一種煤礦井下緊急避險系統的製作方法
2023-06-05 23:32:11 3
專利名稱：一種煤礦井下緊急避險系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦避險領域，更具體的說，是涉及一種煤礦井下緊急避險系統。
技術背景
目前，為了儘量減小礦井事故造成的損失，多數單位正在研究以密封式逃生避難硐室為基礎的自動化救生系統，井下緊急避險系統大多是以礦用救生艙系統，以及礦用救災無線系統如KTW2型礦用救災無線通信系統等形式出現，為礦工提供生存的環境和條件， 解決他們的吸氧、喝水及通信問題，KTW2型礦用救災無線通信系統能夠提供語音通話。據調查分析表明，這兩類系統在煤礦安全生產事故發生時，雖然可以一定程度的保障礦工們的生命安全，但是由於事故造成井下電力供應的中斷，使得井下照明、通信系統不能正常工作，已有的安全監控、人員定位及通信聯絡系統無法滿足快速救援、抗擊災難的目的，導致遇險人員不能快速撤離險區，救援人員難以及時發現遇險人員並進行有效救援，造成事故的擴大。
因此，現有技術中的井下避險設備普遍存在被動等待救援模式，不能有效地自救， 救援效果不理想；且救援系統電能供應有較大的限制，不能進行長時間的供電工作。發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種煤礦井下緊急避險系統，以克服現有技術中由於井下避險設備普遍存在救援效果不理想，遇險人員無法自救，且地面人員無法對遇險人員提供及時和有效救援的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案
一種煤礦井下緊急避險系統，包括
系統主板及周圍擴展電路板、模塊接口，及其驅動電路工作的作業系統和應用軟體；
所述擴展電路板上的傳感器，用於檢測周圍環境參數，所述擴展電路板上的RFID 閱讀器，用於為所述避險系統定位提供支持；
電源，用於為所述避險系統提供電能供應；
與所述擴展板電路板、所述電源相連的所述系統主板，用於對整個系統的控制，所述系統主板上有處理器、存儲器、所述擴展電路板的接口和所述電源的接口 ；
所述作業系統，用於驅動系統各模塊之間的協同工作；
所述應用軟體，用於控制所述傳感器檢測環境參數並進行數據分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中選擇最優避災路線圖及合理的應急預案， 及控制所述RFID閱讀器採集射頻卡數據，並對採集的數據進行分析，完成應急避險系統定位，還用於控制無線通信和語音通話；
與所述系統主板相連的IXD顯示屏，用於人機互動、顯示系統狀態、系統定位信息及根據分析結果所選擇的最優避險路線圖及合理的應急預案，並通過箭頭的方式指示逃生3方向；
與所述電源相連的自發電裝置，用於將外部機械能轉換為電能，為系統工作提供持續的電能供應。
優選的，所述作業系統和所述應用軟體是以所述擴展電路板為基礎。
優選的，所述自發電裝置具體為手搖發電裝置。
優選的，所述自發電裝置通過依次連接的整流電路、充電電路和所述電源相連。
優選的，所述擴展電路板上設置有瓦斯傳感器、CO傳感器、溫度傳感器。
優選的，上述系統，還包括
通過升壓電路與所述系統主板相連的蜂鳴器，所述蜂鳴器用於當所述傳感器檢測到的環境參數超過預設的參數值時，發出報警信號。
優選的，上述系統，還包括
通過升壓電路與所述系統主板相連的LED燈，所述LED燈用於照明。
優選的，上述系統，還包括
分別與所述系統主板相連的音頻接口、低頻線路和通信PCI接口，所述音頻接口用於語音通話，所述低頻線路用於連續發射低頻無線信號與求救中心進行通信，所述通信 PCI接口用於連接無線通信模塊。
其中，優選的，所述通信PCI接口通過3G無線通信模塊或2. 4GHz Wi-Fi無線通信模塊搜尋可用的3G無線網絡基站或Wi-Fi無線網絡基站。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明一種煤礦井下緊急避險系統，該系統具有自發電功能，突破電池能量的限制，利用自發電裝置能夠長時間為井下遇險人員提供照明、逃生路線指示、通信及求救等；利用傳感器檢測周圍環境參數，並對檢測的環境參數進行計算分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案。自動檢測功能和環境參數超限報警功能，使遇險人員免遭二次事故侵害；無線通信、語音功能能夠使地面救援人員快速、準確定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止事故造成的人員傷亡。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例公開的一種煤礦井下緊急避險系統結構示意圖2為本發明實施例公開的另一種煤礦井下緊急避險系統結構示意圖。
具體實施方式
為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞的說明、簡寫或縮寫總結如下
發電裝置能夠將機械能轉化為電能的裝置。
基站移動通信系統中，連接固定部分與無線部分，並通過空中的無線傳輸與行動裝置相連的設備。
為在發生煤礦事故時，對遇災人員提供及時和有效地救援，本發明公開了一種煤礦井下緊急避險系統，該系統具有自發電功能，突破電池能量的限制，利用自發電裝置能夠長時間為井下遇險人員提供照明、逃生路線指示、通信及求救等；利用傳感器檢測周圍環境參數，並對檢測的環境參數進行計算分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案。自動檢測功能和環境參數超限報警功能，使遇險人員免遭二次事故侵害；無線通信、語音功能能夠使地面救援人員快速、準確定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止事故造成的人員傷亡。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱附圖1，為本發明公開的一種煤礦井下緊急避險系統結構示意圖。本發明公開了一種煤礦井下緊急避險系統，具體包括系統主板及周圍擴展電路板、模塊接口，及其驅動電路工作的作業系統和應用軟體；擴展電路板101，擴展電路板101上的傳感器用於檢測周圍環境參數，擴展電路板上的RFID閱讀器為所述避險系統定位提供支持，通過所述系統應用軟體對避險系統進行定位；電源102，用於為所述避險系統提供電能供應；與擴展電路板101、電源102相連的系統主板103，系統主板103上有處理器、存儲器、擴展電路板 101的接口和電源102的接口等，用於對整個系統的控制；所述作業系統用於驅動系統各模塊之間的協同工作；所述應用軟體，用於控制所述傳感器檢測環境參數並進行數據分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中選擇最優避險路線圖及合理的應急預案，及控制RFID閱讀器採集射頻卡數據進行計算分析，完成應急避險系統的定位，還用於控制無線通信和語音通話等，並檢測電源102的電源狀態；與系統主板103相連的IXD 顯示屏104，用於顯示系統狀態、系統定位信息、及根據分析結果所選擇的最優避險路線圖及合理的應急預案，並通過箭頭的方式指示逃生方向；與電源102相連的自發電裝置105， 用於將外部機械能轉換為電能，為系統工作提供持續的電能供應。
其中自發電裝置105具體可以為手搖發電裝置，依次通過連接的整流電路、充電電路110與電源I02相連接，將產生的電能存儲在電源102中。擴展電路板101上設置有瓦斯傳感器106、CO傳感器107、溫度傳感器108和RFID閱讀器109，瓦斯傳感器106用於檢測環境中瓦斯的濃度、CO傳感器107用於檢測環境中CO的濃度、溫度傳感器108用於檢測環境溫度，RFID閱讀器109用於閱讀周圍的射頻卡用於所述系統自身的定位。
所述避險系統初始化時，避險系統的主機開機上電，進行自檢並將檢測到的電源 102的電量顯示在IXD顯示屏104上，進入工作狀態；擴展電路板101通過瓦斯傳感器106、 CO傳感器107、溫度傳感器108及RFID閱讀器109感知周圍的環境和位置；系統應用軟體對擴展電路板101檢測的環境參數進行分析，並對環境參數和分析結果進行存儲，以便事故發生時，所述避險系統快速進入工作狀態。
本發明可以在井下事故突發時，為井下工作人員提供緊急避災路線導航，使遇險人員快速撤離到安全地帶，並且完全擺脫系統電池能量的束縛，利用自發電裝置能夠井下長時間為遇險人員提供照明、通信、求救等。
本發明公開了一種煤礦井下緊急避險系統，該系統具有自發電功能，突破電池能量的限制，利用自發電裝置能夠長時間為井下遇險人員提供照明、逃生路線指示、通信及求救等；利用傳感器檢測周圍環境參數，並對檢測的環境參數進行計算分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案。自動檢測功能和環境參數超限報警功能，使遇險人員免遭二次事故侵害；無線通信、語音功能能夠使地面救援人員快速、準確定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止事故造成的人員傷亡。
在上述本發明公開的實施例的基礎上，本發明還公開了另一種煤礦井下緊急避險系統，請參閱附圖2，基礎結構與上述實施例公開的一致，本實施例進一步還包括通過升壓電路201與系統主板103相連的蜂鳴器202，蜂鳴器202用於當擴展電路板101檢測到的環境參數超過預設的參數值時，發出報警信號。通過升壓電路202與主板103相連的LED 燈203，LED燈203用於當煤礦井下斷電時，為遇險人員提供照明。分別與系統主板103相連的音頻接口 204，低頻線路205和通信PCI接口 206，音頻接口 204用於語音通話，低頻線路205用於連續發射低頻無線信號與求救中心進行通信，通信PCI接口 206可以通過3G無線通信模塊或2. 4GHz Wi-Fi無線通信模塊搜尋可用的3G無線網絡基站或Wi-Fi無線網絡基站。
本發明中的蜂鳴器202和LED燈203在發生事故時發出聲光求救信號，及提供井下照明。通過通信PCI接口 206中插入的相關模塊主動搜尋可用的無線網絡。若搜尋到無線網絡，主動與地面伺服器聯繫報告位置、開啟語音通話，並且低頻線路205連續發射低頻無線信號，與救援中心進行通信。
上述實施例公開的煤礦井下緊急避險系統中無線通話、語音功能能夠使地面救災人員快速定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止煤礦井下事故造成的人員傷亡。
本發明實施例公開的煤礦井下緊急避險系統的工作過程如下所述
正常情況下，避險系統通過RFID閱讀器109採集周圍射頻卡，實時將自身位置上傳至主站，通過音頻接口 204與主站進行語言通話，採用傳感器檢測瓦斯等環境數據，並通過通信PCI接口 206中的通信模塊可檢測與附近基站通信是否正常。
當發生災變情況下，周圍尚未斷電、通信尚且暢通時，通過音頻接口 204和通信 PCI接口 206中無線通信模塊，避險系統與地面主站(指揮中心)聯繫(通話或簡訊)，使地面主站第一時間了解災變性質(火災、水災、瓦斯突出等)、險情位置等，並將最優的避險路線和合理的應急方案顯示在LCD顯示屏104上，獲得有效自救方案；
根據災變性質採取緊急措施，通過避險系統查看避險路線確定安全的避災方法、選擇最短和最安全的逃生路線帶領礦工進行撤離險區；
利用傳感器檢測周圍環境參數，實現自動環境檢測功能，並對檢測的環境參數進行分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案，可實時監測周圍環境參數(瓦斯、Co、溫度等)，能夠實現超限報警，逃生期間可規避災害路線；
同時啟動設備的求救信號發射裝置，利用低頻線路可每隔一定的時間間隔(例如10秒鐘)向外發射求救信號；
避險系統可自動尋找附近尚未被破壞仍在正常工作的基站，遇險人員可接收地面調度指揮中心的指令，了解災變性質(火災、水災、瓦斯突出等)、險情位置等，獲得有效自救方案。同時，向指揮中心反饋被困區域的情況，為搶險救援提供第一手資料。
避險系統自身電能供給不足時，通過手搖式自發電，以維持上述功能。
當發生災變情況下，周圍斷電無照明後，可啟用避險系統LED燈203進行照明，以便查看巷道的指示路標，辨清方向，沿避災路線儘快離開險情區，使遇險人員及時撤離險區；
綜上所述本發明公開了一種煤礦井下緊急避險系統，該系統具有自發電功能，突破電池能量的限制，利用自發電裝置能夠長時間為井下遇險人員提供照明、逃生路線指示、 通信及求救等；利用傳感器檢測周圍環境參數，並對檢測的環境參數進行計算分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案。自動檢測功能和環境參數超限報警功能，使遇險人員免遭二次事故侵害；無線通信、語音功能能夠使地面救援人員快速、準確定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止事故造成的人員傷亡。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種煤礦井下緊急避險系統，其特徵在於，包括系統主板及周圍擴展電路板、模塊接口，及其驅動電路工作的作業系統和應用軟體；所述擴展電路板上的傳感器，用於檢測周圍環境參數，所述擴展電路板上的RFID閱讀器，用於為所述避險系統定位提供支持；電源，用於為所述避險系統提供電能供應；與所述擴展電路板、所述電源相連的所述系統主板，用於對整個系統的控制，所述系統主板上有處理器、存儲器、所述擴展電路板的接口和所述電源的接口 ；所述作業系統，用於驅動系統各模塊之間的協同工作；所述應用軟體，用於控制所述傳感器檢測環境參數並進行數據分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中選擇最優避災路線圖及合理的應急預案，及控制所述RFID閱讀器採集射頻卡數據，並對採集的數據進行分析，完成應急避險系統定位，還用於控制無線通信和語音通話；與所述系統主板相連的LCD顯示屏，用於人機互動、顯示系統狀態、系統定位信息及根據分析結果所選擇的最優避險路線圖及合理的應急預案，並通過箭頭的方式指示逃生方向；與所述電源相連的自發電裝置，用於將外部機械能轉換為電能，為系統工作提供持續的電能供應。
2.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，所述作業系統和所述應用軟體是以所述擴展電路板為基礎。
3.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，所述自發電裝置具體為手搖發電裝置。
4.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，所述自發電裝置通過依次連接的整流電路、充電電路和所述電源相連。
5.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，所述擴展電路板上設置有瓦斯傳感器、CO傳感器、溫度傳感器。
6.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，還包括通過升壓電路與所述系統主板相連的蜂鳴器，所述蜂鳴器用於當所述傳感器檢測到的環境參數超過預設的參數值時，發出報警信號。
7.根據權利要求1所述的避險系統，其特徵在於，還包括通過升壓電路與所述系統主板相連的LED燈，所述LED燈用於照明。
8.根據權利要求7所述的避險系統，其特徵在於，還包括分別與所述系統主板相連的音頻接口、低頻線路和通信PCI接口，所述音頻接口用於語音通話，所述低頻線路用於連續發射低頻無線信號與求救中心進行通信，所述通信PCI 接口用於連接無線通信模塊。
9.根據權利要求8所述的避險系統，其特徵在於，所述通信PCI接口通過3G無線通信模塊或2. 4GHz Wi-Fi無線通信模塊搜尋可用的3G無線網絡基站或Wi-Fi無線網絡基站。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦井下緊急避險系統，該系統具有自發電功能，突破電池能量的限制，利用自發電裝置能夠長時間為井下遇險人員提供照明、逃生路線指示、通信及求救等；利用傳感器檢測周圍環境參數，並對檢測的環境參數進行計算分析，根據分析結果從預先存儲的多個避災路線圖及應急預案中，選擇最優避災路線圖及合理的應急預案。自動檢測功能和環境參數超限報警功能，使遇險人員免遭二次事故侵害；無線通信、語音功能能夠使地面救援人員快速、準確定位到遇險人員的位置，進行及時救援，最大程度上防止事故造成的人員傷亡。
文檔編號F03G5/00GK102536310SQ20121005832
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年3月7日
發明者張玉軍, 邵紀峰 申請人:濟南東之林智能軟體有限公司