一種礦難發(fā)生時使用的救命礦燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦燈，具體地說是一種礦難發(fā)生時使用的救命礦燈。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的礦燈，能夠顯不諸多電學(xué)參數(shù)和光學(xué)參數(shù)，如礦燈電池容量、輸出電壓、電流、各種保護(hù)、礦燈當(dāng)前照度、光通量、人員定位信息等。礦燈作為一種信息終端，可以將其光學(xué)參數(shù)、電學(xué)參數(shù)收集整理，同時也可以將人體體征信息通過紅外探測、太赫茲能量感知、二氧化碳濃度檢測等相關(guān)人體體征參數(shù)收集整理，匯總后與信息中心進(jìn)行雙工通訊；可以通過井下人員定位系統(tǒng)提供井下作業(yè)人員的作業(yè)位置及行動路線，也能將每個礦燈光源參數(shù)及電參數(shù)傳回信息中心。但是，井下一旦發(fā)生礦難，如:瓦斯爆炸、巷道坍塌、井下透水事故等極端事件時，所有的通訊信息將會中斷，井下人員的生存信息、位置信息都成了信息盲點，這是目前礦難事故發(fā)生后，救護(hù)時間長、效率低、救護(hù)難的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種有特殊功能的“救命礦燈”，當(dāng)?shù)V難發(fā)生時，通過該“救命礦燈”給處于礦難區(qū)域的井下作業(yè)人員及時提供更多的生存機(jī)會和救生通道信息，實現(xiàn)有效救護(hù)和優(yōu)先救護(hù)。
[0004]本發(fā)明的理念是:一旦礦難發(fā)生時，怎樣實現(xiàn)有效救護(hù)和優(yōu)先救護(hù)呢？所謂“有效救護(hù)”，就是救“活的”;所謂“優(yōu)先救護(hù)”，就是救“近”的和救“多”的。本發(fā)明的效能是:當(dāng)檢測到遭遇礦難的人員無生命體征時，可暫緩或放棄救護(hù)，做好厚待生者(家屬)、告慰逝者(遇難人員)的工作；當(dāng)檢測到遭遇礦難的人員還有生命體征時，根據(jù)系統(tǒng)位置定位信息，快速決斷，采取最有效的措施施救，從而贏得快速救護(hù)的時間。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明是在普通礦燈的基礎(chǔ)上，增加了人體體征探測裝置和應(yīng)激發(fā)射、透地通訊裝置和微型發(fā)射裝置。礦燈上并設(shè)有控制人體體征探測裝置和應(yīng)激發(fā)射、透地通訊裝置及微型發(fā)射裝置的SOS開關(guān)。
[0007]所述人體體征探測裝置，系生命體征的探測傳感器，是紅外線傳感器或太赫茲生物能量探測傳感器，或紅外線傳感器和太赫茲生物能量探測傳感器；其位于礦燈之貼近人體的部位，利于傳感器接收最強(qiáng)的人體能量信息；
[0008]所述應(yīng)激發(fā)射、透地通訊的裝置，包括信息采集處理單元、超級儲能變換器、應(yīng)激發(fā)射單元、局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元，這些元器件可以放置到一塊電路板上或放置到不同電路板上，電路板安裝在礦燈電池盒內(nèi)；
[0009]所述信息采集處理單元，其作用是把傳感器檢測到的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、整形、存儲，為信息發(fā)射提供最準(zhǔn)確及時的數(shù)據(jù)；
[0010]所述超級儲能變換器，是由超級電容儲能器件和DC/DC變換器進(jìn)行高效電壓變換，給應(yīng)激發(fā)射單元提供足夠的發(fā)射所需要的能量；
[0011]所述應(yīng)激發(fā)射單元，由功率管、專用集成電路和阻容器件構(gòu)成，具有開放式無線電波發(fā)射功能，其作用是將信息采集處理單元的信號按一定的發(fā)射模式和發(fā)射功率傳送到通訊中繼單元，再由中繼單元將信息傳送到礦山指揮中心；
[0012]所述局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元，在每個礦燈內(nèi)均由功率管、專用集成電路和阻容器件構(gòu)成；
[0013]所述微型發(fā)射裝置，具有開放式無線電波發(fā)射功能，位于礦燈電池盒內(nèi)，用于礦燈間通訊。是礦燈自組網(wǎng)的功能單元，用于礦燈間通訊，其功率較小，通訊距離也較短，調(diào)試發(fā)射距離在30-50米，可實現(xiàn)傳感器對此范圍內(nèi)的物體進(jìn)行有效探測及數(shù)據(jù)歸一化處理，能防止環(huán)境干擾造成的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確性。這是因為，人只要活著，就會有紅外線對外發(fā)射，如果只對一個人近距離監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，而當(dāng)周邊有人活動時，監(jiān)測數(shù)據(jù)就會有很大波動，把波動的數(shù)值歸一化(數(shù)值加權(quán)平均)就可以得到更真實的檢測數(shù)據(jù)，過濾掉其他的干擾因素。將此數(shù)據(jù)與30cm(人體的肩寬、臀寬約50-60cm)內(nèi)的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，比對的過程就是數(shù)據(jù)歸一化的過程；濾掉干擾，減少誤判。同時，把時間數(shù)據(jù)引入生物能量判定，(所謂時間數(shù)據(jù)，比如一個小時以前的數(shù)據(jù)和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)相比，如果人在這一個小時內(nèi)死了，這個數(shù)據(jù)一定會有很大變化一因為探測不到人體生物體征了，從而一定程度上也會減少誤判機(jī)會)。某一個礦燈發(fā)射的監(jiān)測信號與該礦燈附近的其他礦燈之間數(shù)據(jù)共享，進(jìn)行近距離通訊，構(gòu)成局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元；多個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元組成局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個礦燈都是一個發(fā)射和接收終端，各個終端之間進(jìn)行微能量的短距離通訊。
[0014]本實施例之局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元，每次載波信息發(fā)射時長為1-3秒，功率達(dá)5W-8W或更高，每5-10分鐘發(fā)射一次；礦難現(xiàn)場礦燈輪流發(fā)射；載波發(fā)射頻率在5-30赫茲之間；載波信息有效傳輸距離為50-100米之間。
[0015]所述載波的發(fā)射天線是礦燈帽線，長度1.5米左右。
[0016]傳統(tǒng)礦燈在與外界通訊時的組網(wǎng)通訊一般使用CDMA或GSM網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)簡單、中繼設(shè)備配套容易。但是，在極端礦難發(fā)生時，以上網(wǎng)絡(luò)功能會瞬間失去作用。為此，本發(fā)明的解決方案是:啟用應(yīng)急通訊手段:在礦燈上設(shè)有SOS開關(guān)，一旦啟動這個開關(guān)，礦燈內(nèi)部的生命體征探測傳感器、信息采集處理單元、超級儲能變換器、應(yīng)激發(fā)射單元、局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享單元將全部進(jìn)入工作狀態(tài)(注:這些單元工作起來耗能較大，故正常情況下這些單元處于待機(jī)狀態(tài))，即，采用中短距離透地通訊技術(shù)，其方法是:每個礦燈都是一個獨立的發(fā)射體。這時，礦燈由于啟動了 SOS開關(guān)，就具備了向外發(fā)射礦燈探測到的所有信息功能，可以不斷的發(fā)射相關(guān)信息。這些信息通過應(yīng)激發(fā)射單元這個端口和天線(燈線)發(fā)射出去。礦燈之間可以相互通訊。每次載波信息發(fā)射時長為I秒左右，功率可達(dá)5W或更高(可調(diào)節(jié))，每5-10分鐘發(fā)射一次，為節(jié)約能耗，可實現(xiàn)在場礦燈輪流發(fā)射；載波發(fā)射頻率在5-30赫茲之間調(diào)整；載波的發(fā)射天線是礦燈帽線(長度約1.5米)；載波信息有效傳輸距離選擇50-100米之間-因為礦山巷道距離間隔大都在50?100米內(nèi)。
[0017]該救命礦燈的原理在于:通常一條巷道發(fā)生礦難時，僅僅是在局部發(fā)生，相鄰的其他巷道及通訊等大部分正常。應(yīng)急透通訊是在非常時期啟用的應(yīng)急手段，它在非常時期只要完成中短距離(巷道間)有效通訊，完成應(yīng)急數(shù)據(jù)(位置和生命體征)傳輸，就能解決礦難造成的通訊盲點問題。應(yīng)急透地通訊的通訊規(guī)約、協(xié)議符合井下常規(guī)通訊組網(wǎng)協(xié)議，這樣礦難發(fā)生時就能完全滿足應(yīng)急通訊需要。
[0018]鑒于一般礦燈所攜帶的電池，由于自身內(nèi)阻和放電保護(hù)限制，不可能滿足載波信息發(fā)射功率的要求。為此，本發(fā)明在礦燈里采用人工啟動應(yīng)急發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的電能儲備部件是特種超級電容，該特種超級電容有極低的內(nèi)阻(l-3m Ω )，在5-6V輸出電壓時，瞬間可以輸出幾百安培以上的電流。通過DC/DC變換系統(tǒng)，就可以在瞬間釋放幾瓦甚至幾十瓦的發(fā)射功率。由于發(fā)射時間極短，所以每次發(fā)射的總能耗不是很大，同時由于礦燈間的數(shù)據(jù)能夠共享，可以讓現(xiàn)場的救命礦燈按程序輪流發(fā)射信息，節(jié)約能源，延長工作時間，為信息傳輸爭取寶貴的時間。
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0020]圖1.本發(fā)明實施例之救命礦燈的電路原理圖
[0021]圖2.本發(fā)明實施例之傳輸流程示意圖
【具體實施方式】
[0022]實施例:一種煤礦井下的救命礦燈
[0023]圖1顯示本實施例之救命礦燈的電路原理