专利名称：基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，属于信息技术应用领域。
背景技术：
随着时代的不断发展，不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在矿区安全方面，矿工不得不时刻留意身边的危险区域、禁止区域和自身所处的周围环境。矿井下情况复杂多变，如井下的井巷交岔点、采空区和报废的立井等等，这些区域会为矿工带来潜在的危险。为了避免不必要的伤害，在这些危险区域、禁止区域和复杂巷道中安置基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器是有必要的。基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，可以通过外部的热释电红外传感器探头探测人体信号，并通过传感器信号处理模块，将有效信号传送到主控制器，主控制器对信号进行动态分析后判断人体有没有经过或人体运动方向等信息，然后通过语音提示系统发出警报或提示。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，可有效的提醒矿工周围的危险环境，禁止进入的区域并可指示出矿工所处的复杂巷道，以防止矿工误入矿下危险、禁止区域，还可为在复杂的巷道中找不到正确方向的矿工提供有效的帮助。本实用新型采用的技术方案:基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器由热释电红外传感器11，热释电红外传感器112，主控制器3，传感器信号处理模块4和语音提示系统5组成；热释电红外传感器Il和热释电红外传感器112输出端分别与传感器信号处理模块4的输入端相连接，传感器信号处理模块4的输出端与主控制器3的输入端连接，主控制器3的输出端和语音提示系统5连接，各个组件通过常规方式连接。所述传感器信号处理模块4由模拟电路和数字电路两部分构成，模拟电路部分包括高通滤波器6、信号放大器7、低通滤波器8 ;数字电路部分包括A/D转换器9 ;热释电红外传感器Il和热释电红外传感器Π2的输入端接传感器信号处理模块4的高通滤波器6，高通滤波器6通过信号放大器7、低通滤波器8和A/D转换器9外接主控制器3，各个组件通过常规方式连接。所述热释电红外传感器I1、热释电红外传感器112在固定位置时，彼此岔开，一个在前，一个在后；所述的热释电红外传感器II，热释电红外传感器112，主控制器3，传感器信号处理模块4和语音提示系统5，高通滤波器6、信号放大器7、低通滤波器8，A/D转换器9都是市售的普通元件。本实用新型的有益效果:基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，能够方便有效的提醒矿工矿下巷道情况，也可避免矿工因没注意到栅栏、危险标志或禁止进入的标志的提醒而误入危险区或禁止区，在矿区具有很好的应用前景。
:图1为本实用新型的原理示意框图；图2为图1中传感器信号处理模块的原理示意框图；图3为本实用新型的工作步骤流程图；图中:1_热释电红外传感器1、2_热释电红外传感器I1、3-主控制器、4-传感器信号处理模块、5-语音提不系统、6-高通滤波器、7-信号放大器、8低通滤波器、9-A/D转换器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步详细的说明。如图1所示，所述的基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器由热释电红外传感器II，热释电红外传感器112，主控制器3，传感器信号处理模块4和语音提示系统5组成；热释电红外传感器Il和热释电红外传感器Π2输出端分别与传感器信号处理模块4的输入端相连接，传感器信号处理模块4的输出端与主控制器3的输入端连接，主控制器3的输出端和语音提示系统5连接，各个组件通过常规方式连接。热释电红外传感器具备以下优点:I)、不需要用红外线或电磁波等发射源；2)、灵敏度高、控制范围大；3)、隐蔽性好，可流动安装；4)、由于红外线不受可见光影响，故可不分昼夜连续监测； 5 )、这类传感器制作成本低廉，功耗小。如图2所示，传感器信号处理模块4由模拟电路和数字电路两部分构成，模拟电路部分包括高通滤波器6、信号放大器7、低通滤波器8 ;数字电路部分包括A/D转换器9 ;热释电红外传感器Il和热释电红外传感器112的输入端接传感器信号处理模块4的高通滤波器6，高通滤波器6通过信号放大器7、低通滤波器8和A/D转换器9外接主控制器3，各个组件通过常规方式连接。本实用新型中主控制器3为单片机芯片，主要用于接收传感器信号处理模块4的信号并判断处理，启动语音提示系统5作出相应的提示或报警；高通滤波器6，主要用于滤掉环境中风及光源等因素造成的温漂，人体信号的频率主要在0.6HZ-1.2HZ之间，而环境中的影响因素会导致信号变化的特别缓慢，频率特别低，可以直接通过高通滤波器6将这些影响因素滤掉；信号放大器7，主要用来隔离掉信号中的直流分量，并且给其提供一个恒定的偏置电压，只对我们需要的电压信号进行放大；低通滤波器8，主要用来进一步消除噪声信号，提高探测灵敏度；A/D转换器9，用来将经过滤波放大处理后的模拟信号转换为主控制器3能识别的数字信号。本实用新型中热释电红外传感器I，热释电红外传感器II在固定位置时，彼此岔开，一个在前，一个在后；这样可以结合热释电红外传感器，采用人体运动方向动态检测法，在矿区、危险区域或禁止区域，更好地发挥提醒警告的作用。人体运动方向动态检测法，具体方法如下:在巷道中有间隔的安置两个热释电红外传感器，第一个在前，第二个在后；当热释电红外传感器I最先检测到人体信号时，判断人为从前往后运动，主控制器给语音提醒系统发出前方巷道情况提醒指令，语音提示系统进行语音提示；当热释电红外传感器II最先检测到人体信号时，判断人为从后往前运动，语音提示系统不做出提示。本实用新型在交叉巷口应用最为有效。本实用新型的具体工作过程:如图3所示:对本实用新型的工作步骤进行详细的说明。步骤SI，有一定间距的设置两个热释电红外传感器I，热释电红外传感器II的零点起始位置；步骤S2，热释电红外传感器I，热释电红外传感器II采集背景初始信号；步骤S3，传感器信号处理模块4对步骤S2中采集的初始信号进行硬件处理，硬件处理过程如下:(I)、高通滤波器6对背景初始信号进行高通滤波以消除温漂；(2)、信号放大器7对高通滤波后的背景初始信号进行信号放大；(3)、低通滤波器8对放大后的背景初始信号进行低通滤波以进一步消除噪声信号;(4)、A/D转换器9将低通滤波后的背景初始信号进行A/D转换；步骤S4，主控制器3提取A/D转换后的背景初始信号，进行分析处理；步骤S5，主控制器3向语音提示系统5发出待机指令；步骤S6，语音提示系统5根据步骤S5中的指令做出待机反应；步骤S7，热释电红外传感器I，热释电红外传感器II进行检测信号采集；步骤S8，传感器信号处理模块4对步骤S7中采集的检测信号进行硬件处理；步骤S9，主控制器3提取步骤S8中经硬件处理后的检测信号； 步骤S10，主控制器3对步骤S9中的检测信号与步骤S4中的背景初始信号进行对应电压值相减计算，得到电压差值；步骤SI I，主控制器3判断热释电红外传感器I，热释电红外传感器11的电压差值是否超过设定的语音提醒值(设定的语音提醒值一以下称“设定值；(I)、若热释电红外传感器I的电压差值较热释电红外传感器II的电压差值先超过设定值，则判定出现目标，并且目标由热释电红外传感器I向热释电红外传感器II方向运动，执行步骤S12 ；(2)、若热释电红外传感器II的电压差值较热释电红外传感器I的电压差值先超过设定值，则判定出现目标，并且目标由热释电红外传感器II向热释电红外传感器I方向运动，执行步骤S7至步骤Sll ；(3)、若热释电红外传感器I的电压差值和热释电红外传感器II的电压差值均未超过设定值，判定没有出现目标，重复执行步骤S7至步骤Sll ；步骤S12，语音提示系统5进行语音提醒；本实用新型是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型专利进行各种变换及等同代替，因此，本实用新型专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型专利权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求1.一种基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，其特征在于:提醒器由热释电红外传感器I，热释电红外传感器II，主控制器，传感器信号处理模块和语音提示系统组成；热释电红外传感器I和热释电红外传感器II输出端分别与传感器信号处理模块的输入端相连接，传感器信号处理模块的输出端与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端和语音提示系统连接，各个组件通过常规方式连接。
2.根据权利要求1所述的基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，其特征在于:所述传感器信号处理模块由模拟电路和数字电路两部分构成，模拟电路部分包括高通滤波器、信号放大器、低通滤波器；数字电路部分包括A/D转换器；热释电红外传感器I和热释电红外传感器II的输入端接传感器信号处理模块的高通滤波器，高通滤波器通过信号放大器、低通滤波器和A/D转换器外接主控制器，各个组件通过常规方式连接。
3.根据权利要求1所述的基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，其特征在于:所述热释电红外传感器I，热释电红外传感器II在固定位置时，彼此岔开，一个在前，一个在后。
专利摘要本实用新型涉及一种基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器，属于信息技术应用领域；基于热释电红外传感器的矿区语音提醒器中热释电红外传感器I和热释电红外传感器II输出端分别与传感器信号处理模块的输入端相连接，传感器信号处理模块的输出端与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端与语音提示系统相连接，各个组件通过常规方式连接；本实用新型可有效的提醒矿工周围的危险环境、禁止进入的区域并可指示出矿工所处的复杂巷道，以防止矿工误入矿下危险、禁止区域，还可为在复杂的巷道中找不到正确方向的矿工提供有效的帮助，在矿区具有很好的应用前景。
文档编号E21F17/18GK202926391SQ20122009259
公开日2013年5月8日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者李玉惠, 朱博闻, 李勃, 黄吉, 薛晓军 申请人:昆明理工大学