礦工井下瓦斯安全自救裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的礦工井下瓦斯安全自救裝置屬礦山災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急救援保障【技術(shù)領(lǐng)域】，該安全自救裝置是在礦工安全帽設(shè)置的微機或微處理器及其軟件管理控制的智能化自救安全裝置,還包括有智能化報警礦工燈與自動化供氧裝置及自動化防護面罩,該安全自救裝置是一種多功能、低功耗、安全可靠、能在發(fā)生瓦斯等災(zāi)難時自動打開壓縮氧裝置,能有效降低礦難后人員的死亡率，一般的瓦斯報警系統(tǒng)，只有瓦斯傳感器，而本裝置設(shè)計增加了壓力傳感器，自動化供氧裝置和自動化防護面罩可在發(fā)生災(zāi)難后可自動將氧氣釋放,避免有害氣體吸入和窒息死亡,這種礦工井下瓦斯安全自救裝置值得采用和推廣。
【專利說明】礦工井下瓦斯安全自救裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開的礦工井下瓦斯安全自救裝置屬礦山災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急救援保障【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及的是在礦工安全帽設(shè)置微機或微處理器及其軟件管理控制的智能化自救安全裝置，能在井下發(fā)生瓦斯等災(zāi)害時通過微機或微處理器驅(qū)動自動報警和自動供氧系統(tǒng)進行礦工安全自救的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的瓦斯報警燈是利用礦燈安全帽進行改裝。它能在礦井內(nèi)瓦斯氣體超限時發(fā)出閃光報警信號，提醒礦工注意安全。但是，當(dāng)煤礦井下發(fā)生火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸事故時，都會產(chǎn)生大量的有害氣體，多數(shù)遇難礦工由于爆炸波將其震暈，無法將壓縮氧裝置用于自救，造成有害氣體中毒或缺氧窒息等間接傷亡。針對目前的報警系統(tǒng)僅能自動報警，而無法將壓縮氧裝置與智能報警系統(tǒng)結(jié)合，因此研制一種低功耗的、多功能的、安全可靠的、并能在發(fā)生瓦斯等災(zāi)難時自動打開壓縮氧裝置的新型自救裝置，屬迫切需要的任務(wù)和課題，對保護礦工的生命安全和礦井的安全生產(chǎn)都具有非常現(xiàn)實的重要意義。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是:向社會提供這種礦工井下瓦斯安全自救裝置，該自救安全裝置是一種多功能、低功耗、安全可靠、能在發(fā)生瓦斯等災(zāi)難時自動打開壓縮氧裝置的新型安全自救裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:這種礦工井下瓦斯安全自救裝置，是礦工在井下發(fā)生瓦斯災(zāi)害自救安全裝置，技術(shù)特點在于:所述的該自救安全裝置是在礦工安全帽設(shè)置的微機或微處理器及其軟件管理控制的智能化自救安全裝置，該自救安全裝置還包括有:智能化災(zāi)害報警礦工燈與自動化供氧裝置及自動化防護面罩。所述的智能化災(zāi)害報警礦工燈與自動化供氧裝置及自動化防護面罩都是該安全自救裝置的微機或微處理器及其軟件管理控制的終端安全自救機構(gòu)或設(shè)置。
[0005]根據(jù)以上所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，技術(shù)特點還有:所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的是:a.所述的微機或微處理器是單片機或PLC，作為本安全自救裝置的控制核心。b.所述的軟件是本安全自救裝置中用與微機或微處理器配套使用的軟件系統(tǒng)。c.所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的電子電路包括有:災(zāi)害信息采集的瓦斯傳感器和壓力傳感器、運算放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制電路及其管理控制的閃爍報警礦工燈與自動供氧裝置的電磁閥及自動驅(qū)動防護面罩的微型電機和其帶動的傳動齒輪。所述的災(zāi)害信息采集的瓦斯傳感器和壓力傳感器可以自動監(jiān)測礦井中的瓦斯?jié)舛群途聣毫姸?。所述的瓦斯傳感器和壓力傳感器是運算放大電路災(zāi)害信息的采集與輸入端，運算放大電路的輸出聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出聯(lián)接微機或微處理器的輸入，經(jīng)過微機或微處理器及其軟件進行計算處理，將需要報警和安全自救信息輸出給控制電路，由控制電路同時控制的各執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)礦工在井下瓦斯災(zāi)害時的自救。
[0006]根據(jù)以上所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，技術(shù)特點還有:所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的電子電路詳細(xì)結(jié)構(gòu)是:瓦斯傳感器與壓力傳感器分別監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛群捅_擊波壓力強度信息并分別輸入與兩傳感器聯(lián)接的運算放大電路，經(jīng)過與運算放大電路聯(lián)接的A/D轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)再輸入微機或微處理器進行數(shù)據(jù)計算處理，并根據(jù)設(shè)定的瓦斯?jié)舛乳撝?、壓力強度閾值，智能判斷是否由控制電路控制間斷輸出高低電平使礦工燈閃爍報警、控制驅(qū)動電磁閥開通輸氧管路、控制驅(qū)動微型電機轉(zhuǎn)動齒輪使防護面罩從安全帽頂部自動扣在礦工面部。所述的控制電路帶有閃爍報警的礦工燈、開通輸氧管路的電磁閥、微型電機(與轉(zhuǎn)動齒輪和防護面罩)多個執(zhí)行動作機構(gòu)。
[0007]根據(jù)以上所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，技術(shù)特點還有:所述的智能化災(zāi)害報警礦工燈是由控制電路輸出間斷高低電平控制聯(lián)接的礦燈電路的閃爍報警礦工燈。所述的礦工燈在間斷高低電平控制下實現(xiàn)閃爍報警。
[0008]根據(jù)以上所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，技術(shù)特點還有:所述的自動化供氧裝置由礦工壓縮氧裝置、壓縮氧裝置上安裝的電磁閥門和手動閥門、閥門連接的輸氧管路組成。所述的電磁閥門和手動閥門的結(jié)構(gòu)全面、保險。
[0009]根據(jù)以上所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，技術(shù)特點還有:所述的自動化防護面罩包括置于安全帽頂上的防護面罩、安全帽兩側(cè)與防護面罩的結(jié)合部配套安裝的齒輪、帶動齒輪轉(zhuǎn)動的并由控制電路控制的且安裝于安全帽兩側(cè)的微型電機組成。所述的微型電機是控制電路的一路執(zhí)行動作機構(gòu)，所述的主動齒輪由微型電機軸驅(qū)動，所述的從動齒輪設(shè)置于防護面罩兩側(cè)并由主動齒輪驅(qū)動。
[0010]本發(fā)明的礦工井下瓦斯安全自救裝置優(yōu)點有:1.本設(shè)計報警、供氧自動完成無需人工干預(yù)，能有效降低礦難后人員的死亡率；2.—般的瓦斯報警系統(tǒng)，用的傳感器多為瓦斯傳感器，而本次設(shè)計增加了壓力傳感器，用于檢測瓦斯爆炸的沖擊波壓力；3.智能化災(zāi)害報警礦工燈是由控制電路輸出間斷高低電平控制聯(lián)接的礦燈電路的閃爍報警礦工燈；
4.自動化供氧氣系統(tǒng)由礦工壓縮氧裝置、壓縮氧裝置上安裝有電磁閥門和手動閥門，可人工和自動打開該裝置；5.自動化防護面罩在發(fā)生災(zāi)難后可避免有害氣體被人體吸入。這種礦工井下瓦斯安全自救裝置值得采用和推廣。
[0011]四.【專利附圖】

【附圖說明】
本發(fā)明的說明書附圖共有16幅:
圖1為礦工井下瓦斯安全自救裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為礦工井下瓦斯安全自救裝置實體結(jié)構(gòu)圖；
圖3為圖2剖示部位的放大剖示圖；
圖4為壓力傳感器電子電路圖一部分；
圖5為壓力傳感器電子電路圖一部分；
圖6為壓力傳感器電子電路圖一部分；
圖7為瓦斯傳感器電子電路圖；
圖8為單片機電子電路圖；
圖9為單片機燒寫口電路圖；
圖10為微型電機電子電路圖；
圖11為電磁閥電子電路圖一部分；
圖12為電磁閥電子電路圖一部分； 圖13為穩(wěn)壓電子電路圖一部分；
圖14為穩(wěn)壓電子電路圖一部分；
圖15為穩(wěn)壓電子電路圖一部分；
圖16為礦工井下瓦斯安全自救裝置的軟件系統(tǒng)主菜單程序框圖。
[0012]在各圖中采用了統(tǒng)一標(biāo)號，即同一物件在各圖中用同一標(biāo)號。在各圖中:1.壓力傳感器；2.瓦斯傳感器；3.放大濾波電路；4.單片機；5.礦用電源；6.穩(wěn)壓電路；7.自動供氧裝置；8.閃爍報警礦工燈；9.自動化防護面罩；10.壓縮氧裝置；11.輸氧管路；12.安全帽；13.電源和電子電路；14.礦工燈；15.防護面罩；16.微型電機和傳動齒輪；17.微型電機；18.傳動齒輪；19.系統(tǒng)上電；20.系統(tǒng)初始化；21.第一次運行？ ；22.報警閾值設(shè)置為默認(rèn)參數(shù)并儲存；23.正確？ ；24.預(yù)熱傳感器；25.上電；26.燈光報警；27.閾值？ ；28.開啟供氧裝置；29.進入低功耗模式；30.Y ;31.N ; Rl?R33均為電阻；Cl?C18均為電容；Dl?D6均為二極管;U1?U13均為集成電路塊；Q1?Q2均為三極管；K1?K2均為開關(guān)；Jl?J3均為傳感器接頭；VCC、VDD、V均為供電端；GND為接地端。
[0013]五.【具體實施方式】
本發(fā)明的礦工井下瓦斯安全自救裝置非限定實施例如下:
實施例一.礦工井下瓦斯安全自救裝置
該例的這種礦工井下瓦斯安全自救裝置，是礦工在井下發(fā)生瓦斯災(zāi)害自救安全裝置，所述的該自救安全裝置是在礦工安全帽設(shè)置的微機或微處理器及其軟件管理控制的智能化自救安全裝置，該自救安全裝置還包括有:智能化災(zāi)害報警礦工燈與自動化供氧氣裝置及自動化防護面罩。該例礦工井下瓦斯安全自救裝置的具體結(jié)構(gòu)由圖1?圖16聯(lián)合示出。圖1所示的是礦工井下瓦斯安全自救裝置結(jié)構(gòu)框圖，在圖1中:1是壓力傳感器，2是瓦斯傳感器，3是放大濾波器，4是單片機，5是礦用電源，6是穩(wěn)壓電路，7是自動供氧裝置，8是閃爍報警礦工燈，9是自動化防護面罩。圖2是礦工井下瓦斯安全自救裝置實體結(jié)構(gòu)圖，在圖2中:10是壓縮氧裝置，11是輸氧管路，12是安全帽，13是電源和電子電路，14是礦工燈，15是防護面罩，16是微型電機和傳動齒輪。圖3為圖2剖示部位的放大剖示圖，在圖3中:17是微型步進電機，18是傳動齒輪。該例的微機或微處理器及其軟件管理控制的是:該例的微機或微處理器是單片機4，該例的圖8示出單片機電子電路圖，U8如是MSP430FG4618單片機，作為本安全自救裝置的控制核心，圖9示出該單片機的燒寫口電路圖，隊如是接口集成電路塊。該例的軟件是本安全自救裝置中用與微機或微處理器4配套使用的軟件系統(tǒng)，該例的圖16示出礦工井下瓦斯安全自救裝置的軟件系統(tǒng)主菜單程序框圖，圖16中:19是系統(tǒng)上電，20是系統(tǒng)初始化，21是第一次運行？ 22是報警閾值設(shè)置為默認(rèn)參數(shù)并儲存，23是正確？ 24是預(yù)熱傳感器，25是上電，26是燈光報警，27是閾值？ 28是開啟供氧裝置，29是進入低功耗模式，30是Y，31是N。通過系統(tǒng)上電，報警閾值設(shè)置為默認(rèn)參數(shù)并儲存，預(yù)熱傳感器，大于閾值，系統(tǒng)開啟供氧系統(tǒng)和燈光報警；小于閾值，進入低功耗模式。該例的微機或微處理器及其軟件管理控制的電子電路包括有:災(zāi)害信息采集的瓦斯傳感器2如是MC112瓦斯傳感器，該例的圖7示出該瓦斯傳感器電子電路圖，圖中U4-U7均如是TLV2780運算放大器。壓力傳感器I如是BZ4-MCY-W壓力傳感器，該例的圖4-圖6示出該壓力傳感器電子電路圖，這些圖中U1' U3均如是0P4340運算放大器，U2如是INA128集成電路塊。圖4一圖9還示出運算放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等，而控制電路及其管理控制的閃爍報警礦工燈8與自動供氧裝置7的電磁閥及自動驅(qū)動防護面罩9的微型步進電機17與帶動轉(zhuǎn)動的齒輪18等則由圖10—圖12示出。該例的圖10示出微型步進電機電子電路圖，圖10中Ultl如是ΠΝ2806集成電路塊，Un、U12均如是步進電機接口集成電路塊。該例的圖11、圖12示出電磁閥電子電路圖，其中K1與K2兩個開關(guān)型號G5V-1。該例的圖13-圖15示出穩(wěn)壓電子電路圖，圖13中U13如是LMl117穩(wěn)壓集成電路塊。所述的災(zāi)害信息采集的瓦斯傳感器2和壓力傳感器I可以自動監(jiān)測礦井中的瓦斯?jié)舛群途聣毫姸?。所述的瓦斯傳感?和壓力傳感器I是運算放大電路災(zāi)害信息的采集與輸入端，運算放大電路的輸出聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出聯(lián)接微機或微處理器4的輸入，經(jīng)過微機或微處理器4及其軟件進行計算處理，將需要報警和安全自救信息輸出給控制電路，由控制電路同時控制的各執(zhí)行機構(gòu)動作，實現(xiàn)礦工在井下瓦斯災(zāi)害時的自救。該例的微機或微處理器4及其軟件管理控制的電子電路詳細(xì)結(jié)構(gòu)是:瓦斯傳感器2與壓力傳感器I分別監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛群捅_擊波壓力強度信息并分別輸入與兩傳感器聯(lián)接的運算放大電路，經(jīng)過與運算放大電路聯(lián)接的A/D轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)再輸入微機或微處理器4進行數(shù)據(jù)計算處理，并根據(jù)設(shè)定的瓦斯?jié)舛乳撝?、壓力強度閾值，智能判斷是否由控制電路控制間斷輸出高低電平使礦工燈14閃爍報警、控制驅(qū)動電磁閥開通輸氧管路、控制驅(qū)動微型步進電機17轉(zhuǎn)動齒輪18使防護面罩15從安全帽12的頂部自動扣在礦工面部。該例的控制電路帶有閃爍報警的礦工燈8、開通輸氧管路的電磁閥、微型步進電機17與傳動齒輪18和防護面罩15多個執(zhí)行動作機構(gòu)。該例的智能化災(zāi)害報警礦工燈是由控制電路輸出間斷高低電平控制聯(lián)接的礦燈電路的閃爍報警礦工燈8。該例的礦工燈在間斷高低電平控制下實現(xiàn)閃爍報警。該例的自動化供氧氣裝置7由礦工壓縮氧裝置10、壓縮氧裝置10上安裝的電磁閥門和手動閥門、閥門連接的輸氧管路11組成。所述的電磁閥門和手動閥門的結(jié)構(gòu)全面、保險。該例的自動化防護面罩9包括置于安全帽12頂上的防護面罩15、安全帽12兩側(cè)與防護面罩15的結(jié)合部配套安裝的齒輪18、帶動齒輪18轉(zhuǎn)動的并由控制電路控制的且安裝于安全帽12兩側(cè)的微型步進電機17組成。該例的微型步進電機17是控制電路的一路執(zhí)行動作機構(gòu)，所述的主動齒輪由微型電機17的軸驅(qū)動，所述的從動齒輪設(shè)置于防護面罩兩側(cè)并由主動齒輪驅(qū)動。
[0014]實施例二.礦工井下瓦斯安全自救裝置
該例的礦工井下瓦斯安全自救裝置具體結(jié)構(gòu)可用圖1?圖3等聯(lián)合示出，該例的礦工井下瓦斯安全自救裝置與實施例一的礦工井下瓦斯安全自救裝置不同點有:1.微機或微處理器是PLC，型號FX3UC。2.該例的微型電機采用公知公用型號的微型電機。該例的礦工井下瓦斯安全自救裝置其余未述的，全同于實施例一中所述的，不再重述。
【權(quán)利要求】
1.一種礦工井下瓦斯安全自救裝置，是礦工在井下針對瓦斯災(zāi)害的自救安全裝置，特征在于:所述的該自救安全裝置是在礦工安全帽設(shè)置的微機或微處理器及其軟件管理控制的智能化自救安全裝置，該自救安全裝置還包括有:智能化災(zāi)害報警礦工燈與自動化供氧裝置及自動化防護面罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，特征在于:所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的是: a.所述的微機或微處理器是單片機或PLC，作為本安全自救裝置的控制核心； b.所述的軟件是本安全自救裝置中用與微機或微處理器配套使用的軟件系統(tǒng)； c.所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的電子電路包括有:災(zāi)害信息采集的瓦斯傳感器和壓力傳感器、運算放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制電路及其管理控制的閃爍報警礦工燈與自動供氧裝置及自動驅(qū)動防護面罩的微型電機和其帶動的傳動齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，特征在于:所述的微機或微處理器及其軟件管理控制的電子電路詳細(xì)結(jié)構(gòu)是:瓦斯傳感器與壓力傳感器分別監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛群捅_擊波壓力強度信息并分別輸入與兩傳感器聯(lián)接的運算放大電路，經(jīng)過與運算放大電路聯(lián)接的A/D轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)再輸入微機或微處理器進行數(shù)據(jù)計算處理，并根據(jù)設(shè)定的瓦斯?jié)舛乳撝怠毫姸乳撝?，智能判斷是否由控制電路控制間斷輸出高低電平使礦工燈閃爍報警、控制驅(qū)動電磁閥開通輸氧管路、控制驅(qū)動微型電機帶動齒輪使防護面罩從安全帽頂部自動扣在礦工面部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，特征在于:所述的智能化災(zāi)害報警礦工燈是由控制電路輸出間斷高低電平控制聯(lián)接的礦燈電路的閃爍報警礦工燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，特征在于:所述的自動化供氧裝置由礦工壓縮氧裝置、壓縮氧裝置上安裝的電磁閥門和手動閥門、閥門連接的輸氧管路組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦工井下瓦斯安全自救裝置，特征在于:所述的自動化防護面罩包括置于安全帽頂上的防護面罩、安全帽兩側(cè)與防護面罩的結(jié)合部配套安裝的齒輪、帶動齒輪轉(zhuǎn)動的并由控制電路控制的且安裝于安全帽兩側(cè)的微型電機組成。
【文檔編號】A42B1/10GK103584399SQ201310585307
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】王保民, 杜達(dá)文, 師智斌, 楊耀天, 王健 申請人:中北大學(xué)