专利名称：矿用井下生命迹象探测系统及生命迹象定位标识装置的制作方法
技术领域：
矿用井下生命迹象探测系统及生命迹象定位标识装置技术领域[0001]本实用新型涉及井下定位及救援技术，具体涉及一种矿用井下生命探测系统；本实用新型还同时提供一种生命迹象定位标识装置。
背景技术：
[0002]为了开发各种蕴藏在地下的矿产，人们挖掘了非常复杂的矿井。井下作业非常危险，常常导致生命损失，为尽量减少人员伤亡，在发生事故时，需要迅速了解井下人员的生存状况。为此，现有技术已经提出了一些技术方案。[0003]例如，中国专利CN202017530U公开了一种煤矿井下生命探测机器人，包括煤矿井下生命探测机器人本体，在机器人本体上安装用于生命探测的生命探测雷达装置，该装置由生命探测雷达发射天线、生命探测雷达接收天线、生命探测雷达发射控制器、生命探测雷达接收控制器、生命探测雷达接收存储器、生命探测雷达数据转换器及生命探测雷达后端控制器组成。这种装置的问题在于，必须在发生事故后将其放入井下进行搜寻，而井下事故救援中，时间是关键因素，一旦错过救援黄金时间，救援成功率就会直线下降。因此，需要提供一种更为可靠和稳定的技术，以便以最快的速度探知井下作业人员在发生事故后的生存状况，以及所处的井下位置。实用新型内容[0004]本实用新型提供一种矿用井下生命探测系统，该探测系统能够在事故发生后，迅速向地面通报井下作业人员的生存状况乃至所处的位置。[0005]本实用新型同时提供一种用于上述矿用井下生命探测系统的生命迹象定位标识>J-U ρ α装直。[0006]本实用新型提供一种矿用井下生命迹象探测系统，包括[0007]由井下作业人员随身佩戴的生命迹象定位标识装置，包括生命迹象检测传感器和无线收发单元；所述生命迹象检测传感器检测安装该生命迹象定位标识装置的井下作业人员的生命特征；所述无线收发单元，接收所述生命迹象传感器的信号，以无线信号向外发射，该无线收发单元还发射该装置的身份标识码；[0008]若干个安装在井下的无线收发基站，这些无线收发基站能够接收所述生命迹象定位标识装置的无线发射单元发送的信号，以及转发接收到的信号；[0009]至少一个能够接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上的信号转换单元；[0010]能够接收来自井下的信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置、 并输出结果的控制中心。[0011]优选的，包括至少一个安装在井下、能够接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上供所述控制中心接收的信号转换单元。[0012]本实用新型同时提供一种生命迹象定位标识装置，包括[0013]至少一个检测佩戴者的生命特征，并转换为可传输的信号的生命迹象检测传感器；[0014]接收所述生命迹象检测传感器发送的信号，并将该信号以及该生命迹象定位标识装置的身份标识码等内容向外发送的无线收发单元。[0015]优选的，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器或者人体温度传感器中的一种或者几种。[0016]优选的，所述无线收发单元包括传感器信号转换单元、控制器、电源、无线射频接口和天线；[0017]所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将其转换为可以处理的标准信号；[0018]所述控制器接收所述传感器信号转换单元输出的标准信号，并将其和该控制器自身存储的生命迹象定位标识装置的身份标识码相组合，该控制器还接收所述无线射频接口传来的来自无线收发基站的内容，并能够根据该内容调整该生命迹象定位标识装置的工作状态；[0019]所述电源向该生命迹象定位标识装置提供电能；[0020]所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理；以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器；[0021]所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。[0022]优选的，包括指示灯，该指示灯通过点亮、熄灭两种状态，或者不同的点亮颜色，显示该装置所处的工作状态。[0023]优选的，所述电源为电池。[0024]优选的，该装置外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上。[0025]本实用新型提供的矿用井下生命探测系统，在每个井下作业人员身上佩戴生命迹象定位标识装置，该装置能够向外发射无线信号，由安装在井下的无线收发基站接收，通过无线收发基站的转发以及信号转换单元的转发，可以将每一个生命迹象定位标识装置获得的井下工作人员的生命特征数据以及身份标识码传递到井上，由井上控制中心根据这些信息判断井下人员的存活状态及其所在位置。[0026]本实用新型还同时提供一种生命迹象定位标识装置，该装置通过生命迹象检测传感器检测井下作业人员的生命特征，并通过无线收发单元将检测结果以及该装置的身份标识码向外发送。该装置供井下作业人员随身佩戴，可随时确定井下人员的生命状况和所处位置。
[0027]图I为本实用新型第一实施例提供的矿用井下生命探测系统的框图；[0028]图2为本实用新型第二实施例提供的生命迹象定位标识装置的框图。
具体实施方式
[0029]本实用新型第一实施例提供一种矿用井下生命探测系统。请参看图1，该图示出该矿用井下生命探测系统的框图。[0030]该矿用井下生命探测系统包括由每个井下人员佩戴的生命迹象定位标识装置I、 若干个无线收发基站2、至少一个信号转换单元3、以及位于井上的控制中心4。[0031]所述生命迹象定位标识装置I是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的装置，该装置需要紧贴人体佩戴，例如，外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上。[0032]请参看图2，该生命迹象定位标识装置I包括生命迹象检测传感器1-1和无线收发单元1-2。[0033]所述生命迹象检测传感器1-1为检测生命迹象的传感器，该传感器可以采用各种已知的便于从人体表面检测到人体的生命特征的传感器或者能够判断工作人员的活动状态的传感器。例如，采用陀螺传感器、血氧传感器或者体温传感器中的一种或者几种。这些传感器检测原理有所不同，但均能感知到人体生命特征并转换为电信号。[0034]所述无线收发单元1-2主要用于接收所述生命迹象检测传感器1-1的信号，以无线信号向外发射。同时，该无线收发单元1-2中应当具备信号转换功能，可将所述生命迹象检测传感器1-1传送的数据转换为合适的信号格式；该无线收发单元1-2还具有控制器，能够对自身的工作状态进行控制；当然，其核心功能是将生命迹象检测传感器1-1获得的信号通过无线方式向外发射。该无线收发单元1-2还应当存储有该生命迹象定位标识装置I 的身份标识码，在向外发送信号时，在信号中附加该装置的身份标识码，这样控制中心4才能够识别这些信号对应的井下作业人员。该无线收发单元1-2还能够接收外部的无线信号。[0035]所述无线收发基站2，为系统无线传输路径的中间环节，用于接收所述生命迹象定位标识装置的无线发射单元发送的信号，以及转发信号转换单元3发送来的信号。[0036]这些无线收发基站2均为矿用本安型无线收发基站，每个无线收发基站2的覆盖范围均受到矿井的布置方向和延伸范围的限制，因此其布置范围需要精心选择，确保无线收发的范围能够覆盖所有的作业面，以免出现无线传输的覆盖空白区；并且，在大多数情况下，一个作业位置可以被两个以上的无线收发基站2覆盖，这种安排的优点在于，能够避免事故发生时某些无线收发基站2被损坏导致的覆盖空白区；并且能够通过几个无线收发基站2的重叠区域更方便的确定井下作业人员的具体位置。各个无线收发基站2之间还可以采用接力传输的方式，确保信号能够传输到井上的控制中心。无线收发基站2的相互转发的关系还可以为来自生命迹象定位标识装置I的信号提供多种传递路径，起到信道备份效果O[0037]每个无线收发基站2均设置有身份标识码，通过该无线收发基站2转发的信号均带上了相应的身份标识码，这样，控制中心能够分别出信号来自哪一个无线收发基站2，从而推断井下作业人员所处的位置。进一步的，如前所述，对于覆盖范围较大的无线收发基站 2，可以利用无线收发基站2的覆盖范围的重叠区域确定某个具体的井下作业人员的具体位置。[0038]所述信号转换单元3，用于接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上。该信号转换单元3—般布置在矿井的上下通道的井口，相当于一个中继总站，将井下信号传到井上。根据情况，信号转换单元3可以采用不同的传输方式， 一般可以采用无线方式，在一些情况下可能需要采用有线方式。另外。信号转换单元3可能需要两个或者多个，分别布置在各个井口，这样，在发生事故后，若出现设备损毁，就能够有更多的备份信道。该信号转换单元3位于井下，同样需要采用矿用本安型信号转换设备。[0039]所述控制中心4，用于接收信号转换单元3的传来的井下信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置，并输出结果。该控制中心4位于井上，存储有各个生命迹象定位标识装置I的身份标识码和人员姓名的对应关系，每个无线收发基站2的发射覆盖范围与井下区域的对应关系等各种事故救援需要的相关数据，并提供人机接口界面，通过该控制中心4，井上的指挥人员就可以直接获得地下人员的生存状况以及所处井下作业位置等信息。其中包括根据来自不同无线收发基站2的数据以及不同的无线收发基站的覆盖范围的重叠位置，判定生命迹象定位标识装置佩戴者所在的区域。[0040]考虑到矿山发生井下事故时，救援的时间往往很长，对每个井下作业人员佩戴的生命迹象定位标识装置I要求有较长的工作时间，因此，希望该装置尽可能节电，甚至能够控制该装置的工作模式，使其仅仅在需要的时候进行工作，而在不需要工作时，可以不工作或者工作在节电的模式。[0041]为此，可使生命迹象定位标识装置I具有休眠工作状态，在休眠工作状态下，该装置不进行无线通讯，其传感器也不进行检测，当进入苏醒状态时，该生命迹象定位标识装置 I才进行检测以及与外界进行无线通讯；以下介绍两种可能的具体技术方案。[0042]第一种方案，生命迹象定位标识装置I包括休眠、苏醒两个工作状态。在休眠状态，该生命迹象定位标识装置I不进行任何工作，每隔一定时间，进入苏醒工作状态一次。 在该状态下，生命迹象定位标识装置I进行生命状态检测，并打开无线收发单元2进行双向通讯，包括将本地的检测结果和该装置自身的身份标识码发送出去，以及接收通过无线收发基站2转发过来的来自控制中心的指令，根据这些指令，该生命迹象定位标识装置I可以改变其工作周期。[0043]第二种方案，生命迹象定位标识装置I具有休眠、苏醒、苏醒_通讯三种工作状态。 大多数时间，该装置处于休眠状态下，隔一定时间间隔，例如I分钟，进入一次苏醒状态；此时，该生命迹象定位标识装置I通过无线收发单元1-2发送该生命迹象定位标识装置I的身份标识码；所述控制中心4能够定期收到某个作业人员佩戴的生命迹象定位标识装置I 发来的身份标识码，就可以明确该装置工作正常。同时，经过N个苏醒状态后，在下一个需要苏醒的时段，进入苏醒-通讯工作状态，该状态下，所述生命迹象定位标识装置I发送身份标识码后，立刻进入接收状态，并延时预定时长L ;若接收到控制中心4通过无线收发基站发来的要求双向通讯的指令，则进入双向通讯状态，此时，可以根据指令发送所述生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命特征信号，也可以根据双向通讯中接收的指令调整该装置的工作周期等；否则，则在延时时间结束后，重新开始休眠、苏醒、苏醒-通讯工作状态周期性交替的工作循环。[0044]在上述工作方式中，所述控制中心4可以根据需要向所述生命迹象定位标识装置 I发出指令，要求其改变工作模式。例如，可以间隔一定周期就向所述生命迹象定位标识装置I发送信号，要求其同时发送生命迹象检测传感器1-1检测获得的生命迹象信号，以便确定该传感器的工作状态。在发生事故时，则要求该生命迹象定位标识装置I在每一个苏醒周期都发送检测获得的生命迹象信号，在发生井下事故时，控制单元4可以改变生命迹象定位标识装置I的工作周期，以便随时检测人员生存情况和位置情况。[0045]本实用新型第二实施例同时提供一种生命迹象定位标识装置；该装置可用于上述第一实施例提供的矿用井下生命探测系统。[0046]请参看图2，该图示出，该生命迹象定位标识装置包括至少一个生命迹象检测传感器1-1、无线收发单元1-2 ;所述无线收发单元包括传感器信号转换单元1-2-1、控制器 1-2-2、电源1-2-3、指不灯1-2-4、无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6等[0047]所述生命迹象检测传感器1-1，用于检测佩戴者的生命特征，并转换为可传输的信号。具体可以采用陀螺传感器、血氧传感器或者人体温度传感器中的一种或者几种。[0048]陀螺传感器可以检测人身体的运动情况，当有呼吸、心跳、运动等动作时，贴附在人体表面的陀螺传感器的输出就会出现变化，说明佩戴者有生命迹象；若陀螺传感器的输出基本相同，则说明佩戴者可能已经出现问题。[0049]血氧传感器具有一个探头指套固定在井下作业人员的指端，使用波长660nm的红光和940nm的近红外光作为射入光源，测定通过手指的光传导强度，计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。这种传感器可以和井下人员佩戴的工作手套相结合。使用血氧传感器不仅可以检测生命迹象，还可以进一步掌握相关人员的身体状况。[0050]所述体温传感器，贴附在井下作业人员的身体表面，可以随时检测井下人员的体温，通过体温获知其生命状态。[0051]上述几种传感器可以采用一种，也可以采用两种或者三种，也可以采用其它类型的可探测生命状态的传感器。[0052]所述无线收发单元1-2用于接收所述生命迹象检测传感器发送的信号，并将该信号以及该生命迹象定位标识装置的识别码等内容向外发送；以及接收无线信号。该无线收发单元1-2还作为整个装置的控制元件，提供信息存储、工作方式控制和信号转换、计算等功能。图2也示出了该无线收发单元2的内部结构。[0053]如图2所示，该无线收发单元2包括传感器信号转换单元1-2-1、控制器1_2_2、电源1_2_3、指不灯1-2-4、无线射频接口 1-2-5和天线1-2-6。[0054]所述传感器信号转换单元1-2-1，接收所述生命迹象检测传感器1-1输出的信号， 并将其转换为可以处理的标准信号。[0055]所述控制器1-2-2为核心控制器件，接收所述传感器信号转换单元1-2-1输出的标准信号，并将其和该控制器1-2-2自身存储的身份标识码相组合，该控制器还接收所述无线射频接口 1-2-5传来的控制中心通过无线收发基站发来的指令，并能够根据该内容调整该生命迹象定位标识装置的工作。[0056]所述电源1-2-3向该生命迹象定位标识装置提供电能；一般为纽扣电池。[0057]所述指示灯1-2-4为该装置的工作状态提供指示，以便佩戴者及时发现问题。该指示灯采用点亮或者熄灭表明其所处的工作状态，或者采用点亮时的不同颜色表明其所处的不同工作状态。上述两种表示方法也可以同时使用。[0058]所述无线射频接口 1-2-5接收控制器1-2-2输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理。该无线射频接口 1-2-5也接收所述天线1-2-6发送来的信号，并将其解调后传递给所述控制器1-2-2。[0059]所述天线1-2-6用于向外发射无线信号和接收无线信号，该天线1-2-6宜采用内置式天线，也不排除采用外置式天线。例如，该生命迹象定位标识装置作为安全帽的一部分时，就可以在安全帽上树立一个外置式天线。[0060]所述生命迹象定位标识装置I是由井下作业人员随身佩戴的轻巧的装置，该装置需要紧贴人体佩戴，例如，外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者设置在井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上。上述生命迹象定位标识装置整体尺寸可以很小，便于贴附在人体表面或者由相关人员佩戴。为了便于贴附或者佩戴，可以综合考虑所使用的生命迹象检测传感器1-1的使用要求，采用合适的形式，例如，采用血氧传感器的，就可以和工作手套一起使用。[0061]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种矿用井下生命迹象探测系统，其特征在于，包括由井下作业人员随身佩戴的生命迹象定位标识装置，包括生命迹象检测传感器和无线收发单元；所述生命迹象检测传感器检测安装该生命迹象定位标识装置的井下作业人员的生命特征；所述无线收发单元，接收所述生命迹象传感器的信号，以无线信号向外发射，该无线收发单元还发射该装置的身份标识码；若干个安装在井下的无线收发基站，这些无线收发基站能够接收所述生命迹象定位标识装置的无线发射单元发送的信号，以及转发接收到的信号；能够接收来自井下的信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置、并输出结果的控制中心。
2.根据权利要求I所述的矿用井下生命迹象探测系统，其特征在于，包括至少一个安装在井下、能够接收所述无线收发基站发送的信号并将其通过无线或者有线方式发送到井上供所述控制中心接收的信号转换单元。
3.一种生命迹象定位标识装置，其特征在于，包括至少一个检测佩戴者的生命特征，并转换为可传输的信号的生命迹象检测传感器；接收所述生命迹象检测传感器发送的信号，并将该信号以及该生命迹象定位标识装置的身份标识码等内容向外发送的无线收发单元。
4.根据权利要求3所述的生命迹象定位标识装置，其特征在于，所述生命迹象检测传感器为陀螺传感器、血氧传感器或者人体温度传感器中的一种或者几种。
5.根据权利要求3所述的生命迹象定位标识装置，其特征在于，所述无线收发单元包括传感器信号转换单元、控制器、电源、无线射频接口和天线；所述传感器信号转换单元接收所述生命迹象检测传感器的信号，并将其转换为可以处理的标准信号；所述控制器接收所述传感器信号转换单元输出的标准信号，并将其和该控制器自身存储的生命迹象定位标识装置的身份标识码相组合，该控制器还接收所述无线射频接口传来的来自无线收发基站的内容，并能够根据该内容调整该生命迹象定位标识装置的工作状态；所述电源向该生命迹象定位标识装置提供电能；所述无线射频接口接收控制器输出的需要发射的信号，并对其进行发射前的调制处理；以及接收来自天线的外界信号，将其解调后发送给控制器；所述天线用于向外发射无线信号，以及接收外界的无线信号。
6.根据权利要求5所述的生命迹象定位标识装置，其特征在于，包括指示灯，该指示灯通过点亮、熄灭两种状态，或者不同的点亮颜色，显示该装置所处的工作状态。
7.根据权利要求5所述的生命迹象定位标识装置，其特征在于，所述电源为电池。
8.根据权利要求3所述的生命迹象定位标识装置，其特征在于，该装置外形形似腕表佩戴在手腕上，或者类似止血贴通过粘力贴附在身体表面；或者结合井下工作人员需要随时佩戴的手套制成手套形状，由井下作业人员随时佩戴；或者粘贴到井下工作人员的帽子上；或者佩戴在井下人员的腰带上。
专利摘要本实用新型提供一种矿用井下生命迹象探测系统及生命迹象定位标识装置。其中，矿用井下生命迹象探测系统，包括由井下作业人员随身佩戴的生命迹象定位标识装置、若干个安装在井下的无线收发基站、能够接收来自井下的信号，对其进行解读，分析井下人员的存活状况和所处位置、并输出结果的控制中心。本实用新型同时提供一种生命迹象定位标识装置，包括至少一个检测佩戴者的生命特征，并转换为可传输的信号的生命迹象检测传感器；以及接收所述生命迹象检测传感器发送的信号，并将该信号以及该生命迹象定位标识装置的身份标识码等内容向外发送的无线收发单元。本实用新型提供的矿用井下生命探测系统和生命迹象定位标识装置，能够快速反应井下人员的生存状况和位置，为井下救援提供有力的信息支持。
文档编号A61B5/145GK202745923SQ20122037873
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者马永 申请人:北京圣博亚科技有限公司