一种矿工安全头盔制造技术

本实用新型专利技术涉及一种矿工安全头盔，在头盔内设置有无线传感器节点和视频监测模块：无线传感器节点，与地面监控中心通过ZigBee网络连接，实现人员定位，无线传感器节点包括采集模块、电源模块、CC2430器件模块和无线收发模块，采集模块输出端连接CC2430器件模块，CC2430器件模块与无线收发模块连接通信，电源模块为采集模块、CC2430器件模块以及无线收发模块供电；视频监测模块，与地面监控中心通过WiFi网络连接。本实用新型专利技术利用煤矿头盔的移动方便、重量轻的矿灯锂电池，在头盔上集成多种传感器，采用无线通信方式搭建新型的矿工智能头盔，实现煤矿井下环境参数采集、人员定位和视频监控等功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及井下安全领域，具体涉及一种矿工安全头盔。
技术介绍
目前大多煤矿安全监控系统还采用有线定点的监控方式，监控点没办法布设到实际作业现场，导致信息采集滞后，没办法实时反应矿工所处位置的环境信息，同时井上与井下之间信息通信孤立，地面监控中心无法实时监控井下情况。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种实现煤矿井下环境参数采集、人员定位和视频监控等功能的矿工安全头盔。为实现上述目的，本技术公开了如下技术方案：一种矿工安全头盔，在头盔内设置有无线传感器节点和视频监测模块：无线传感器节点，与地面监控中心通过ZigBee网络连接，并在ZigBee网络中利用已知节点推算出自身的位置信息，实现人员定位，无线传感器节点包括采集模块、电源模块、CC2430器件模块和无线收发模块，采集模块输出端连接CC2430器件模块，CC2430器件模块与无线收发模块连接通信，电源模块为采集模块、CC2430器件模块以及无线收发模块供电；视频监测模块，与地面监控中心通过WiFi网络连接，视频监测模块包括处理器模块以及连接在处理器模块上的音视频采集模块、存储器模块、电源模块和扩展模块。进一步的，所述采集模块采集环境参数信息，通过包括但不限于如下传感器：温度传感器、湿度传感器、瓦斯传感器实现环境参数信息的采集。进一步的，所述音频采集通过麦克风实现，并通过WiFi网络实现与地面监控的语音交流；视频采集通过摄像头实现，通过压缩编码，并通过WiFi网络上传会井上监控中心，实现视频监视。进一步的，所述环境参数采集、人员定位采用CC2430控制器，视频采集模块采用TMS320DM365控制器。进一步的，所述视频采集模块采用OV9650摄像头采集视频图像，通过VPFE接口连接到控制器；音频采集模块采用I2S接口将耳麦连接到控制器。进一步的，所述存储器模块包括两个外部存储器，分别是DDR2SDRAM和NANDFLASH，两个存储器分别接在控制器的同步外部存储器接口SEMIF和异步外部存储器接口AEMIF。进一步的，所述视频监测模块的电源模块所采用的电源芯片为TPS65053。进一步的，所述扩展模块包括但不限于连接WiFi通信模块的USB模块、以太网接口以及JTAG调试模块。本技术公开的一种矿工安全头盔，具有以下有益效果：利用煤矿头盔的移动方便、重量轻的矿灯锂电池，在头盔上集成多种传感器，采用无线通信方式搭建新型的矿工智能头盔，实现煤矿井下环境参数采集、人员定位和视频监控等功能。附图说明图1是无线传感器节点硬件设计框图图2是CC2430片上系统图，图3是无线收发模块CC2591与CC2430片上系统应用连接图，图4是温湿度传感器SHT11与CC2430片上系统应用连接图，图5是瓦斯传感器的应用连接图，图6是电源模块电路图，图7是视频模块硬件结构图。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本技术作进一步描述。见图1，本技术公开的一种矿工安全头盔，在头盔内设置有无线传感器节点和视频监测模块：无线传感器节点，与地面监控中心通过ZigBee网络连接，并在ZigBee网络中利用已知节点推算出自身的位置信息，实现人员定位，无线传感器节点包括采集模块、电源模块、CC2430器件模块和无线收发模块，采集模块输出端连接CC2430器件模块，CC2430器件模块与无线收发模块连接通信，电源模块为采集模块、CC2430器件模块以及无线收发模块供电；视频监测模块，与地面监控中心通过WiFi网络连接，视频监测模块包括处理器模块以及连接在处理器模块上的音视频采集模块、存储器模块、电源模块和扩展模块。本实施例中，所述采集模块采集环境参数信息，通过包括但不限于如下传感器：温度传感器、湿度传感器、瓦斯传感器实现环境参数信息的采集。本实施例中，所述音频采集通过麦克风实现，并通过WiFi网络实现与地面监控的语音交流；视频采集通过摄像头实现，通过压缩编码，并通过WiFi网络上传会井上监控中心，实现视频监视。本实施例中，所述环境参数采集、人员定位采用CC2430控制器，视频采集模块采用TMS320DM365控制器。本实施例中，所述视频采集模块采用OV9650摄像头采集视频图像，通过VPFE接口连接到控制器；音频采集模块采用I2S接口将耳麦连接到控制器。本实施例中，所述存储器模块包括两个外部存储器，分别是DDR2SDRAM和NANDFLASH，两个存储器分别接在控制器的同步外部存储器接口SEMIF和异步外部存储器接口AEMIF。本实施例中，所述视频监测模块的电源模块所采用的电源芯片为TPS65053。本实施例中，所述扩展模块包括但不限于连接WiFi通信模块的USB模块、以太网接口以及JTAG调试模块。本技术利用煤矿头盔的移动方便、重量轻的矿灯锂电池，在头盔上集成多种传感器，采用无线通信方式搭建新型的矿工智能头盔，实现煤矿井下环境参数采集、人员定位和视频监控等功能。本技术采用了ZigBee和WiFi相结合的通信方案。利用ZigBee建立无线传感器网络，实时采集环境参数和定位井下人员位置。完成了智能头盔传感器节点的硬件设计，包括CC2430控制电路、环境参数采集电路、天线设计、电源管理电路和无线前端设计。基于ARM+DSP视频监控方案的特点，完成了基于DAM365的视频监控模块的设计。在矿工佩戴的安全头盔上嵌入数据采集单位，包括无线传感器节点和视频监控模块。无线传感器节点采集的信息包括温度、湿度和瓦斯浓度等环境参数，以及在ZigBee网络中利用已知节点推算出的自身的位置信息，并将环境参数信息和位置信息利用ZigBee网络上传回地面监控中心；而视频监控模块采集的信息包括视频图像采集和语音信息采集，麦克风采集井下班长的语音信息，并通过WiFi网络实现与地面监控的语音交流，同时摄像头采集视频图像，通过压缩编码，并通过WiFi上传回井上监控中心，实现视频监视。图3是本技术的无线收发模块CC2591与CC2430片上系统应用连接图，接收与发送图相同。图5是瓦斯传感器的应用连接图，MJC4/3.0L瓦斯传感器的输出电压信号是模拟量，并且是毫伏级的电压信号，它必须经过放大电路和A/D转换后才能连接到CC2430片上，为了提高系统的精度，放大器应该选择具有差动输入，且性能比较稳定的器件。这里选用ANALOGDEVICES公司生产的AD623放大芯片。本技术选用P0.0口作为A/D转换的接口。图7是视频模块硬件结构图。包括：(1)处理器模块以TMS320DM365片上系统为核心，外扩简单的外围电路，主要是协调整个系统的工作，包括对视频图像预处理以及编解码，本地存储音视频文件，网络传输视频流，同时负责处理上下位之间的指令，比如接收上位机的控制命令，可以对摄像机的进行调焦等。(2)音视频采集模块视频监控模块利用OV9650摄像头采集视频图像，它是一款CMOS传感器，可直接通过VPFE接口接到控制器。由于语音通信需要用到耳机和麦克风，因此本技术通过I2S接口将耳麦连接到DM365。虽然CCD摄像头成像质量比较高，分辨率较高，但是价格比CMOS昂贵，同时VPEE能够解决CMOS性能不足的问题，它能够直接接收CMOS传感器传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿工安全头盔，其特征在于，在头盔内设置有无线传感器节点和视频监测模块：无线传感器节点，与地面监控中心通过ZigBee网络连接，并在ZigBee网络中利用已知节点推算出自身的位置信息，实现人员定位，无线传感器节点包括采集模块、电源模块、CC2430器件模块和无线收发模块，采集模块输出端连接CC2430器件模块，CC2430器件模块与无线收发模块连接通信，电源模块为采集模块、CC2430器件模块以及无线收发模块供电；视频监测模块，与地面监控中心通过WiFi网络连接，视频监测模块包括处理器模块以及连接在处理器模块上的音视频采集模块、存储器模块、电源模块和扩展模块。

【技术特征摘要】
1.一种矿工安全头盔，其特征在于，在头盔内设置有无线传感器节点和视频监测模块：无线传感器节点，与地面监控中心通过ZigBee网络连接，并在ZigBee网络中利用已知节点推算出自身的位置信息，实现人员定位，无线传感器节点包括采集模块、电源模块、CC2430器件模块和无线收发模块，采集模块输出端连接CC2430器件模块，CC2430器件模块与无线收发模块连接通信，电源模块为采集模块、CC2430器件模块以及无线收发模块供电；视频监测模块，与地面监控中心通过WiFi网络连接，视频监测模块包括处理器模块以及连接在处理器模块上的音视频采集模块、存储器模块、电源模块和扩展模块。2.根据权利要求1所述的一种矿工安全头盔，其特征在于，所述采集模块采集环境参数信息，通过包括但不限于如下传感器：温度传感器、湿度传感器、瓦斯传感器实现环境参数信息的采集。3.根据权利要求2所述的一种矿工安全头盔，其特征在于，所述音视频采集模块的音频采集通过麦克风实现，并通过WiFi网络实现与地面监控的语音交流；视频采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：昝宏洋，吴震，王仁君，刘迷，李欢，李阳，张力玮，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61