基于安全的矿用人体警戒系统的制作方法

本发明涉及矿用警戒系统技术领域，具体为基于安全的矿用人体警戒系统。

背景技术：

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，大部分煤层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。地下开采占世界煤矿生产的60％。在矿坑，通常使用房柱法在煤层中推进，梁柱用来支持矿坑。共有四种主要的地下开采法：长壁开采、连续开采、爆破开采和短壁开采；煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97％，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。

但是，现有的矿洞内部的环境监控以及人员安全系统不够完善，在遇到一些紧急情况时无法得到提前预警，没有充足的时间进行疏散，从而导致人员被困；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了基于安全的矿用人体警戒系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供基于安全的矿用人体警戒系统，以解决上述背景技术中提出的矿洞内部的环境监控以及人员安全系统不够完善，在遇到一些紧急情况时无法得到提前预警，没有充足的时间进行疏散，从而导致人员被困的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于安全的矿用人体警戒系统，包括区段矿洞检测器和监控预警手环，所述区段矿洞检测器包括数据处理模块，所述数据处理模块的输入端与信号传感器和危险警报按键的输出端连接，所述信号传感器的输入端与氧气浓度检测器、温湿传感器和可燃气体传感器的输出端连接，所述数据处理模块的输出端与led显示屏和多端口蓝牙模块的输入端连接，所述监控预警手环包括微型处理芯片和高精度gps定位器，所述微型处理芯片的输入端与蓝牙连接模块和心率传感器的输出端连接，所述微型处理芯片的输出端与数字显示屏和蜂鸣报警器的输入端连接。

优选的，所述高精度gps定位器和多端口蓝牙模块的输出端与电脑控制终端的输入端连接，且多端口蓝牙模块与蓝牙连接模块双向连接。

优选的，所述数据处理模块的包括报警控制单元、智能处理单元和数值设定单元。

优选的，所述氧气浓度检测器的型号为td010-o2，所述温湿传感器的型号为sht30-dis，所述可燃气体传感器的型号为mp401，所述高精度gps定位器的型号为ubx-g6010-st，所述心率传感器的型号为as7000-aa，所述微型处理芯片的型号为bga357。

优选的，所述区段矿洞检测器的外表面设置有金属壳体，所述金属壳体的四周设置有膨胀螺栓，且金属壳体的与膨胀螺栓组合连接，所述金属壳体的顶部设置有气体采集口，且气体采集口有多个，所述金属壳体的底部设置有扬声喇叭。

优选的，所述金属壳体的外表面设置有led显示屏，所述led显示屏的上方设置有温湿传感器，所述led显示屏的下方设置有危险警报按键，且危险警报按键的外表面设置有壳罩。

优选的，所述监控预警手环包括手环主体，所述手环主体的一端设置有主表带，且一端设置有副表带。

优选的，所述手环主体一侧的外表面设置有数字显示屏，且数字显示屏的两侧均设置有蜂鸣报警器，所述手环主体另一侧的外表面设置有心率传感器，且心率传感器的一侧设置有感应充电口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过将区段矿洞检测器按照一定的间隔距离安装在矿洞的内部，这样可以检测出不同阶段的空气信息数据，手环与检测器之间通过蓝牙信号进行连接，因为矿洞内部的网络信号较差，所以需要采用相对稳定的蓝牙连接方式，所以每两个区段矿洞检测器之间的最大间距需要在蓝牙的连接范围之内，用于保障蓝牙信号的稳定性，工作时检测器内部的气体传感器元件通过采集矿洞内部的空气数据，从而分析出矿洞内部的环境状态，在金属壳体的底部设置有多组扬声喇叭，当系统发现紧急状况时，扬声喇叭就会发出高频的报警声进行提示，如果当工人发现一些超出检测范围外的紧急状况时，可以通过按下危险警报按键来进行报警提示，且危险警报按键的外表面设置有壳罩，壳罩可以避免在工作时出现误触的情况；

2、本发明的每一位进入矿洞工作的工人手腕上都需要佩戴监控预警手环，手环本身体积较小不会影响操作，在使用时通过充电口对手环进行充电，充满电的手环可以待机长达七十二小时，在手环主体一侧的数字显示屏可以显示区段矿洞检测器所检测出的数据，以便工人可以及时的掌握矿洞内部的环境情况，在出现预警信息时，手环上的报警器就会不间断的进行报警提示，从而提醒工人及时撤离，而手环主体另一侧的设置有一组心率传感器，当手环戴在手腕上时，心率传感器便会通过脉搏来检测出佩戴者的心率活动数值，不仅可以供佩戴者检测自身身体状况，在被困时有利于将生存信息向外界进行传达，有利于救援行动的开展。

附图说明

图1为本发明的整体控制流程图；

图2为本发明的数据处理模块内部数据处理模块；

图3为本发明的区段矿洞检测器结构示意图；

图4为本发明的监控预警手环结构示意图；

图5为本发明的手环主体结构示意图。

图中：1、区段矿洞检测器；2、监控预警手环；3、氧气浓度检测器；4、温湿传感器；5、可燃气体传感器；6、信号传感器；7、数据处理模块；8、危险警报按键；9、led显示屏；10、多端口蓝牙模块；11、电脑控制终端；12、数字显示屏；13、微型处理芯片；14、蓝牙连接模块；15、高精度gps定位器；16、心率传感器；17、蜂鸣报警器；18、金属壳体；19、膨胀螺栓；20、气体采集口；21、扬声喇叭；22、报警控制单元；23、智能处理单元；24、数值设定单元；25、手环主体；26、主表带；27、副表带；28、感应充电口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：基于安全的矿用人体警戒系统，包括区段矿洞检测器1和监控预警手环2，区段矿洞检测器1需要按照一定的间隔距离安装在矿洞的内部，这样可以检测出不同阶段的空气信息数据，同时保障蓝牙信号的稳定性，区段矿洞检测器1包括数据处理模块7，数据处理模块7的输入端与信号传感器6和危险警报按键8的输出端连接，信号传感器6的输入端与氧气浓度检测器3、温湿传感器4和可燃气体传感器5的输出端连接，数据处理模块7的输出端与led显示屏9和多端口蓝牙模块10的输入端连接，监控预警手环2包括微型处理芯片13和高精度gps定位器15，微型处理芯片13的输入端与蓝牙连接模块14和心率传感器16的输出端连接，微型处理芯片13的输出端与数字显示屏12和蜂鸣报警器17的输入端连接，在芯片接收到检测器传递出的报警信号后，就会立刻开启蜂鸣报警器17进行报警提示。

进一步，高精度gps定位器15和多端口蓝牙模块10的输出端与电脑控制终端11的输入端连接，且多端口蓝牙模块10与蓝牙连接模块14双向连接，手环与检测器之间通过蓝牙信号进行连接，因为矿洞内部的网络信号较差，所以需要采用相对稳定的蓝牙连接方式。

进一步，数据处理模块7的包括报警控制单元22、智能处理单元23和数值设定单元24。

进一步，氧气浓度检测器3的型号为td010-o2，检测矿洞内部空气中的氧气数值，温湿传感器4的型号为sht30-dis，检测矿洞内部的空气温度和湿度，防止出现火灾，可燃气体传感器5的型号为mp401，检测矿洞内部的一氧化碳和甲烷气体的浓度数值，避免浓度过高导致爆炸，高精度gps定位器15的型号为ubx-g6010-st，定位器位于手环的内部，在发生坍塌事件后，可以将佩戴者的位置信息进行准确的传递，便于救援行动的开展，心率传感器16的型号为as7000-aa，微型处理芯片13的型号为bga357。

进一步，区段矿洞检测器1的外表面设置有金属壳体18，提升检测器的抗击能力，金属壳体18的四周设置有膨胀螺栓19，通过螺栓将检测器固定在矿洞的墙体上，且金属壳体18的与膨胀螺栓19组合连接，金属壳体18的顶部设置有气体采集口20，便于内部的气体传感器元件采集矿洞内部的空气数据，且气体采集口20有多个，金属壳体18的底部设置有扬声喇叭21，当系统发现紧急状况时，扬声喇叭21就会发出高频的报警声进行提示。

进一步，金属壳体18的外表面设置有led显示屏9，将检测到环境数据进行投屏显示，led显示屏9的上方设置有温湿传感器4，led显示屏9的下方设置有危险警报按键8，当工人发现一些超出检测范围外的紧急状况时，可以通过按下危险警报按键8来进行报警提示，且危险警报按键8的外表面设置有壳罩，壳罩可以避免在工作时出现误触的情况。

进一步，监控预警手环2包括手环主体25，手环主体25的一端设置有主表带26，且一端设置有副表带27，进入矿洞工作的工人需要在手腕上佩戴监控预警手环2，手环本身体积较小不会影响操作，同时通过手环可以实现工作环境和自身状况的监测以及信息的传递作用。

进一步，手环主体25一侧的外表面设置有数字显示屏12，用于显示区段矿洞检测器1所检测出的数据，以便工人可以及时的掌握矿洞内部的环境情况，且数字显示屏12的两侧均设置有蜂鸣报警器17，当出现预警信息时，手环上的报警器就会不间断的进行报警提示，从而提醒工人及时撤离，手环主体25另一侧的外表面设置有心率传感器16，当手环戴在手腕上时，心率传感器16便会通过脉搏来检测出佩戴者的心率活动数值，不仅可以供佩戴者检测自身身体状况，在被困时有利于将生存信息向外界进行传达，且心率传感器16的一侧设置有感应充电口28，在使用时通过充电口对手环进行充电，充满电的手环可以待机长达七十二小时。

工作原理：使用时，将区段矿洞检测器1按照一定的间隔距离安装在矿洞的内部，这样可以检测出不同阶段的空气信息数据，每两个区段矿洞检测器1之间的最大间距需要在蓝牙的连接范围之内，用于保障蓝牙信号的稳定性，而在检测器的内部设置有多组传感器结构，分别是氧气浓度检测器3检测矿洞内部空气中的氧气数值，温湿传感器4可以检测矿洞内部的空气温度和湿度，防止出现火灾，可燃气体传感器5则用来检测矿洞内部的一氧化碳和甲烷气体的浓度数值，避免浓度过高导致爆炸，进入矿洞工作的工人需要在手腕上佩戴监控预警手环2，手环在使用时通过充电口对手环进行充电，充满电的手环可以待机长达七十二小时，在手环主体25一侧的外表面设置有数字显示屏12，用于显示区段矿洞检测器1所检测出的数据，以便工人可以及时的掌握矿洞内部的环境情况，当出现预警信息时，手环上的报警器就会不间断的进行报警提示，从而提醒工人及时撤离，而在手环主体25另一侧设置有一组心率传感器16，当手环戴在手腕上时，心率传感器16便会通过脉搏来检测出佩戴者的心率活动数值，不仅可以供佩戴者检测自身身体状况，在被困时有利于将生存信息向外界进行传达，同时在手环的内部还安装有一个高精度gps定位器，如果发生坍塌事件后，有工人未及时撤离被埋在矿洞内，定位器便可以将佩戴者的位置信息进行准确的传递，便于救援行动的开展，最后如果当工人发现一些超出检测范围外的紧急状况时，可以通过按下所处阶段的区段矿洞检测器1上的危险警报按键8来进行报警提示，当警报按键按下后，所有的检测器会按照相同的方式进行预警操作，不过危险警报按键外部设置有一个壳罩，壳罩可以避免在工作时出现误触的情况。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。