專利名稱：智能化礦山救生艙的制作方法
技術領域：
本實用新型為智能化礦山救生艙，屬于礦山安全設施技術領域。
背景技術：
礦山救生艙是目前應對礦山災害事故時，對地下人員提供避險場所的一種救援措施，在現有的礦山救生艙及地下人員與地面之間的通信方式中，都是對地下通信設備與地面通信設備之間采用通信實回線或光纖線路連接進行通信的方法，這樣做的缺陷是當地下巷道發生塌方、爆炸、燃燒及透水時，容易損壞通信實回線或光纖線路而造成通信中斷，一旦事故發生及通信線路中斷，則地面對地下各個救生艙內的情況不明，如哪個救生艙有避險人員、人員及救生艙當前狀態如何等，給外部救援帶來一定的困難，并且現有的礦山救生艙自動化程度低，不能實現自動進行環境參數調節及遠程設置調節，不利于對避險人員 的保護。
發明內容鑒于上述原因及問題，本實用新型的目的在于提供一種智能化礦山救生艙，使得救生艙的地下通信裝置與地面通信裝置之間的雙向通信有較強的抗災性及抗破壞性，在災害事故發生時，智能化救生艙能夠通過所設置的救生艙智能化系統采集避險人員及環境參數，并通過其中的地下通信裝置與地面通信裝置提供雙向通信，實時進行相關信息的雙向傳輸，并能自動進行環境參數的調節及方便外部遠程監控及救援，對避險人員提供較好的保護措施及救援條件，具有方便實用的特點。為達到上述目的，本實用新型提供一種智能化礦山救生艙，其特征在于所述的救生艙有一個救生艙智能系統，救生艙智能系統中有一個地下通信裝置、一個RFID讀取器、一個人體狀態參數采集器、一個環境參數采集器、一個環境參數調節器，地下通信裝置中有一個低頻無線收發信機、一個超聲波收發信機、一個微處理系統、兩個調制解調器、一個天線選擇器，天線選擇器中有一個轉接開關矩陣、一個天線測試器、四個外接天線口、四個干擾隔離器、四個天線匹配器，轉接開關矩陣的分支端分別與外接天線口相連接，天線選擇器的各個外接天線口分別與外接通信實回線、外接電源線、建筑鋼筋、鋼軌相連接，天線測試器的輸入端分別與各個天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的各個分支端分別與天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的合路端與低頻無線收發信機的天線接口相連接，低頻無線收發信機的信號輸入輸出端與一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，超聲波收發信機的超聲信號輸出輸入端與鋼筋混凝土構件及鋼筋相連接，超聲波收發信機的電信號輸入輸出端與另一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，RFID讀取器的信息輸出端及工作控制端、人體狀態參數采集器的采集信號輸出端、環境參數采集器的采集信號輸出端、環境參數調節器的工作控制輸出輸入端、調制解調器的數字信號輸出輸入端、天線測試器的測試輸出端、天線匹配器參數設置輸入端、轉接開關矩陣轉接狀態控制端分別與微處理系統的工作控制輸入輸出端相連接。[0005]本實用新型的工作原理為由于低頻無線信號能夠在地下傳輸較遠的距離，超聲波信號能夠在固體及液體介質中也能傳輸較遠的距離，而對于低頻無線通信來說，只要有一定長度的外線及滿足天線基本指標，即可作為天線實現通信傳輸，如通信電纜實回線、電源線、鋼軌、鋼筋在基本滿足天線指標的條件下都可以作為天線使用，天線選擇器中的干擾隔離器將接入外線上的強電信號及干擾信號予以隔離及濾除，天線選擇器中的天線測試器對多個接入外線，即外接電源線、外接通信實回線、建筑鋼筋、鋼軌的天線指標進行檢測，如駐波比、匹配阻抗指標，在對各自的天線匹配器進行調節后，選擇匹配指標最好的接入外線線路通過轉接開關矩陣接入作為天線，即選擇如駐波比、阻抗匹配指標最好的接入外線(如通信電纜實回線、電 源線、鋼軌、鋼筋)予以轉接，作為低頻無線收發信機的收發天線，并根據天線測試指標選擇地下通信裝置的無線工作頻點及傳輸制式，以便于提供更好的通信傳輸效果；對于超聲波信號來說，只要超聲波換能器與傳輸介質有所接觸，就可以實施傳輸及通信，如水下、鋼軌、鋼筋混凝土構件等，都可以傳輸超聲波信號；本實用新型對每ー個智能化救生艙內的地下通信裝置設置有對應的地址碼、環境參數、裝備配置參數，并采用計算機圖形顯示各個地址碼所對于的救生艙的狀態，如地下位置、環境參數及裝備配置情況及狀態，使得地面人員平時就能夠對救生艙的分布情況、當前狀態予以了解，當災害事故發生時，智能化礦山救生艙通過救生艙智能系統中的RFID讀取器、人體狀態參數采集器、環境參數采集器采集相關信息，得到對應救生艙內的人員及狀態信息、救生艙環境信息，并將有人救生艙所在的位置、該救生艙當前的狀態，該救生艙內人員的當前狀態信息通過地下通信裝置傳輸到地面通信裝置及通過計算機進行圖形顯示，環境參數調節器根據所設置的環境參數對救生艙內部環境進行自動調節，排除有毒氣體、供氧、抽水、滅火，為避險人員提供更好的保護；在常規通信線路被損壞吋，地下救生艙通信裝置與地面通信裝置通過低頻無線通信系統及超聲波收發信機傳輸信息，即可使得地面人員對地下救生艙的狀態予以了解，便于外部人員實施救援，也可以遠程發布指令參數控制環境參數調節器進行環境調節及設置其環境參數。
圖I是本實用新型一實施例的智能化礦山救生艙的應用系統構成圖；圖2是本實用新型一智能化礦山救生艙的救生艙智能系統構成電原理圖；在圖I及圖2中,對于具有同一功能的部件在各附圖中米用相同的編號來表不，以避免編號過多而帶來混亂。
具體實施方式
下面以附圖為例說明本實用新型的實施例圖I是本實用新型一實施例的智能化礦山救生艙的應用系統構成圖，其中A為地面通信裝置；BfBn為救生艙智能系統，BfBn結構相同，其電路構成原理詳見附圖2所示；其中A與BfBn的系統結構基本相同，其差別在于A中含有計算機服務器系統及各個救生艙內救生艙智能系統的數據庫、操作系統及圖形顯示界面；圖2是本實用新型一實施例的智能化礦山救生艙的救生艙智能系統構成電原理圖，其中的救生艙智能系統BfBn結構相同；[0013]在ΒΓΒη中Γ4為外接天線口，每個外接天線口中有一個干擾隔離器，由強電隔離器及干擾濾波器構成，對強電信號及干擾信號予以隔離及濾除；5 8為天線匹配器，其中各有一個阻抗匹配調諧器、駐波比調諧器；9為天線選擇器，其中有一個轉接開關矩陣、一個天線測試器；10為低頻無線收發信機，采用常規低頻無線收發信機模塊即可；11為調制解調器，采用數模轉換調制解調器即可；12為RFID讀取器，采用常規無線射頻識別電子標簽讀取器，并且與工作人員所攜帶電子標簽相匹配即可；13為微處理系統，采用常規單片機、鍵盤及顯示器構成；14為人體狀態傳輸采集器，采用人體溫度傳感器、血壓測試器、心電測試器、呼吸測試器構成；15為超聲波收發器，采用換能器，即壓電晶體構成；16為超聲波收發信機，采用電信號放大器、超聲波收發信機調制解調器構成；17為調制解調器，采用數模轉換調制解調器即可；18為環境參數采集器及環境參數調節器，環境參數采集器采用環境溫度傳感器、有毒氣體傳感器(如一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、瓦斯傳感器)、煙霧傳感器、濕度傳感器、水位傳感器、氧氣傳感器構成，環境參數調節器采用排氣機、抽水機、供氧機、溫度調節器、自動滅火機構成；轉接開關矩陣的分支端分別與外接天線口相連接，天線選擇器的外接天線口分別與外接通信實回線、外接電源線、建筑鋼筋、鋼軌相連接，天線測試器的輸入端分別與各個天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的各個分支端分別與天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的合路端與低頻無線收發信機的天線接口相 連接，低頻無線收發信機的信號輸入輸出端與一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，超聲波收發信機的超聲信號輸出輸入端與鋼筋混凝土構件及鋼筋相連接，超聲波收發信機的電信號輸入輸出端與另一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，RFID讀取器的信息輸出端及工作控制端、人體狀態參數采集器的采集信號及工作控制輸出輸入端、環境參數采集及控制器的采集信號及工作控制輸出輸入端、調制解調器的數字信號輸出輸入端、天線測試器的測試輸出端、天線匹配器參數設置輸入端、轉接開關矩陣轉接狀態控制端、供氧機工作控制端、空調機工作控制端、排氣機工作控制端、抽水機工作控制端、自動滅火機工作控制端分別與微處理系統的工作控制輸入輸出端相連接；按照附圖I及附圖2所示元器件及模塊構成及上述連接關系說明完成相互連接，對各個微處理系統編制工作軟件即可完成本實用新型的實施例。本實用新型所述的智能化礦山救生艙，還可以是其中所述的天線選擇器中有一個專用天線口、一個電纜外導體接口、一個光纜加強芯接口、三個分別對應于專用天線口、電纜外導體接口、光纜加強芯接口的干擾隔離器、三個分別對應于專用天線口、電纜外導體接口、光纜加強芯接口的天線匹配器，專用天線口與專用天線相連接，電纜外導體接口與通信電纜外導體相連接，光纜加強芯接口與光纜金屬加強芯連接；這樣可以在有條件時及測試匹配后選擇設置的專用天線、利用已有的通信電纜外屏蔽層或外鎧裝金屬導體、利用光纜內部的金屬加強芯作為地下通信裝置的外接天線，使得本實用新型更容易實施。本實用新型所述的智能化礦山救生艙，還可以是其中的人體狀態參數采集器中有一個人體溫度傳感器、一個血壓測試器、一個心電測試器、一個呼吸測試器，環境參數采集器中有一個環境溫度傳感器、一個有毒氣體傳感器、一個煙霧傳感器、一個濕度傳感器、一個水位傳感器、一個氧氣傳感器，環境參數調節器中有一個供氧機、一個空調機、一個排氣機、一個抽水機、一個自動滅火機，人體溫度傳感器的信息米集輸出端及工作控制端、血壓測試器的信息采集輸出端及工作控制端、心電測試器的信息采集輸出端及工作控制端、呼吸測試器的信息采集輸出端及工作控制端、環境溫度傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、有毒氣體傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、煙霧傳感器的信息采集輸出端及エ作控制端、濕度傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、水位傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、氧氣傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、供氧機工作控制端、空調機工作控制端、排氣機工作控制端、抽水機工作控制端、自動滅火機工作控制端分別與微處理系統的信息及工作控制輸入輸出端相連接，這樣就可對所述的救生艙內的人體及環境作準確的監測，并對環境參數進行自動調節，為避險人員提供良好的保護環境，方便本實用新型的應用。本實用新型所述的智能化礦山救生艙，還可以在所述的地下通信裝置中有ー個甚低頻無線收發信機，所述的天線匹配器中有一個電調阻抗匹配器、ー個電調駐波比調諧器，轉接開關矩陣的合路端與甚低頻無線收發信機的天線接ロ相連接，甚低頻無線收發信機的信號輸入輸出端與一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，電調阻抗匹配器及電調駐波比調諧器的工作參數設置端及特性參數輸出端分別與微處理系統的工作控制輸入輸 出端相連接，這樣就可以使得地下通信裝置與地面通信裝置之間有更大的通信傳輸距離，并且對接入外線的天線指標的自動調節更為方便。本實用新型的智能化礦山救生艙，還可以是所述的地下通信裝置及地面通信裝置中包含光通信設備(即光端機)、電通信設備(即電話機、低頻無線通信機或甚低頻無線通信機)，在地下通信裝置及地面通信裝置之間有ー根螺旋形光纖線路、一根螺旋形鋼絲外線，所述的地下通信裝置的光通信設備(即光端機)通過螺旋形光纖線路與地面通信裝置的光通信設備(即光端機)相連接，所述的地下通信裝置的電通信設備(即電話機、低頻無線通信機或甚低頻無線通信機)通過螺旋形鋼絲外線與地面通信裝置的電通信設備(即電話機、低頻無線通信機或甚低頻無線通信機)相連接；由于螺旋形光纖線路及螺旋形鋼絲外線有較好的延展性，在坑道中出現塌方事故時不易被砸斷或拉斷，能夠提高本實用新型的通信可靠性。本實用新型的智能化礦山救生艙，還可以是有ー根鋼管，鋼管的一端與所述的救生艙的地下通信裝置的天線轉接器的外接天線ロ及超聲波換能器相連接，鋼管的另一端與地面通信裝置的天線接ロ端及超聲波換能器相連接，這樣所設置的鋼管既可以作為無線通信及超聲波通信的傳輸通道，也可以作為救援時的掘進指示標示，方便本實用新型的實施應用。本實用新型的智能化礦山救生艙，還可以是其中所述的地下通信裝置在地下隧道中任意位置單獨設置，這樣可以方便本實用新型的推廣應用。本實用新型介紹了ー種智能化礦山救生艙，智能化礦山救生艙中設置有救生艙智能系統，救生艙智能系統由地下通信裝置、RFID讀取器、人體狀態參數采集器、環境參數采集器、環境參數調節器所構成，智能化救生艙中的地下通信裝置與地面通信裝置之間的雙向通信有較強的抗災性及抗破壞性，在災害事故發生時，智能化救生艙能夠通過其中的地下通信裝置與地面通信裝置之間保持通信，實時進行相關信息的雙向傳輸，井能自動進行環境參數的調節及方便外部遠程監控及救援，對避險人員提供較好的保護措施及救援條件，具有方便實用的特點。
權利要求1.ー種智能化礦山救生艙，其特征在于所述的救生艙有ー個救生艙智能系統，救生艙智能系統中有ー個地下通信裝置、ー個RFID讀取器、ー個人體狀態參數采集器、一個環境參數采集器、ー個環境參數調節器，地下通信裝置中有ー個低頻無線收發信機、一個超聲波收發信機、一個微處理系統、兩個調制解調器、ー個天線選擇器，天線選擇器中有一個轉接開關矩陣、ー個天線測試器、四個外接天線ロ、四個干擾隔離器、四個天線匹配器，轉接開關矩陣的分支端分別與外接天線ロ相連接，天線選擇器的各個外接天線ロ分別與外接通信實回線、外接電源線、建筑鋼筋、鋼軌相連接，天線測試器的輸入端分別與各個天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的各個分支端分別與天線匹配器輸出端相連接，轉接開關矩陣的合路端與低頻無線收發信機的天線接ロ相連接，低頻無線收發信機的信號輸入輸出端與一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，超聲波收發信機的超聲信號輸出輸入端與鋼筋混凝土構件及鋼筋相連接，超聲波收發信機的電信號輸入輸出端與另ー個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，RFID讀取器的信息輸出端及工作控制端、人體狀態參數采集器的采集信號輸出端、環境參數采集器的采集信號輸出端、環境參數調節器的工作控制輸出輸入端、調制解調器的數字信號輸出輸入端、天線測試器的測試輸出端、天線匹配器參數設置輸入端、轉接開關矩陣轉接狀態控制端分別與微處理系統的工作控制輸入輸出端相連接。
2.如權利要求I所述的ー種智能化礦山救生艙，其特征在于所述的天線選擇器中有一個專用天線ロ、ー個電纜外導體接ロ、一個光纜加強芯接ロ、三個分別對應于專用天線ロ、電纜外導體接ロ、光纜加強芯接ロ的干擾隔離器、三個分別對應于專用天線ロ、電纜外導體接ロ、光纜加強芯接ロ的天線匹配器，專用天線ロ與專用天線相連接，電纜外導體接ロ與通信電纜外導體相連接，光纜加強芯接ロ與光纜金屬加強芯相連接。
3.如權利要求I所述的ー種智能化礦山救生艙，其特征在于其中的人體狀態參數采集器中有ー個人體溫度傳感器、ー個血壓測試器、ー個心電測試器、ー個呼吸測試器，環境參數采集器中有一個環境溫度傳感器、ー個有毒氣體傳感器、ー個煙霧傳感器、ー個濕度傳感器、ー個水位傳感器、ー個氧氣傳感器，環境參數調節器中有一個供氧機、一個空調機、ー個排氣機、一個抽水機、ー個自動滅火機，人體溫度傳感器的信息米集輸出端及工作控制端、血壓測試器的信息采集輸出端及工作控制端、心電測試器的信息采集輸出端及工作控制端、呼吸測試器的信息采集輸出端及工作控制端、環境溫度傳感器的信息采集輸出端及エ作控制端、有毒氣體傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、煙霧傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、濕度傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、水位傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、氧氣傳感器的信息采集輸出端及工作控制端、供氧機工作控制端、空調機工作控制端、排氣機工作控制端、抽水機工作控制端、自動滅火機工作控制端分別與微處理系統的信息及工作控制輸入輸出端相連接。
4.如權利要求I或2所述的ー種智能化礦山救生艙，其特征在于所述的地下通信裝置中有一個甚低頻無線收發信機，所述的天線匹配器中有一個電調阻抗匹配器、ー個電調駐波比調諧器，轉接開關矩陣的合路端與甚低頻無線收發信機的天線接ロ相連接，甚低頻無線收發信機的信號輸入輸出端與一個調制解調器的模擬信號輸出輸入端相連接，電調阻抗匹配器及電調駐波比調諧器的工作參數設置端及特性參數輸出端分別與微處理系統的エ作控制輸入輸出端相連接。
5.如權利要求I所述的ー種智能化礦山救生艙，所述的地下通信裝置及地面通信裝置中包含光通信設備、電通信設備、其特征在于在地下通信裝置及地面通信裝置之間有ー根螺旋形光纖線路、一根螺旋形鋼絲外線，所述的地下通信裝置的光通信設備通過螺旋形光纖線路與地面通信裝置的光通信設備相連接，所述的地下通信裝置的電通信設備通過螺旋形鋼絲外線與地面通信裝置的電通信設備相連接。
6.如權利要求I所述的ー種智能化礦山救生艙，其特征在于有ー根鋼管，鋼管的一端與所述的救生艙的地下通信裝置的天線轉接器的外接天線ロ及超聲波換能器相連接，鋼管的另一端與地面通信裝置的天線接ロ端及超聲波換能器相連接。
專利摘要本實用新型介紹了一種智能化礦山救生艙，智能化礦山救生艙中設置有救生艙智能系統，救生艙智能系統由地下通信裝置、RFID讀取器、人體狀態參數采集器、環境參數采集器、環境參數調節器所構成，智能化救生艙中的地下通信裝置與地面通信裝置之間的雙向通信有較強的抗災性及抗破壞性，在災害事故發生時，智能化救生艙能夠通過其中的地下通信裝置與地面通信裝置之間保持通信，實時進行相關信息的雙向傳輸，并能自動進行環境參數的調節及方便外部遠程監控及救援，對避險人員提供較好的保護措施及救援條件，具有方便實用的特點。
文檔編號E21F17/18GK202467906SQ20122004918
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者耿直 申請人:耿直