专利名称：一种智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及安全防护技术领域，更具体地说，涉及一种智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法。
背景技术：
矿工帽是矿工必不可少的安全设备之一，现有的矿工帽的作用主要有两点第一， 在作业、行走时用于照明；第二，防止头部被砸伤或碰撞。但是，随着电子及通讯技术的发展，现有的矿工帽已不再能满足人们的使用需求，其存在以下缺点第一，不能对井下的瓦斯气体的含量进行实时检测，并在瓦斯气体的含量超标时产生报警指示；第二，没有设置通讯装置，在矿工被困在井下时不能与井外进行通讯联络，不利于救援；第三，没有设置身份识别装置，不便于对井下作业的矿工进行身份识别及管理。另外，现有的矿工监控管理方式，也只是单一的人工管理，且井下与井外通讯不畅，若井下的瓦斯气体的含量超标，井外并不能及时获取到该信息，从而不能及时进行处理，以造成安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中上述不能对井下瓦斯气体的含量进行实时检测并产生报警指示、没有设置通讯装置以不能与井外及时通讯的缺陷，提供一种能井下对瓦斯气体的含量进行实时检测并产生报警指示、设置有通讯装置以能与井外通讯联络的智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是构造一种智能矿工帽，其包括帽体，所述帽体前部设有照明装置，所述帽体上还设有监控装置，所述监控装置包括用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据的传感器单元；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号的第一控制单元；在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示的第一报警单元；将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心、并与外部控制中心进行无线语音通讯的第一无线通讯单元；所述传感器单元、第一控制单元、第一报警单元依次电气连接，第一无线通讯单元与第一控制单元电气连接。本发明所述的智能矿工帽，所述监控装置还包括与第一控制单元电气连接的、通过外部读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份的电子标签。本发明所述的智能矿工帽，第一报警控制信号经第一无线通讯单元发送至外部控
4制中心。本发明所述的智能矿工帽，第一无线通讯单元包括无线接收器、发射器、受话器和扬声器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是构造一种矿工监控管理系统， 其包括智能矿工帽及控制中心，所述智能矿工帽及控制中心之间采用无线通讯模式；所述智能矿工帽上设有监控装置，所述监控装置包括用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据的传感器单元；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号的第一控制单元；在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示的第一报警单元；将所述瓦斯气体含量数据发送至所述控制中心、并与所述控制中心进行无线语音通讯的第一无线通讯单元；所述传感器单元、第一控制单元、第一报警单元依次电气连接，第一无线通讯单元与第一控制单元电气连接；所述控制中心包括接收第一无线通讯单元发送的所述瓦斯气体含量数据、并与所述智能矿工帽进行无线语音通讯的第二无线通讯单元；对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断、并在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值时产生第二报警控制信号的第二控制单元；在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示的第二报警单元；第二无线通讯单元、第二控制单元和第二报警单元依次电气连接。本发明所述的矿工监控管理系统，所述矿工监控管理系统还包括与所述控制中心电气连接、设置在矿井通道口处的读卡器。本发明所述的矿工监控管理系统，所述智能矿工帽上设有通过所述读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份的电子标签，所述电子标签与第一控制单元电气连接。本发明所述的矿工监控管理系统，第一报警控制信号经第一无线通讯单元、第二无线通讯单元发送至第二控制单元，第二控制单元在接收到第一报警控制信号时控制第二报警单元产生第三报警提示。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是构造一种矿工监控管理系统的实现方法，所述矿工监控管理系统包括智能矿工帽及控制中心，所述智能矿工帽及控制中心之间采用无线通讯模式；所述智能矿工帽的实现步骤包括对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号；在接收到第一报警控制信号时产生第一报警提示；将所述瓦斯气体含量数据发送至所述控制中心；所述控制中心的实现步骤包括
接收所述瓦斯气体含量数据；对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断、并在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值时产生第二报警控制信号；在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示；所述智能矿工帽与所述控制中心之间进行无线语音通讯。本发明所述的矿工监控管理系统的实现方法，其特征在于，在矿井通道口处设置与所述控制中心电气连接的读卡器，在所述智能矿工帽上设置电子标签，通过所述读卡器读取存储在电子标签内部的标识信息来识别矿工身份。实施本发明的智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法，具有以下有益效果第一，智能矿工帽的传感器单元对井下的瓦斯气体的含量进行实时监测获得瓦斯气体含量数据，第一控制单元在瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时控制第一报警单元产生第一报警指示，同时，该瓦斯气体含量数据由第一无线通讯单元发送至控制中心；第二，万一矿工被困在井下，将可通过智能矿工帽与控制中心上设有的无线通讯单元进行语音对话，方便救援；第三在智能矿工帽上设置电子标签，可通过该电子标签对井下作业的矿工的身份进行识别，以便于统计和管理。总之，本发明的智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法不仅可在矿难事故时减少人员的伤亡，还可为营救生命赢得时间。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明智能矿工帽的结构示意图；图2是本发明智能矿工帽的监控装置的第一实施例的方框图；图3是本发明智能矿工帽的监控装置的第二实施例的方框图；图4是本发明矿工监控管理系统的一实施例的方框图；图5是本发明矿工监控管理系统的实现方法的一实施例的流程具体实施例方式如图1所示，是本发明智能矿工帽1的结构示意图。本发明的智能矿工帽1包括帽体，所述帽体前部设有照明装置10，所述帽体上还设有监控装置20。监控装置20包括传感器单元、第一控制单元、第一报警单元和第一无线通讯单元，第一无线通讯单元包括无线接收器、发射器、受话器和扬声器。具体地，传感器单元和报警单元需设置在帽体的外部，无线接收器和发射器也需设置在帽体的外部。优选地，无线接收器和发射器采用天线，以设置在帽体的顶部为最佳，当然，也可设置在帽体的其它部位，以能有效地实现无线接收和无线发射为依据。本发明中，传感器单元选用检测井内空气中瓦斯气体的含量的测量装置。如图2所示，是本发明智能矿工帽的监控装置的第一实施例的方框图。本第一实施例中，监控装置20包括传感器单元21、第一控制单元22、第一报警单元23和第一无线通讯单元对，传感器单元21、第一控制单元22、第一报警单元23依次电气连接，第一无线通讯单元M与第一控制单元22电气连接。传感器单元21用于井内对空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据。第一控制单元22在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号。第一报警单元23在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示。第一无线通讯单元M将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心、并与外部控制中心进行无线语音通讯。优选地，第一控制单元22在产生第一报警控制信号时，控制第一无线通讯单元M 将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心。当然，也可在第一控制单元22产生第一报警控制信号后的一定时间内，控制第一无线通讯单元M将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心。另外，将第一报警控制信号经第一无线通讯单元M发送至外部控制中心，外部控制中心将可依据该第一报警控制信号产生报警指示，以提醒在井外的安全管理人员井下的瓦斯气体含量数据已大于第一设定阈值，以进行应急准备或和必要的安全措施。如图3所示，是本发明智能矿工帽的监控装置的第二实施例的方框图。本第二实施例的监控装置20与图2所示的第一实施例的监控装置20的区别在于所述监控装置20 还包括与第一控制单元22电气连接的、通过外部读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份的电子标签25。当然，所述标识信息可存贮在监控装置20的一存贮装置中。若在矿井通道口处设置读卡器，该读卡器与外部控制中心电气连接，当矿工经过该矿井通道口处，所述读卡器将读取存储在电子标签25内部的标识信息来识别矿工身份， 且将包含矿工身份的相关信息发送至外部控制中心，于是，可对已进入矿井内的矿工身份及数量等进行统计，有利于监控管理。如图4所示，是本发明矿工监控管理系统的一实施例的方框图。本发明的矿工监控管理系统包括智能矿工帽1及控制中心2，智能矿工帽1的数量可为一个或多个，智能矿工帽1及控制中心2之间采用无线通讯模式。智能矿工帽1上设有监控装置20，监控装置20包括传感器单元21、第一控制单元 22、第一报警单元23和第一无线通讯单元对，传感器单元21、第一控制单元22、第一报警单元23依次电气连接，第一无线通讯单元M与第一控制单元22电气连接。监控装置20还包括与第一控制单元22电气连接的电子标签25。传感器单元21用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据。第一控制单元22在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号。第一报警单元23在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示。第一无线通讯单元M将所述瓦斯气体含量数据发送至所述控制中心2、并与所述控制中心2进行无线语音通讯。电子标签25通过外部读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份。控制中心2包括第二控制单元32、第二报警单元33和第二无线通讯单元31，第二无线通讯单元31、第二控制单元32和第二报警单元33依次电气连接。第二无线通讯单元 31接收第一无线通讯单元对发送的所述瓦斯气体含量数据、并与所述智能矿工帽1进行无线语音通讯。第二控制单元32对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断、并在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值时产生第二报警控制信号。第二报警单元33在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示。第一通讯单元和第二通讯单元均包括无线接收器、发射器、受话器和扬声器。另外，控制中心2还可设有与第二控制单元32电气连接的显示器，用于对矿工身份、瓦斯气体含量数据等进行显示。控制中心2还可设有与第二控制单元32电气连接的用户操作界面，通过该用户操作界面对第二设定阈值进行设置，甚至对第一设定阈值进行设定。进一步地，将第一报警控制信号经第一无线通讯单元对、第二无线通讯单元31发送至第二控制单元32，第二控制单元32在接收到该第一报警控制信号时控制第二报警单元33产生第三报警提示，以提醒在井外的安全管理人员井下的瓦斯气体含量数据已大于第一设定阈值，以进行应急准备和必要的安全措施。如5所示，是本发明矿工监控管理系统的实现方法的一实施例的流程图。所述矿工监控管理系统包括智能矿工帽及控制中心，智能矿工帽及控制中心之间采用无线通讯模式；所述智能矿工帽的实现步骤包括步骤Sl 对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据， 进入步骤S2 ；步骤S2 将所述瓦斯气体含量数据与第一设定阈值进行比较，若所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值，进入步骤S3 ；若所述瓦斯气体含量数据不大于第一设定阈值， 继续本步骤S2 ；步骤S3 产生第一报警控制信号，进入步骤S4和步骤S5 ；步骤S4 在接收到第一报警控制信号时产生第一报警提示；步骤S5 将所述瓦斯气体含量数据发送至控制中心；所述控制中心的实现步骤包括步骤S6 接收所述瓦斯气体含量数据；步骤S7 对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断，若在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值，进入步骤S8;若所述瓦斯气体含量数据不大于第二设定阈值，继续步骤 S7进行判断；步骤S8 产生第二报警控制信号，进入步骤S9 ；步骤S9 在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示，进入步骤SlO ；步骤SlO 智能矿工帽与控制中心之间进行无线语音通讯，即在井外的安全管理人员可与矿工直接进行对话，从而获取到井下的信息以指导矿工进行安全求生等等。进一步地，在矿井通道口处设置有与控制中心电气连接的读卡器，在智能矿工帽上设置电子标签，于是，在步骤Sl前，即在经过矿井通道口时，可通过读卡器读取存储在电子标签内部的标识信息来识别矿工身份，从而对已进入矿井内的矿工身份及数量等进行统计，更方便监控管理。进一步地，在步骤S3后，可将第一报警控制信号发送至控制中心，控制中心在接收到第一报警控制信号时将产生第三报警提示，以提醒在井外的安全管理人员井下的瓦斯气体含量数据已大于第一设定阈值，以进行应急准备或操作。本发明中，第一设定阈值小于第二设定阈值。
本发明中，所述智能矿工帽与控制中心之间的无线通信模式包括CDMA、GSM和3G 等，具体可依据实际经济成本和应用环境进行选择。综上，智能矿工帽在瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警指示， 并将该瓦斯气体含量数据发送至控制中心，万一矿工被困在井下，将可通过智能矿工帽与控制中心上设有的无线通讯单元进行语音对话，方便救援；另外，在智能矿工帽上设置电子标签，可通过该电子标签对矿工的身份进行识别，以便于统计。总之，本发明的智能矿工帽、 矿工监控管理系统及其实现方法不仅可有效减少矿难事故时人员的伤亡，还可为营救生命赢得时间。以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种智能矿工帽，包括帽体，所述帽体前部设有照明装置，其特征在于，所述帽体上还设有监控装置，所述监控装置包括用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据的传感器单元；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号的第一控制单元；在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示的第一报警单元； 将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心、并与外部控制中心进行无线语音通讯的第一无线通讯单元；所述传感器单元、第一控制单元、第一报警单元依次电气连接，第一无线通讯单元与第一控制单元电气连接。
2.根据权利要求1所述的智能矿工帽，其特征在于，所述监控装置还包括与第一控制单元电气连接的、通过外部读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份的电子标签。
3.根据权利要求1所述的智能矿工帽，其特征在于，第一报警控制信号经第一无线通讯单元发送至外部控制中心。
4.根据权利要求1所述的智能矿工帽，其特征在于，第一无线通讯单元包括无线接收器、发射器、受话器和扬声器。
5.一种矿工监控管理系统，其特征在于，包括智能矿工帽及控制中心，所述智能矿工帽及控制中心之间采用无线通讯模式；所述智能矿工帽上设有监控装置，所述监控装置包括用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据的传感器单元；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号的第一控制单元；在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示的第一报警单元； 将所述瓦斯气体含量数据发送至所述控制中心、并与所述控制中心进行无线语音通讯的第一无线通讯单元；所述传感器单元、第一控制单元、第一报警单元依次电气连接，第一无线通讯单元与第一控制单元电气连接； 所述控制中心包括接收第一无线通讯单元发送的所述瓦斯气体含量数据、并与所述智能矿工帽进行无线语音通讯的第二无线通讯单元；对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断、并在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值时产生第二报警控制信号的第二控制单元；在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示的第二报警单元； 第二无线通讯单元、第二控制单元和第二报警单元依次电气连接。
6.根据权利要求5所述的矿工监控管理系统，其特征在于，所述矿工监控管理系统还包括与所述控制中心电气连接、设置在矿井通道口处的读卡器。
7.根据权利要求6所述的矿工监控管理系统，其特征在于，所述智能矿工帽上设有通过所述读卡器读取存储在内部的标识信息来识别矿工身份的电子标签，所述电子标签与第一控制单元电气连接。
8.根据权利要求5所述的矿工监控管理系统，其特征在于，第一报警控制信号经第一无线通讯单元、第二无线通讯单元发送至第二控制单元，第二控制单元在接收到第一报警控制信号时控制第二报警单元产生第三报警提示。
9.一种矿工监控管理系统的实现方法，其特征在于，所述矿工监控管理系统包括智能矿工帽及控制中心，所述智能矿工帽及控制中心之间采用无线通讯模式；所述智能矿工帽的实现步骤包括对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据； 在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号； 在接收到第一报警控制信号时产生第一报警提示； 将所述瓦斯气体含量数据发送至所述控制中心； 所述控制中心的实现步骤包括 接收所述瓦斯气体含量数据；对所述瓦斯气体含量数据进行分析判断、并在所述瓦斯气体含量数据大于第二设定阈值时产生第二报警控制信号；在接收到第二报警控制信号时产生第二报警提示； 所述智能矿工帽与所述控制中心之间进行无线语音通讯。
10.根据权利要求9所述的矿工监控管理系统的实现方法，其特征在于，在矿井通道口处设置与所述控制中心电气连接的读卡器，在所述智能矿工帽上设置电子标签，通过所述读卡器读取存储在电子标签内部的标识信息来识别矿工身份。
全文摘要
本发明涉及一种智能矿工帽、矿工监控管理系统及其实现方法。本智能矿工帽包括帽体，所述帽体前部设有照明装置，还设有监控装置，所述监控装置包括用于对井内空气中瓦斯气体的含量进行实时检测以获得瓦斯气体含量数据的传感器单元；在所述瓦斯气体含量数据大于第一设定阈值时产生第一报警控制信号的第一控制单元；在接收到第一报警控制信号时启动以产生第一报警提示的第一报警单元；将所述瓦斯气体含量数据发送至外部控制中心、并与外部控制中心进行无线语音通讯的第一无线通讯单元。本智能矿工帽可对井下的瓦斯气体的含量进行实时监测并产生报警指示，万一矿工被困在井下，可通过智能矿工帽与控制中心进行语音对话及矿工身份识别，便于救援。
文档编号G05B19/418GK102314164SQ20101021824
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者杜江, 颜全生 申请人:深圳职业技术学院