)安全措施；當(dāng)?shù)V井事故發(fā)生后，根據(jù)傳感器所采集傳輸?shù)木颅h(huán)境信息可以獲得事故類型，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的人體生命體征信息分析傷亡情況，根據(jù)采集到的人員移動(dòng)速度和方向信息以及身體姿態(tài)等信息制定科學(xué)合理的救援方案。在圖2所不實(shí)施例中，揚(yáng)聲器透聲口 15開在安全帽帽殼的兩側(cè),利于聲音的傳播。在圖3所示實(shí)施例中，可以通過(guò)充電接口 17對(duì)充電電池進(jìn)行充電；系統(tǒng)更新接口18對(duì)微處理器10的系統(tǒng)進(jìn)行更新；當(dāng)井下人員正常工作時(shí)，打開電源開關(guān)16，使安全帽內(nèi)部裝置進(jìn)行工作，檢測(cè)人體生命體征信息和周圍環(huán)境信息。
權(quán)利要求
1.一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，包括安全帽帽殼(I)，安全帽帽襯(2)，揚(yáng)聲器(3)，人體溫度傳感器(4)，壓力傳感器(5)，甲烷探測(cè)傳感器(6)，一氧化碳探測(cè)傳感器(7)，外部溫度傳感器(8)，透氣口(9)，微處理器(10)，無(wú)線傳輸模塊及充電電池(11)，水平速度檢測(cè)傳感器(12)，垂直速度檢測(cè)傳感器(13)，重力感應(yīng)傳感器(14)，揚(yáng)聲器透聲口(15)，電源開關(guān)(16)，充電接口(17)，系統(tǒng)更新接口(18)。其特征是鑲嵌在安全帽內(nèi)部的微處理器(10)與揚(yáng)聲器(3)、人體溫度傳感器(4)、壓力傳感器(5)、甲烷探測(cè)傳感器￠)、一氧化碳探測(cè)傳感器(7)、外部溫度傳感器(8)、微處理器(10)、無(wú)線傳輸模塊及充電電池(11)、水平速度檢測(cè)傳感器(12)、垂直速度檢測(cè)傳感器(13)、重力感應(yīng)傳感器(14)相連接，充電電池為它們供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，其特征是當(dāng)開啟電源開關(guān)(16)時(shí)，安全帽帽襯⑵里的人體溫度傳感器⑷檢測(cè) 人體體溫溫度信息，壓力傳感器(5)檢測(cè)人體頭部所受的壓力信息，水平速度檢測(cè)傳感器(12)和垂直速度檢測(cè)傳感器(13)綜合檢測(cè)井下人員的移動(dòng)速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器(14)檢測(cè)人體軀體姿勢(shì)信息，并將這些信息經(jīng)過(guò)微處理器(10)進(jìn)行處理，再通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到井上安全生產(chǎn)管理部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體體溫、運(yùn)動(dòng)速度和身體姿態(tài)等生命體征的監(jiān)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，其特征是當(dāng)井下人員佩戴安全帽在井下正常工作時(shí)，井上安全生產(chǎn)管理部門根據(jù)安全帽無(wú)線傳輸模塊上傳的水平速度檢測(cè)傳感器(12)、垂直速度檢測(cè)傳感器(13)綜合檢測(cè)所得的井下人員移動(dòng)速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器(14)檢測(cè)的人體軀體姿勢(shì)信息，綜合這些信息分析井下人員的工作狀態(tài)，對(duì)井下人員工作情況進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員工作狀況的可靠性管理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，其特征是當(dāng)井下發(fā)生安全事故時(shí)，救援隊(duì)可以根據(jù)井下人員所佩戴安全帽中人體溫度傳感器(4)檢測(cè)的溫度信息，壓力傳感器(5)檢測(cè)人體頭部所受的壓力信息、水平速度檢測(cè)傳感器(12)、垂直速度檢測(cè)傳感器(13)綜合檢測(cè)井下人員的移動(dòng)的速度和方向信息，重力感應(yīng)傳感器(14)檢測(cè)人體軀體姿勢(shì)信息，判定被困人員的受困狀態(tài)，提供救援方案。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，其特征是當(dāng)開啟電源開關(guān)(16)時(shí)，甲烷探測(cè)傳感器(6)、一氧化碳探測(cè)傳感器(7)、外部溫度傳感器⑶分別檢測(cè)外部環(huán)境中的甲烷濃度信息、一氧化碳濃度信息、外部溫度信息，并將這些信息經(jīng)過(guò)微處理器(10)進(jìn)行處理，再通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送到井上安全生產(chǎn)管理部門，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，其特征是當(dāng)井下人員佩戴安全帽在井下工作時(shí)，人體溫度傳感器(4)檢測(cè)井下人員體溫信息，壓力傳感器(5)檢測(cè)人體頭部所受的壓力信息，甲烷探測(cè)傳感器￠)、一氧化碳探測(cè)傳感器(7)、外部溫度傳感器(8)分別檢測(cè)外部環(huán)境中的甲烷濃度信息、一氧化碳濃度信息和外部溫度信息，當(dāng)這些信息不在安全的取值范圍時(shí)，及時(shí)的將感知到的環(huán)境危險(xiǎn)隱患信息存儲(chǔ)在微處理器(10)中，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向安全生產(chǎn)管理部門發(fā)送報(bào)警信息，并通過(guò)揚(yáng)聲器(3)向井下人員發(fā)出警報(bào)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種具有感知礦工生命體征和危險(xiǎn)環(huán)境及預(yù)警功能的礦用安全帽，由安全帽帽殼，安全帽帽襯，揚(yáng)聲器，人體溫度傳感器，壓力傳感器，甲烷探測(cè)傳感器，一氧化碳探測(cè)傳感器，外部溫度傳感器，透氣口，微處理器，無(wú)線傳輸模塊及充電電池，水平速度檢測(cè)傳感器，垂直速度檢測(cè)傳感器，重力感應(yīng)傳感器，揚(yáng)聲器透聲口，電源開關(guān)，充電接口，系統(tǒng)更新接口構(gòu)成。實(shí)時(shí)采集并上傳井下人員的體溫、運(yùn)動(dòng)速度、身體姿態(tài)、頭部壓力信息以及井下環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在事故發(fā)生時(shí)根據(jù)采集到的人員生命體征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息為救援方案制定提供服務(wù)，事故發(fā)生前根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行預(yù)警，正常情況下根據(jù)人員移動(dòng)和軀體姿態(tài)信息評(píng)估井下人員的工作狀況。
文檔編號(hào)A42B1/24GK102742954SQ20121023244
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者曾慶田, 李彥成, 魯法明 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)