煤矿井下用安全监测智能头盔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种煤矿井下用安全监测智能头盔，其包括头盔本体，所述头盔本体的顶部设有向头盔本体内通风的通风装置，所述通风装置包括设置在所述外壳体顶部的呈环状的凸起，以及设置在所述凸起顶部的顶盖，所述凸起与顶盖扣合形成通风腔体，所述通风腔体内设有风机，所述顶盖上设有用于驱动所述风机工作的驱动器；所述头盔本体上还设有控制器以及与所述控制器连接的用于采集矿井下环境信息的环境信息采集模块、用于采集音视频信息的音视频模块、用于采集人员位置信息的人员定位模块和用于报警的声光报警模块，所述控制器用于获取所述根据所述环境信息、音视频信息和位置信息进行预处理后通过无线通信模块发送至路由节点。

Intelligent helmet for safety monitoring in coal mine

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下用安全监测智能头盔
本技术涉及一种煤矿井下用安全监测智能头盔。
技术介绍
能源是经济社会发展的基础，同时也是影响经济社会发展的主要因素。煤炭是我国主要能源，约占一次能源的70％。根据《BP世界能源统计年鉴》(2015中文版)统计结果，截止2014年底，我国煤炭探明总量为1145亿吨，占世界煤炭探明总量的12.8％，储产比为30，消费量占世界煤炭消费总量的50.6％；我国原油探明总量为185亿桶，占世界原油探明总量的1.1％，储产比为11.9，消费量占世界原油消费总量的12.4％；我国天然气探明总量为3.5万亿立方米，占世界天然气探明总量的1.8％，储产比25.7，消费量占世界天然气消费总量的5.4％。因此，基于资源禀赋，在我国，当前以及今后相当长的一段时间内煤炭作为我国主体能源的地位不会改变。我国煤炭资源的分布情况非常特殊，资料显示我国95％的煤炭开采属于井工开采，矿井深度大，井下自然环境恶劣，而且我国的煤矿都是瓦斯矿，其煤层瓦斯含量大、透气性低、地质结构复杂，这些因素导致我国煤炭开采难度较大，易发生事故。2014年4月21日云南省曲靖市一煤矿发生瓦斯爆炸事故共造成14人遇难；2015年12月16日黑龙江省鹤岗市一煤矿发生瓦斯爆炸和火灾事故共造成19名矿工死亡；2016年12月3日内蒙古自治区赤峰市发生一起煤矿井下瓦斯爆炸事故共造成32人遇难等等。这一系列事故不仅严重威胁了我国煤矿工人的生命安全，也严重威胁了我国煤炭行业的健康可持续发展。国家《“十三五”规划纲要》明确提出要深入推进能源革命，着力推动能源生产利用方式变革，推进大型煤炭基地绿色化开采和改造，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，维护国家能源安全。因此，基于我国煤炭开采现状和国家发展规划纲要，我国煤矿必须做好井下安全监测工作，大幅减少瓦斯爆炸等煤矿事故的发生。目前我国很多煤矿的安全监测水平还比较低，不仅缺乏有效的煤矿安全事故预警手段，而且很多矿井只有有线监测方式，这就难免存在矿工难以及时了解周围的环境信息、监测传感器的布置难以跟上采掘工作面的推进等诸多问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种煤矿井下用安全监测智能头盔，以解决目前矿井安全事故预警手段不能及时对矿井下作业人员周围的环境进行监测的问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种煤矿井下用安全监测智能头盔，包括头盔本体，所述头盔本体的顶部设有向头盔本体内通风的通风装置，所述通风装置包括设置在所述头盔本体顶部中心的开口，所述开口处设有呈环状的向上突起的凸起，所述凸起的上方设有顶盖，所述凸起与顶盖扣合形成通风腔体，所述通风腔体内设有风机，所述顶盖上设有用于驱动所述风机工作的驱动器；所述头盔本体上还设有控制器以及与所述控制器连接的用于采集矿井下环境信息的环境信息采集模块、用于采集音视频信息的音视频模块、用于采集人员位置信息的人员定位模块和用于报警的声光报警模块，所述控制器分别与所述境信息采集模块、音视频模块、人员定位模块和声光报警模块连接的用于获取所述根据所述环境信息、音视频信息和位置信息进行预处理后通过无线通信模块发送至路由节点；所述环境信息采集模块包括温度传感组件、瓦斯浓度传感组件、一氧化碳浓度传感组件、氧气浓度传感组件和煤尘浓度传感组件；所述温度传感组件包括与所述控制器连接的温度传感器；所述瓦斯浓度传感组件包括瓦斯浓度传感器，所述瓦斯浓度传感器通过第一放大模块与所述控制器连接；所述一氧化碳浓度传感组件包括一氧化碳浓度传感器U1，所述一氧化碳浓度传感器U1通过第二放大模块与所述控制器连接；所述氧气浓度传感组件包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器通过第三放大模块与所述控制器连接；所述煤尘浓度传感组件包括与所述控制器连接的煤尘浓度传感器；所述人员定位模块包括安装在头盔本体上的与布置在矿井内的RFID电子标签相配合的RFID读写器，所述RFID读写器与所述控制器连接。进一步地，所述温度传感器为DS18B20温度传感器。进一步地，所述瓦斯浓度传感器为MJC4/3.0L瓦斯浓度传感器；所述第一放大模块包括AD623放大器，所述AD623放大器的1脚与8脚之间连接有滑动变阻器R4，AD623放大器的2脚通过第二电阻R2与瓦斯浓度传感器的1脚连接，AD623放大器的2脚通过第三电阻R3与瓦斯浓度传感器的4脚连接，AD623放大器的3脚分别与瓦斯浓度传感器的2脚和3脚连接，AD623放大器的4脚和5脚接地，AD623放大器的6脚与控制器连接并通过第二电容C3接地，AD623放大器的7脚与供电电源连接并通过第一电容C1接地。进一步地，所述一氧化碳浓度传感器U1为ME4-CO型定电位电化学传感器，所述第二放大模块包括第一MCP607放大器U2和第二MCP607放大器U3，第一MCP607放大器U2的2脚通过串联的第六电阻R6和第五电阻R5与一氧化碳浓度传感器U1的3脚连接，所述第一MCP607放大器U2的3脚通过第七电阻接地，第一MCP607放大器U2的4脚接负电源并通过第四电容R4接地，第一MCP607放大器U2的8脚接正电源并通过第六电容C6接地，第一MCP607放大器U2的1脚与一氧化碳浓度传感器U1的3脚之间的节点与第六电阻R6和第五电阻R5之间的节点之间连接有第三电容C3；第二MCP607放大器U3的1脚与一氧化碳浓度传感器U1的3脚连接；所述第二MCP607放大器U3的6脚通过第八电阻R8与一氧化碳浓度传感器U1的1脚连接，第二MCP607放大器U3的5脚通过第十二电阻R12接地，第二MCP607放大器U3的7脚通过第十三电阻R13与控制器连接并通过第七电容C7接地，第二MCP607放大器U3的6脚与7脚之间连接有并联连接的第九电阻R9和第五电容C5，所述一氧化碳浓度传感器U1的1脚和2脚之间连接有一晶体管Q1，所述晶体管的栅极与供电电源连接。进一步地，所述氧气浓度传感器为O2-A2型电化学传感器，所述第三放大模块包括第一OP2177放大器U4和第二OP2177放大器U5，所述第一OP2177放大器U4的2脚通过第十四电阻R14接地，第一OP2177放大器U4的2脚与1脚之间连接有第十五电阻R15，第一OP2177放大器U4的3脚通过第十六电阻R16与氧气浓度传感器连接并通过第十七电阻R17接地，第一OP2177放大器U4的1脚通过第十八电阻R18与第二OP2177放大器U5的3脚连接，第二OP2177放大器U5的2脚与1脚之间连接有第二十电阻R20并通过第十九电阻R19接地，第二OP2177放大器U5的1脚同时通过第七电容C7接地，第二OP2177放大器U5的1脚与控制器连接并通过第一二极管D1接地。进一步地，所述煤尘浓度传感器为GCG1000粉尘浓度传感器。进一步地，所述音视频模块包括分别与控制器连接的视频采集单元和音频通信单元；音视频模块包括Z-3512型免驱USB摄像头，所述音频通信单元为UDA1341TS数字音频输入输出接口芯片。进一步地，所述无线通信模块为WiFi模块。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下用安全监测智能头盔，其特征在于，包括头盔本体，所述头盔本体的顶部设有向头盔本体内通风的通风装置，所述通风装置包括设置在所述头盔本体顶部中心的呈环状的凸起以及设置在所述凸起的上方的顶盖，所述凸起与顶盖扣合形成通风腔体，所述通风腔体内设有风机，所述顶盖上设有用于驱动所述风机工作的驱动器；/n所述头盔本体上还设有控制器以及与所述控制器连接的用于采集矿井下环境信息的环境信息采集模块、用于采集音视频信息的音视频模块、用于采集人员位置信息的人员定位模块和用于报警的声光报警模块，所述控制器分别与所述境信息采集模块、音视频模块、人员定位模块和声光报警模块连接的用于获取根据所述环境信息、音视频信息和位置信息进行预处理后通过无线通信模块发送至路由节点；/n所述环境信息采集模块包括温度传感组件、瓦斯浓度传感组件、一氧化碳浓度传感组件、氧气浓度传感组件和煤尘浓度传感组件；所述温度传感组件包括与所述控制器连接的温度传感器；所述瓦斯浓度传感组件包括瓦斯浓度传感器，所述瓦斯浓度传感器通过第一放大模块与所述控制器连接；所述一氧化碳浓度传感组件包括一氧化碳浓度传感器U1，所述一氧化碳浓度传感器U1通过第二放大模块与所述控制器连接；所述氧气浓度传感组件包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器通过第三放大模块与所述控制器连接；所述煤尘浓度传感组件包括与所述控制器连接的煤尘浓度传感器；/n所述人员定位模块包括安装在头盔本体上的与布置在矿井内的RFID电子标签相配合的RFID读写器，所述RFID读写器与所述控制器连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下用安全监测智能头盔，其特征在于，包括头盔本体，所述头盔本体的顶部设有向头盔本体内通风的通风装置，所述通风装置包括设置在所述头盔本体顶部中心的呈环状的凸起以及设置在所述凸起的上方的顶盖，所述凸起与顶盖扣合形成通风腔体，所述通风腔体内设有风机，所述顶盖上设有用于驱动所述风机工作的驱动器；
所述头盔本体上还设有控制器以及与所述控制器连接的用于采集矿井下环境信息的环境信息采集模块、用于采集音视频信息的音视频模块、用于采集人员位置信息的人员定位模块和用于报警的声光报警模块，所述控制器分别与所述境信息采集模块、音视频模块、人员定位模块和声光报警模块连接的用于获取根据所述环境信息、音视频信息和位置信息进行预处理后通过无线通信模块发送至路由节点；
所述环境信息采集模块包括温度传感组件、瓦斯浓度传感组件、一氧化碳浓度传感组件、氧气浓度传感组件和煤尘浓度传感组件；所述温度传感组件包括与所述控制器连接的温度传感器；所述瓦斯浓度传感组件包括瓦斯浓度传感器，所述瓦斯浓度传感器通过第一放大模块与所述控制器连接；所述一氧化碳浓度传感组件包括一氧化碳浓度传感器U1，所述一氧化碳浓度传感器U1通过第二放大模块与所述控制器连接；所述氧气浓度传感组件包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器通过第三放大模块与所述控制器连接；所述煤尘浓度传感组件包括与所述控制器连接的煤尘浓度传感器；
所述人员定位模块包括安装在头盔本体上的与布置在矿井内的RFID电子标签相配合的RFID读写器，所述RFID读写器与所述控制器连接。


2.根据权利要求1所述的煤矿井下用安全监测智能头盔，其特征在于，所述温度传感器为DS18B20温度传感器。


3.根据权利要求2所述的煤矿井下用安全监测智能头盔，其特征在于，所述瓦斯浓度传感器为MJC4/3.0L瓦斯浓度传感器；所述第一放大模块包括AD623放大器，所述AD623放大器的1脚与8脚之间连接有滑动变阻器R4，AD623放大器的2脚通过第二电阻R2与瓦斯浓度传感器的1脚连接，AD623放大器的2脚通过第三电阻R3与瓦斯浓度传感器的4脚连接，AD623放大器的3脚分别与瓦斯浓度传感器的2脚和3脚连接，AD623放大器的4脚和5脚接地，AD623放大器的6脚与控制器连接并通过第二电容C3接地，AD623放大器的7脚与供电电源连接并通过第一电容C1接地。


4.根据权利要求3所述的煤矿井下用安全监测智能头盔，其特征在于，所述一氧化碳浓度传感器U1为ME4-CO型定电位电化学传感器，所述第二放大模块包括第一MCP607放大器U2和第二MCP607放大器U3，第一MCP607放...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴震，王茂辉，
申请(专利权)人：重庆工商职业学院，
类型：新型
国别省市：重庆;50