专利名称：基于nfc井下人员定位和通信用智能矿灯的制作方法
技术领域：
本发明属于矿井下用安全监测照明设备，特别涉及一种基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯。
背景技术：
目前，煤炭是我国的基础能源，占我国能源总供给的70%以上，因此煤炭行业在我国国民经济中起着举足轻重的作用。由于我国煤矿装备落后造成事故频发，国发[2010]23号《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》及国家安监总局、煤炭局要求煤矿必须完善包括人员定位系统在内的“六大系统”，带有人员定位和双向寻呼功能的矿灯是井下人员定位系统的必备配套产品。目前，煤矿井下人员定位系统使用的人员定位卡，装在一个小盒内(类似于BP机)，由于矿工挂在腰带上，同时，矿工必须携带矿灯和自救器，在此基础上又增加了人员定位卡盒子，存在问题是不便于携带，不便于管理，由于人员定位卡小巧，经常发生他人代卡下井现象功能单一，只有人员定位功能，不能实现双向寻呼通信。另夕卜，目前煤矿井下发生灾害事故时，指挥中心一般用电话通知受灾害事故危险区域的人员撤离，只有接电话人才能先得到灾害撤离命令，再由接电话人传达命令，造成传达速度慢，且很难全部通知到每位员工，有可能造成人员伤亡事故。煤矿开采中，CO是广泛存在的有害气体，CO测量(报警)器在我国煤矿开采过程中用来检测开采环境的中CO含量，对超出预告设定的报警浓度，产生报警信号。《MT703-2008煤矿用携带型电化学式一氧化碳测定器》标准，对此类产品进行了明确的定义。现有的CO测定(报警)器是一种贵重的检测仪器，在断电情况下不具有自动记忆数据功能，也不具有数据智能分析功能，矿灯是在煤矿下井人员必配的装配，使用与维护都极为简单，由电池槽、头灯、电缆线等部件组成，只有照明功能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种便于携带、对保护井下人员遇到事故时有利于救援，功能可靠的基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯。本发明解决技术问题采用的技术方案是基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯包括灯头、蓄电池壳体、蓄电池、电缆线、蓄电池壳体上盖，其特点是在蓄电池壳体内下方装有蓄电池，蓄电池上方设有独立的腔体，在独立腔体内设有矿灯保护器、人员定位NFC卡及监测线路板，矿灯保护器、人员定位NFC卡及监测线路板装在蓄电池端子上面用螺栓螺母固定连接，监测线路板包括单片机和与单片机相连的射频电路、天线、数码显示指示灯和呼救开关，功能开关和呼救开关装在蓄电池壳体上盖上，呼救开关外面用透明开关窗口盖片封住，数码显示指示灯装在蓄电池壳体的一个侧面上并用透明指示灯窗口盖片封住，在蓄电池壳体上盖用上盖锁紧螺母把电缆线的一端与蓄电池连接，电缆线的另一端连接灯头及灯头上设的一氧化碳探测传感器，灯头上装有灯罩，在灯罩内连接电缆线的灯头上装有主光源灯和辅光源灯，主光源灯和辅光源灯用装在蓄电池壳体上盖上面的功能开关控制；基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯的控制连接关系是监测线路板包括的单片机单向控制连接数码显示指示灯和功能开关，单片机双向输出连接射频电路，呼救开关、一氧化碳探测传感器和矿灯保护器单向输出给单片机，射频电路双向输出连接天线，蓄电池单向输出连接矿灯保护器、人员定位NFC卡和功能开头，功能开关单向输出连接主光源灯和辅光源灯。本发明的有益效果是基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯便于矿工携带，多功能，除具有照明CO监测和人员定位功能外，还具有双向寻呼通信功能，为每个矿工提供了基本的通讯手段，并对矿工形成有效保护。在灾害发生时，矿工能通过矿灯得到撤离命令及时撤离灾害危险区域，减少人员伤亡，在紧急情况下，矿工还可以向指挥中心发出求救信号，便于救援。该矿灯的应用对于提高煤矿的安全性及在事故救援方面发挥积极主动的作用，对煤矿行业安全生产具有特别重大的意义。
以下结合附图以实施例具体说明。
图1是基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯结构示意图。图2是图1的控制线路原理框图。图中，1-灯头；2_电缆线；3_蓄电池壳体；4_人员定位NFC卡；5-矿灯保护器；6-畜电池壳体上盖；6_1_上盖锁紧螺母；7_畜电池；8_主光源灯；9_指不灯窗口盖片；10-功能开关；11-数码显示指示灯；12-呼救开关；12-1-开关窗口盖片；13-—氧化碳气体探测传感器；14-监测线路板；15-辅光源灯；16-射频电路；17_天线；18-单片机；19_灯罩。
具体实施例方式实施例，参照附图1，基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯是在蓄电池壳体3内下方装有蓄电池7，在蓄电池7上面设一个独立的腔体在独立的腔体内设有矿灯保护器5、人员定位NFC卡及监测线路板14，矿灯保护器5、人员定位NFC卡及监测线路板14装在蓄电池7的端子上面并用螺栓螺母固定连接，监测线路板14包括单片机18和与单片机18连接的射频电路16、天线17、指示灯11和呼救开关12，功能开关10和呼救开关12装在蓄电池壳体上盖6上，呼救开关12的外面用透明的开关窗口盖片12-1封住。在蓄电池壳体3的一个侧面上装多种颜色的数码显示指示灯11，在数码显示指示灯11的外面用指示灯窗口盖片9封住。在蓄电池壳体上盖6上用锁紧螺母6-1把电缆线2的一端与蓄电池3连接固定一起，电缆线2另一端连接灯头I及灯头I上设的一氧化碳探测传感器13。在灯头I上装有灯罩19，在灯罩19内连接电缆线2的灯头I上装有主光源灯8和辅光源灯15，主光源灯8及辅光源灯15均为LED光源，主光源灯8和辅光源灯15用装在蓄电池壳体6上面的功能开关10控制。参照附图2，基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯的控制连接关系是监测线路板14中包括的单片机18单向控制连接数码显示指示灯11和功能开关10，单片机18双向输出连接射频电路16，呼救开关12、一氧化碳探测传感器13和矿灯保护器5单向输出给单片机18，射频电路16双向输出连接天线17。蓄电池7单向输出连接矿灯保护器5、人员定位NFC卡和功能开关10，功能开关10单向输出连接主光源灯8和辅光源灯15。基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯的工作原理是射频电路16与天线17一起发射和接收无线信号，单片机18处理数据并发出指令，控制矿灯主光源灯8闪烁与不同颜色的数码显示指示灯11发光或闪烁，组合成多种寻呼指令；依托井下安装的人员定位系统网络，实现指挥中心和矿灯携带者之间的双向寻呼通信；指挥中心由地面控制计算机通过井下安装的人员定位系统网络，向矿灯携带者发出灾害撤离命令及呼叫命令，在矿灯上形成主光源灯8闪烁和不同颜色的数码显示指示灯11发光或闪烁，从而矿灯携带者得知命令内容，矿灯携带者也可以使用矿灯上的呼救开关12，向指挥中心发出求救信号，便于救援，实现矿山井下人员定位和双向寻呼通信。基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯的使用方法步骤如下装在矿灯内的人员定位NFC卡4在监测线路板14中的单片机18的控制下，通过射频电路16向外发送矿灯 携带者身份信息的射频信号，矿灯携带者当其进入井下人员定位系统网络读卡分站的识别距离内时，其信号被分站接收并上传给地面控制计算机，进行人员定位。指挥中心由地面控制计算机，可以向矿灯携带者发出不同灾害撤离及呼叫命令，装在蓄电池壳体3内的人员定位NFC卡4，可以通过天线17和射频电路16接收井下人员定位系统网络读卡分站的发出的信息，单片机18 (MCU)根据接收的信息内容处理后发出指令，由功能开关10控制矿灯主光源灯8闪烁不同颜色的数码显示指示灯11从而矿灯携带者得知命令内容，并按照相应的避灾路线及时撤离。在紧急情况下，矿灯携带者可以抠开呼救开关窗口盖片12-1即可拉开呼救开关12，单片机18通过功能开关10控制灯头I上的主光源灯8快速闪烁和数码显示指示灯11发红光，并通过射频电路16及天线17发出射频信号，井下人员定位系统网络卡分站将呼救信号上传至地面控制计算机，指挥中心即可接到矿灯携带者发出的求救信号，方便及时救援。使用时，光源与数码显示指示灯11不同组合，代表的指令如下①报警指令1:主光源灯8快速闪烁(Is断续，持续至按功能开关10取消为止)+指示码119红光闪烁组合为火灾撤离命令；②报警指令2 :主光源灯8快速闪烁(Is断续，持续至按功能开关10取消为止)+指示码120红光闪烁组合为瓦斯撤离命令；③报警指令3 :主光源灯8快速闪烁(Is断续，持续至按功能开关10取消为止)+指示码110红光闪烁组合为水灾撤离命令；④呼叫指令辅光源灯15慢闪烁(4s断小分队，持续16s) +指示码800绿光闪烁组合为呼叫命令；⑤呼救指示主光源灯8快速闪烁(Is断续，持续至按功能开关10取消为止)+指示码111红光闪组合为呼救指示；⑥工作指示1:指示码绿色(不闪烁)为正常工作指示并在网络覆盖范围内，显示数值为CO浓度(％);⑦工作指示2 :指示码红色(不闪烁)为正常工作指示并在网络覆盖范围内，显示数值为CO浓度(％);⑧取消指令指示码为888黄色(不闪烁)，为前一次指令取消蓄电池7欠电指示主光源灯8慢速闪烁(4s断续)+指示码404黄色光组合为蓄电池7欠电指示。本发明的使用条件煤矿井下装备井下人员定位系统是前提，井下人员定位系统与本发明的射频收发相匹配。
权利要求
1. 一种基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯，包括灯头(I)、蓄电池壳体(3)、蓄电池(7)、电缆线(2)、蓄电池壳体上盖(6)，其特征在于在蓄电池壳体(3)内下方装有蓄电池 (7 )，蓄电池(7 )上方设有独立的腔体，在独立腔体内设有矿灯保护器(5 )、人员定位NFC卡(4)及监测线路板(14)，矿灯保护器(5)、人员定位NFC卡(4)及监测线路板(14)装在蓄电池(7)端子上面用螺栓螺母固定连接，监测线路板(14)包括单片机(18)和与单片机相连的射频电路(16)、天线(17)、数码显示指示灯(11)和呼救开关(12)，功能开关(10)和呼救开关(12)装在蓄电池壳体上盖(6)上，呼救开关(12)外面用透明开关窗口盖片(12)- (I)封住，数码显示指示灯(11)装在蓄电池壳体(3)的一个侧面上并用透明指示灯窗口盖片(9) 封住，在蓄电池壳体上盖用上盖(6)锁紧螺母(6)- (I)把电缆线(2)的一端与蓄电池(7) 连接，电缆线(2)的另一端连接灯头(I)及灯头(I)上设的一氧化碳探测传感器(13)，灯头 (I)上装有灯罩(19 )，在灯罩(19 )内连接电缆线(2 )的灯头(I)上装有主光源灯(8 )和辅光源灯(15)，主光源灯(8)和辅光源灯(15)用装在蓄电池壳体上盖(6)上面的功能开关(10) 控制；基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯的控制连接关系是监测线路板(14)包括的单片机(18)单向控制连接数码显示指示灯(11)和功能开关(10)，单片机(18)双向输出连接射频电路(16)，呼救开关(12)、一氧化碳探测传感器(13)和矿灯保护器(5)单向输出给单片机(18)，射频电路(16)双向输出连接天线(17)，蓄电池(7)单向输出连接矿灯保护器(5)、人员定位NFC卡(4)和功能开头(10)，功能开关(10)单向输出连接主光源灯(8)和辅光源灯(15)。
全文摘要
本发明属于矿井下用安全监测照明设备，特别涉及一种基于NFC井下人员定位和通信用智能矿灯，在蓄电池壳体(3)内下方装有蓄电池(7)，在独立腔体内设有矿灯保护器(5)、人员定位NFC卡(4)及监测线路板(14)，监测线路板(14)包括单片机(18)和与单片机相连的射频电路(16)、天线(17)、数码显示指示灯(11)和呼救开关(12)，在蓄电池壳体上盖(6)上面用锁紧螺母(6)-(1)把电缆线(2)的一端与蓄电池(7)连接，电缆线(2)的另一端连接灯头(1)及灯头(1)上设的一氧化碳探测传感器(13)，主光源灯(8)和辅光源灯(15)用装在蓄电池壳体上盖(6)上面的功能开关(10)控制；该矿灯便于矿工携带，多功能，具有双向寻呼通信功能。
文档编号H04B5/00GK103016961SQ20121052990
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者张忠厚, 冀常鹏, 陈松, 刘爽, 袁玉洁, 侯锐 申请人:辽宁工程技术大学