專利名稱：一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家對(duì)煤礦安全的治理，煤礦安全有著大幅度的提高，但煤礦井下各種各樣的災(zāi)害、事故依然存在，形勢(shì)還很嚴(yán)峻。因此，需要加大礦山安全監(jiān)察和救護(hù)裝備技術(shù)的開發(fā)。救護(hù)裝備中救生艙和避難硐室都是井下避險(xiǎn)系統(tǒng)重點(diǎn)推廣的裝備設(shè)施。在事故、災(zāi)變發(fā)生地及波及地區(qū)由于損毀或根據(jù)需要切斷電源，通風(fēng)不暢，且環(huán)境空氣質(zhì)量很差，為了保障進(jìn)入避難硐室或救生艙的遇險(xiǎn)人員生命安全需要監(jiān)測(cè)井下的多種氣體的密度。傳統(tǒng)的煤礦井下用于監(jiān)測(cè)的氣體傳感器多為單體傳感器。即使通過組合而形成傳感器組，也多是用于井下安全檢查的四參數(shù)儀表。該四參數(shù)儀表的監(jiān)測(cè)參數(shù)種類及性能指標(biāo)不完全適合煤礦井下緊急避險(xiǎn)場(chǎng)所使用。此外，多參數(shù)儀器由于制成便攜儀器使用方式，其部分設(shè)計(jì)不符合固定使用方式。而單參數(shù)儀器存在以下缺陷安裝不方便、占用空間較大、功耗高、使用及維護(hù)均不方便、監(jiān)測(cè)的參數(shù)值不適合避險(xiǎn)環(huán)境中。此外，在災(zāi)變情況下，由于避險(xiǎn)人員心情緊張、平時(shí)不經(jīng)常使用避險(xiǎn)設(shè)施等客觀條件，在避險(xiǎn)人員進(jìn)入避險(xiǎn)設(shè)施后，需要告知井下人員如何正確使用該避險(xiǎn)設(shè)施，并盡快平息避險(xiǎn)人員緊張情緒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別提出一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，該環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置可以高精度地監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的當(dāng)前環(huán)境并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷是否需要發(fā)出報(bào)警。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感器組，所述傳感器組包括多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器分別用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的多個(gè)環(huán)境參數(shù)，并生成用于表示所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)；信號(hào)放大處理模塊，所述信號(hào)放大處理模塊與所述多個(gè)傳感器相連，用于接收來自所述多個(gè)傳感器的用于表示所述環(huán)境參數(shù)的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，并對(duì)所述多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行放大；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與所述信號(hào)放大處理模塊相連，用于對(duì)處理后的環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，生成多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)；中央控制模塊，所述中央控制模塊與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊相連，用于接收所述環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)以判斷所述環(huán)境參數(shù)是否超過限制；通信中繼模塊，所述通信中繼模塊與所述中央控制模塊相連，用于與所述中央控制模塊進(jìn)行通信以實(shí)現(xiàn)所述中央控制模塊與所述中心調(diào)度室的通信。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置將各個(gè)功能組件整合到一起，不僅降低了耗電量，提高了該環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的持續(xù)工作時(shí)間，還可以節(jié)約空間，提高了儀器的便攜性。此外，通過采集井下避難場(chǎng)所的多個(gè)參數(shù)，可以對(duì)井下避難場(chǎng)所有一個(gè)實(shí)時(shí)、全面的了解，并根據(jù)實(shí)際情況制定逃生時(shí)間或引導(dǎo)救護(hù)隊(duì)員實(shí)施救護(hù)。有效地避免或降低人身傷亡的事故發(fā)生。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的中央控制模塊的示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的中央控制模塊的工作流程圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的語(yǔ)音播放模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下面參考圖1至圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置。其中，井下避難場(chǎng)所包括救生艙和避難硐室。當(dāng)發(fā)生災(zāi)變時(shí)，人員可以疏散到救生艙或避難硐室中以確保人身安全。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置包括傳感器組110、信號(hào)放大處理模塊120、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130、中央控制模塊140和通信中繼模塊 150，其中傳感器組包括多個(gè)傳感器，多個(gè)傳感器分別與信號(hào)放大處理模塊120相連，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130與信號(hào)放大處理模塊120相連，中央控制模塊140與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊 130相連，通信中繼模塊150與中央控制模塊140相連。在煤礦井下的特殊環(huán)境條件下，環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置需要通過監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的環(huán)境參數(shù)以獲取井下避難場(chǎng)所的災(zāi)變情況。本發(fā)明實(shí)施例提供的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置通過傳感器組 110監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的多個(gè)環(huán)境參數(shù)。傳感器組110包括多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器分別用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的一個(gè)環(huán)境參數(shù)，然后生成用于表示該環(huán)境參數(shù)的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)。井下避難場(chǎng)所的環(huán)境參數(shù)主要包括甲烷(CH4)、氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳 (CO2)、溫度(T)、濕度(RH)和井下避難場(chǎng)所的內(nèi)外氣體壓力差(P)。為了監(jiān)測(cè)上述環(huán)境參數(shù)，傳感器組110可以包括7個(gè)傳感器，分別為第一傳感器、 第二傳感器、第三傳感器、第四傳感器、第五傳感器、第六傳感器，上述六個(gè)傳感器分別監(jiān)測(cè)不同的環(huán)境參數(shù)。第一傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的甲烷密度，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的甲烷密度生成表示當(dāng)前環(huán)境中甲烷密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將該表示當(dāng)前環(huán)境中甲烷密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。第二傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的氧氣密度，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的氧氣密度生成表示當(dāng)前環(huán)境中的氧氣密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將該表示當(dāng)前環(huán)境中的氧氣密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。第三傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的一氧化碳密度，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的一氧化碳密度生成表示當(dāng)前環(huán)境中一氧化碳密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將該表示當(dāng)前環(huán)境中一氧化碳密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。第四傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的二氧化碳密度，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的二氧化碳密度生成表示當(dāng)前環(huán)境中二氧化碳密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將該表示當(dāng)前環(huán)境中二氧化碳密度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。第五傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的溫度值和濕度值，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的溫度值和濕度值生成表示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)， 將該表示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。 第六傳感器用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的內(nèi)外氣體壓力差，并根據(jù)監(jiān)測(cè)到的內(nèi)外氣體壓力差生成表示當(dāng)前環(huán)境中內(nèi)外氣體壓力差的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將該表示當(dāng)前環(huán)境中內(nèi)外氣體壓力差的一路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)發(fā)送至信號(hào)放大處理模塊120。信號(hào)放大處理模塊120接收來自傳感器組110中多個(gè)傳感器的分別表示不同環(huán)境參數(shù)的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，將上述多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行放大和信號(hào)處理。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130具有多路模擬通道，信號(hào)放大處理模塊120輸出的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)通過上述多路模擬通道輸入至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130，由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130對(duì)上述多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而將多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130為具有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。 多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)通過所述具有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)的模擬輸入口輸入至單片機(jī)， 由單片機(jī)對(duì)該多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換以生成多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)。中央控制模塊140接收上述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130輸出的多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，解析所述多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括甲烷(CH4)、氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、溫度(T)、濕度(RH)和井下避難場(chǎng)所的內(nèi)外氣體壓力差(P)。中央控制模塊140對(duì)上述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以獲取當(dāng)前井下避難場(chǎng)所的環(huán)境狀況。如圖2所示，中央控制模塊140包括I/O接口單元141、存儲(chǔ)單元142、控制單元 143、計(jì)算單元144和報(bào)警單元145。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中央控制模塊140可以為 MCU (Micro Control Unit，微控制單元)，例如單片機(jī)。I/O接口單元141可以接收來自外部的數(shù)據(jù)也可以將中央控制模塊140處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部設(shè)備。由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130輸入的多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)通過I/O接口單元141輸入，存儲(chǔ)單元142將由I/O接口單元141輸入的多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以由中央控制模塊140中的其他功能單元在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)用?？刂茊卧?43與存儲(chǔ)單元142相連，讀取存儲(chǔ)單元142中存儲(chǔ)的多個(gè)環(huán)境參數(shù)，并對(duì)多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行分析以判斷當(dāng)前井下避難場(chǎng)所的環(huán)境狀況。計(jì)算單元144根據(jù)控制單元 143判斷得到的當(dāng)前井下避難場(chǎng)所的環(huán)境狀況計(jì)算多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，再由控制單元143根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)判斷多個(gè)環(huán)境參數(shù)是否超過限制。如果多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制， 則由報(bào)警單元145發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
下面結(jié)合圖3描述中央控制模塊140的控制流程。S301 控制單元143在讀取存儲(chǔ)單元142中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)后，分析上述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化，包括分析單個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化或一組環(huán)境參數(shù)的變化；S302 控制單元143根據(jù)分析結(jié)果，判斷上述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為正常變化或者突變。當(dāng)單個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化或一組環(huán)境參數(shù)的變化中存在瞬間數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述單個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化或一組環(huán)境參數(shù)的變化為突變，執(zhí)行步驟S303。當(dāng)控制單元143判斷上述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為正常變化時(shí)，執(zhí)行步驟S305。S303 當(dāng)控制單元143判斷單個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化或一組環(huán)境參數(shù)的變化為突變時(shí)，繼續(xù)判斷發(fā)生突變的單個(gè)環(huán)境參數(shù)或一組環(huán)境參數(shù)是否在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)。其中，第一預(yù)定時(shí)間由控制單元143設(shè)置。當(dāng)所述發(fā)生突變的單個(gè)環(huán)境參數(shù)或一組環(huán)境參數(shù)在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒有持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)時(shí)，則忽略該突變。當(dāng)所述發(fā)生突變的單個(gè)環(huán)境參數(shù)或一組環(huán)境參數(shù)在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)時(shí)，則執(zhí)行步驟S304。S304 控制單元143根據(jù)多個(gè)環(huán)境參數(shù)判斷井下避難場(chǎng)所的環(huán)境是否處于危險(xiǎn)趨勢(shì)。在控制單元143內(nèi)預(yù)設(shè)由危險(xiǎn)趨勢(shì)判斷算法，控制單元143通過上述危險(xiǎn)趨勢(shì)判斷算法判斷上述持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)的單個(gè)環(huán)境參數(shù)或一組環(huán)境參數(shù)是否符合危險(xiǎn)趨勢(shì)條件。當(dāng)所述持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)的環(huán)境參數(shù)符合危險(xiǎn)趨勢(shì)條件時(shí)，則執(zhí)行步驟S307，由報(bào)警單元145 發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒井下避難場(chǎng)所中的人員存在危險(xiǎn)。當(dāng)所述持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)的環(huán)境參數(shù)不符合危險(xiǎn)趨勢(shì)條件時(shí)，則判斷井下避難場(chǎng)所的環(huán)境未處于危險(xiǎn)趨勢(shì)，執(zhí)行步驟S305。S305 當(dāng)在步驟S302中判斷多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為正常變化，或者在步驟S304中判斷井下避難場(chǎng)所的環(huán)境未處于危險(xiǎn)趨勢(shì)時(shí)，則由計(jì)算單元144對(duì)多個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算以獲取多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。計(jì)算單元144依據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)精度的加權(quán)算法對(duì)多個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為多個(gè)環(huán)境參數(shù)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。S306 控制單元143讀取由計(jì)算單元144計(jì)算得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并根據(jù)該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)判斷多個(gè)環(huán)境參數(shù)是否超過限制。在控制單元143內(nèi)部設(shè)置有預(yù)設(shè)限制條件，其中預(yù)設(shè)限制條件包括每個(gè)環(huán)境參數(shù)的閾值以及多個(gè)環(huán)境參數(shù)的組合閾值。當(dāng)控制單元檢測(cè)到多個(gè)環(huán)境參數(shù)的符合預(yù)設(shè)限制條件，即多個(gè)環(huán)境參數(shù)中的一個(gè)超過相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)閾值，或者多個(gè)環(huán)境參數(shù)的組合超過多個(gè)環(huán)境參數(shù)的組合閾值時(shí)，則判斷井下避難場(chǎng)所的多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制，執(zhí)行步驟S307，由報(bào)警單元145發(fā)出報(bào)警信號(hào)。S307 當(dāng)控制單元143判斷井下避難場(chǎng)所的環(huán)境處于危險(xiǎn)趨勢(shì)或者多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制時(shí)，則控制單元143控制報(bào)警單元145發(fā)出報(bào)警信號(hào)。具體而言，當(dāng)在步驟304中，判斷持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)的環(huán)境參數(shù)符合危險(xiǎn)趨勢(shì)條件時(shí)，即井下避難場(chǎng)所處于危險(xiǎn)趨勢(shì)時(shí)，則由控制單元143向報(bào)警單元145發(fā)出控制信號(hào)以控制報(bào)警單元145發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒井下避難場(chǎng)所中的人員存在危險(xiǎn)。當(dāng)在步驟S306中，控制單元143判斷多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制時(shí)，則可以判斷此時(shí)井下避難場(chǎng)所有危險(xiǎn)，則由控制單元143向報(bào)警單元145發(fā)出控制信號(hào)以控制報(bào)警單元145 發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒井下避難場(chǎng)所中的人員存在危險(xiǎn)。當(dāng)中央控制模塊I40判斷井下避難場(chǎng)所的環(huán)境處于危險(xiǎn)趨勢(shì)或者多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制時(shí)，控制井下避難場(chǎng)所的泵工作，例如將井下的水排出以緩解井下的危險(xiǎn)，保證井下人員的安全。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中央控制模塊140內(nèi)設(shè)置有多個(gè)串口和中斷口，以便于擴(kuò)展外界設(shè)備。通信中繼模塊150接收由所述中央控制模塊140輸出的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給外界中繼器以實(shí)現(xiàn)與外界中繼器之間的數(shù)據(jù)交換，再由外界中繼器進(jìn)一步將上述數(shù)據(jù)發(fā)送給中心調(diào)度室。例如，當(dāng)井下避難場(chǎng)所處于危險(xiǎn)趨勢(shì)或井下避難場(chǎng)所的環(huán)境參數(shù)超過限制時(shí)，報(bào)警單元145發(fā)出報(bào)警信號(hào)。中央控制模塊140需要將該信息上報(bào)給中心調(diào)度室，則由控制單元143將該信息通過I/O接口單元141發(fā)送至通信中繼模塊150。通信中繼模塊150 將記錄該信息的數(shù)據(jù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)給外界中繼器，由外界中繼器將該部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)一步發(fā)送至中心調(diào)度室，從而使得中心調(diào)度室獲知井下避難場(chǎng)所的環(huán)境情況及危險(xiǎn)程度，以判斷是否需要采取相應(yīng)的安全措施對(duì)井下避難場(chǎng)所進(jìn)行安全處理，以及疏散井下避難場(chǎng)所中的人員等。此外，由中心調(diào)度室發(fā)出的控制信號(hào)，也可以由外界中繼器轉(zhuǎn)發(fā)給通信中繼模塊150，再由通信中繼模塊150發(fā)送至中央控制模塊140。由上可知，利用通信中繼模塊150通過外界中繼器實(shí)現(xiàn)對(duì)中央控制模塊140和中心調(diào)度室之間的通信。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通信中繼模塊150可以通過有線通信方式或無線通信方式實(shí)現(xiàn)與中央控制模塊140和外界中繼器的通信。當(dāng)由災(zāi)變情況發(fā)生時(shí)，例如暴雪或冰雹，可能會(huì)導(dǎo)致正常通訊使用的電纜遭到損壞，無法與中心調(diào)度室進(jìn)行聯(lián)系。此時(shí)，通信中繼模塊150可以與距離災(zāi)變較遠(yuǎn)處的有線通信中繼模塊或救援人員攜帶的無線通信中繼模塊進(jìn)行通信，從而保證中心調(diào)度室或救援人員及時(shí)獲知災(zāi)變情況，解救井下避難場(chǎng)所中的避險(xiǎn)人員。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置還包括顯示模塊160。該顯示模塊160與中央控制模塊140相連，可以顯示中央處理模塊 140處理后的數(shù)據(jù)以及由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130通過I/O接口單元141輸入的多個(gè)環(huán)境參數(shù)。由此，工作人員可以方便的觀察井下避難場(chǎng)所的當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)，便于根據(jù)該環(huán)境參數(shù)采取相應(yīng)的安全措施。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置還包括語(yǔ)音播放模塊170。如圖4所示，語(yǔ)音播放模塊170包括錄制單元171和播放單元 172，其中錄制單元171用于錄制井下避難場(chǎng)所中的多個(gè)儀器的使用方法，播放單元172與錄制單元171相連，用于播放井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法。在播放單元172上設(shè)置有開關(guān)鍵以控制播報(bào)，用戶通過切換開關(guān)鍵選擇是否播放使用方法。井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法包括本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的使用方法以及救生艙或避難硐室中其他儀器裝置的操作使用方法。由此， 通過播放井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法可以達(dá)到講解說明和緩解避險(xiǎn)人員緊張情緒、向避險(xiǎn)人員提供心理安慰的重要功能。本發(fā)明實(shí)施例提供的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的電源系統(tǒng)采用煤礦專用隔爆兼本安型電源。當(dāng)煤礦井下發(fā)生災(zāi)變、事故后避難場(chǎng)所現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力電源破壞或切斷情況下，通過采用該煤礦專用隔爆兼本安型電源可以保證環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的正常工作。本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置采用多參數(shù)整機(jī)組合技術(shù)，即將傳感器組110、信號(hào)放大處理模塊120、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊130、中央控制模塊140、通信中繼模塊150和顯示模塊160等功能模塊組合到一起，從而大大降低了各個(gè)功能各自的耗電量，使得環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置處于低功耗模式下，能夠持續(xù)工作120小時(shí)以上。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置將各個(gè)功能組件整合到一起，不僅降低了耗電量，提高了該環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的持續(xù)工作時(shí)間，還可以節(jié)約空間，提高了儀器的便攜性。此外，通過采集井下避難場(chǎng)所的多個(gè)參數(shù)，可以對(duì)井下避難場(chǎng)所有一個(gè)實(shí)時(shí)、全面的了解，并根據(jù)實(shí)際情況制定逃生時(shí)間或引導(dǎo)救護(hù)隊(duì)員實(shí)施救護(hù)。有效地避免或降低人身傷亡的事故發(fā)生。并且，本發(fā)明的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置具有語(yǔ)音播放功能，從而不僅可以講解環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置和井下其他儀器還可以緩解井下人員的緊張情緒。在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括傳感器組，所述傳感器組包括多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器分別用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的多個(gè)環(huán)境參數(shù)，并生成用于表示所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)；信號(hào)放大處理模塊，所述信號(hào)放大處理模塊與所述多個(gè)傳感器相連，用于接收來自所述多個(gè)傳感器的用于表示所述環(huán)境參數(shù)的多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，并對(duì)所述多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行放大；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與所述信號(hào)放大處理模塊相連，用于對(duì)處理后的環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，生成多路環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)；中央控制模塊，所述中央控制模塊與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊相連，用于接收所述環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)以判斷所述環(huán)境參數(shù)是否超過限制；通信中繼模塊，所述通信中繼模塊與所述中央控制模塊相連，用于對(duì)所述中央控制模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)以實(shí)現(xiàn)所述中央控制模塊與所述中心調(diào)度室的通信。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境參數(shù)包括甲烷、氧氣、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度和所述井下避難場(chǎng)所所在環(huán)境的內(nèi)外氣體壓力差。
3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感器組包括 第一傳感器，所述第一傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所的甲烷密度； 第二傳感器，所述第二傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所的氧氣密度； 第三傳感器，所述第三傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所的一氧化碳密度； 第四傳感器，所述第四傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所的二氧化碳密度； 第五傳感器，所述第五傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所的溫度值和濕度值； 第六傳感器，所述第六傳感器用于監(jiān)測(cè)所述井下避難場(chǎng)所所在環(huán)境的內(nèi)外氣體壓力差。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊為單片機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，中央控制模塊包括 I/O接口單元，所述I/O接口單元用于接收及發(fā)送數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)； 控制單元，所述控制單元與所述存儲(chǔ)單元相連，用于讀取所述存儲(chǔ)單元中的所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)以判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為正常變化或突變，當(dāng)所述控制單元判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為突變時(shí)，進(jìn)一步判斷所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境是否處于危險(xiǎn)趨勢(shì)；計(jì)算單元，所述控制單元與所述計(jì)算單元相連，用于在所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化為正常變化或所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境未處于危險(xiǎn)趨勢(shì)時(shí)，對(duì)所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算以獲取所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，所述控制單元根據(jù)所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)是否超過限制；報(bào)警單元，所述報(bào)警單元與所述控制單元相連，當(dāng)所述控制單元判斷所示井下避難場(chǎng)所的環(huán)境處于危險(xiǎn)趨勢(shì)或所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制時(shí)，控制所述報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述控制單元在監(jiān)測(cè)到所述環(huán)境參數(shù)中存在瞬間數(shù)據(jù)時(shí)，則判斷所述環(huán)境參數(shù)的變化為突變。
7.如權(quán)利要求6所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述控制單元判斷所述環(huán)境參數(shù)在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)持續(xù)存在瞬間數(shù)據(jù)時(shí)，則進(jìn)一步根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)判斷所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境是否處于危險(xiǎn)趨勢(shì)，當(dāng)所述環(huán)境參數(shù)滿足危險(xiǎn)趨勢(shì)條件時(shí)，則判斷所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境處于危險(xiǎn)趨勢(shì)，否則判斷所述井下避難場(chǎng)所的環(huán)境未處于危險(xiǎn)趨勢(shì)。
8.如權(quán)利要求5所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述控制單元判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是否符合預(yù)設(shè)限制條件，當(dāng)判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)符合預(yù)設(shè)限制條件時(shí)，則判斷所述多個(gè)環(huán)境參數(shù)超過限制，所述報(bào)警單元發(fā)出報(bào)警。
9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述中央控制模塊為單片機(jī)。
10.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述通信中繼模塊與所述中央控制模塊有線地或無線地進(jìn)行通信。
11.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述中央控制模塊相連，用于顯示所述中央處理模塊處理后的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求11所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括語(yǔ)音播放模塊，所述語(yǔ)音播放模塊用于播放所述井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法，其中，所述語(yǔ)音播放模塊包括錄制單元，所述錄制單元用于錄制所述井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法；播放單元，所述播放單元與所述播放單元相連，用于播放所述錄制單元中錄制的所述井下避難場(chǎng)所中多個(gè)儀器的使用方法。
13.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的持續(xù)工作時(shí)間大于等于120小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于井下避難場(chǎng)所的環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，包括傳感器組，用于監(jiān)測(cè)井下避難場(chǎng)所的多個(gè)環(huán)境參數(shù)，并生成多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)；信號(hào)放大處理模塊，用于接收多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)，并對(duì)多路環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行放大；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)處理后的環(huán)境參數(shù)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換；中央控制模塊，用于接收環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)，并對(duì)環(huán)境參數(shù)數(shù)字信號(hào)中的多個(gè)環(huán)境參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)以判斷環(huán)境參數(shù)是否超過限制；通信中繼模塊，用于對(duì)中央控制模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)以實(shí)現(xiàn)中央控制模塊與中心調(diào)度室的通信。本發(fā)明不僅降低了耗電量，提高了該環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的持續(xù)工作時(shí)間，還可以節(jié)約空間，提高了儀器的便攜性。
文檔編號(hào)E21F17/18GK102312681SQ20111021883
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者張殿國(guó), 王鵬, 黃圓月 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院