一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，飞行器上安装多种参数监测传感器，实时采集井下搜救环境中的环境参数；在灾后搜救过程中飞行器不断通过人员位置信息采集模块，来获得被困人员位置数据；在确定被困位置后，通过语音通信模块建立语音通信链路，并进行音频数据播报和录入被困人员的音频数据；无线通信模块能够将搜救飞行器获得的各种信息上传至救援中心，以及接收救援中心发出的各种命令信息。在复杂的环境中，本装置能够在保障自身安全的同时，实现快速掌握井下灾区环境参数和搜索井下被困矿工的准确位置，建立与矿工的语音沟通渠道，便于指挥人员制定最终的施救方案。

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置
本技术涉及一种矿井灾变环境侦测的飞行器装置，具体涉及多信息融合技术、飞行器设计与控制方法和井下人员定位技术等。
技术介绍
当前，结合危险场合作业的机器人发展现状，将其核心技术移植到矿井灾后应急救援中，并根据井下灾变环境特点研制了部分特种机器人。现有的救援机器人多采用履带和螺旋桨作为移动方式，采用履带和螺旋桨的推进方式可以在复杂的条件下使机器人稳定前进，收集大量井下灾变环境信息。但是在井下发生瓦斯爆炸和火灾等事故后，井下环境复杂，如顶板垮塌、挂落的线缆等都会阻碍较大尺寸的机器人和无人机进入救援现场，且可能遇到随时掉落的物体和线缆的缠绕导致机器人故障和无人机的“炸机”。进而无法达到应急救援和快速探测灾变现场环境的目的。因此，研究灾变巷道自主保护的快速侦测飞行器是一个必须解决的难题。由于飞行器具有小型化、高机动性、便携性等特点，在井下发生事故后，可以迅速的将无人机送往巷道内。针对井下发生火灾或瓦斯爆炸等事故后，事故现场一般有毒有害物质浓度超标、氧气含量较低，救护队员难以到达相关区域进行抵近侦察、搜寻和救援。现有的履带式机器人因其本身结构限制，难以同一位置多角度、全方位摄影和侦测，而飞行器凭借其飞行特征可以很方便的完成该功能。通过预先在飞行器上安装多种智能传感器、网络摄像机、无线通信模块等设备，利用人员操作及自主避障系统可以躲避沿线上的障碍物，快速找到被困矿工准确位置。并将沿线探测到的环境参数和灾变现场环境参数通过无线通信系统传输到飞行器控制设备端，使专家及决策者利用得到的井下灾变环境数据做出救援方案及决策。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，解决现有应急救援技术中无法及时、准确的反映灾变现场的环境参数，无法为应急救援提供准确的井下被困人员的准确位置，以及无法与被困人员进行沟通信息，引导被困人员及时逃生。本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述的矿井灾变环境搜救装置包括飞行器、无线通信模块，以及井下工作人员随身携带的定位终端，所述飞行器通过无线通信模块连接救援中心，所述飞行器上安装有安全监测监控模块、人员位置信息采集模块；所述安全监测监控模块，通过无线通信模块与救援中心通信连接，用于对灾后巷道环境进行环境参数采集，并实时上传到救援中心，并控制飞行器的行进方向和行进路线；所述人员位置信息采集模块与定位终端通信连接，所述人员位置信息采集模块在搜救过程中向定位终端实时发送搜救信号，所述定位终端在接收到搜救信号后，发出搜救响应信号给人员位置信息采集模块，所述人员位置信息采集模块根据定位终端发出的搜救响应信号，实现对被困人员的准确定位，同时通过无线通信模块将被困人员的位置信息上传到救援中心，救援中心根据接收到的人员位置信息以及环境参数信息，向飞行器下达具体的搜救命令。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述安全监测监控模块，包括环境参数监测模块，以及避障模块，所述环境参数监测模块包括风速传感器、温度传感器、CO2传感器、瓦斯传感器、CO传感器和O2传感器，所述避障模块包括摄像设备和避障雷达。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述人员位置信息采集模块，包括距离测量模块、RFID射频定位模块和信号收发天线，所述距离测量模块用于测量所述飞行器与最近的定位终端之间的距离，所述RFID射频定位模块实现对井下被困人员所携带的定位终端的识别和对定位终端的位置进行定位，所述信号收发天线用于向定位终端发射搜救信号，以及接收定位终端发送的搜救响应信号。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述无线通信模块，通过实时连接到井下无线救援网络实现与救援中心的通信连接，使得所述飞行器能够将井下搜救现场获得的环境参数、图像数据和音频数据上传至救援中心，接收救援中心发送的搜救命令和音频数据。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述飞行器上安装有语音通信模块，所述语音通信模块在飞行器接收到定位终端发出的搜救响应信号后启动，并发出语音搜救播报，通过定位终端获取被困人员的音频响应信号，确认是否有幸存人员，通过无线通信模块将幸存人员的音频数据上传给救援中心，救援中心通过音频数据建立与矿工的语音沟通，制定施救方案。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述定位终端包括RFID射频识别电子标签和无线对讲终端。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述飞行器包括防护笼和飞行器本体，所述飞行器本体采用多旋翼飞行器，所述防护笼包括上防护笼和下防护笼，所述上防护笼包括上骨架和设置在上骨架上的若干个上部栅条，所述下防护笼包括下骨架和设置在下骨架上的若干个下部栅条，且所述上部栅条与所述下部栅条一一对应设置。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述上部栅条和下部栅条的一端均连接有固定块，另一端分别与上、下骨架焊接在一起，上部栅条和下部栅条均呈弧形，且所述上部栅条、下部栅条在上骨架、下骨架上均以设定方向均匀分布。进一步地，根据本技术所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，所述上骨架和下骨架上设有均匀分布的螺纹孔，且上骨架和下骨架上的螺纹孔一一对应设置，并用螺栓固定上防护笼、下防护笼，所述上骨架上开设有用于固定笼型飞行器的定位卡槽，且所述定位卡槽与上骨架保持水平，所述定位卡槽的内壁与所述笼型飞行器的动力模块的外侧壁均具有互补波纹状凸起。本技术的有益效果为：本技术在灾后人员无法进入井下现场时，通过飞行器搭载定位装置进入巷道，并探测被困矿工的具体位置和确定矿工位置和受困点具体环境特点，能够准确、快速地掌握井下被困人员的准确位置、实时采集事故周围的环境参数变化情况，实现矿井灾后快速救援的目的，尽可能减小灾后井下人员的伤亡。本技术结构简洁实用，易维护，可扩展性比传统飞行器更强，飞行器采用自带防护笼的保护结构，且能够实现随时拆卸功能，以及能够有效避免飞行器“炸机”和保护飞行器所携带的设备安全。本技术设置有语音通信模块，在确定被困人员的位置信息后，通过语音通信模块及时与被困人员进行信息沟通，建立与矿工的语音沟通渠道，便于指挥人员制定最终的施救方案，进一步减小人员伤亡。附图说明图1为本技术的一种笼型飞行器的矿井灾变环境搜救装置结构示意图。图2为本技术的飞行器本体结构示意图。图3为本技术的飞行器防护笼结构示意图。图4为本技术的飞行器上防护笼和下防护笼结构俯视图。图5为本技术的飞行器主控板结构示意图。图6为本技术的安全监测监控模块示意图。图7为本技术的装置搜救工作流程图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合4旋翼飞行器及相应的附图对本技术具体实施例和本技术技术方案进行清楚、完整地描述。所述的矿井灾变环境搜救装置包括飞行器、无线通信模块，以及井下工作人员随身携带的定位终端，所述飞行器通过无线通信模块连接救援中心，所述飞行器上安装有安全监测监控模块和人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，其特征在于：所述的矿井灾变环境搜救装置包括飞行器、无线通信模块，以及井下工作人员随身携带的定位终端，所述飞行器通过无线通信模块连接救援中心，所述飞行器上安装有安全监测监控模块、人员位置信息采集模块；所述安全监测监控模块，通过无线通信模块与救援中心通信连接，用于对灾后巷道环境进行环境参数采集，并实时上传到救援中心，控制飞行器的行进方向和行进路线；所述人员位置信息采集模块与定位终端通信连接，用于向定位终端实时发送搜救信号，接收定位终端发出的搜救响应信号，以及通过无线通信模块将被困人员的位置信息上传至救援中心，所述定位终端用于向人员位置信息采集模块发出搜救响应信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，其特征在于：所述的矿井灾变环境搜救装置包括飞行器、无线通信模块，以及井下工作人员随身携带的定位终端，所述飞行器通过无线通信模块连接救援中心，所述飞行器上安装有安全监测监控模块、人员位置信息采集模块；所述安全监测监控模块，通过无线通信模块与救援中心通信连接，用于对灾后巷道环境进行环境参数采集，并实时上传到救援中心，控制飞行器的行进方向和行进路线；所述人员位置信息采集模块与定位终端通信连接，用于向定位终端实时发送搜救信号，接收定位终端发出的搜救响应信号，以及通过无线通信模块将被困人员的位置信息上传至救援中心，所述定位终端用于向人员位置信息采集模块发出搜救响应信号。2.如权利要求1所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，其特征在于：所述安全监测监控模块，包括环境参数监测模块，以及避障模块，所述环境参数监测模块包括风速传感器、温度传感器、CO2传感器、瓦斯传感器、CO传感器和O2传感器，所述避障模块包括摄像设备和避障雷达。3.如权利要求1所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，其特征在于：所述人员位置信息采集模块，包括距离测量模块、RFID射频定位模块和信号收发天线，所述距离测量模块用于测量所述飞行器与最近的定位终端之间的距离，所述RFID射频定位模块实现对井下被困人员所携带的定位终端的识别和对定位终端的位置进行定位，所述信号收发天线用于向定位终端发射搜救信号，以及接收定位终端发送的搜救响应信号。4.如权利要求1所述的基于飞行器的矿井灾变环境搜救装置，其特征在于：所述无线通信模块，通过实时连接到井下无线救援网络实现与救援中心的通信连接，使得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙继平，范伟强，刘毅，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11