一种矿井作业人员危险运动状态报警安全帽的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种在矿井作业过程中使用的人身安全报警装置，尤其是一种危险运 动状态报警安全帽。
【背景技术】：
[0002] 在现代化社会的矿井作业过程中，安全帽的作用不仅是照明及对人体头部受外伤 伤害起保护作用，还具有检测工作情况、人员定位、近电报警、瓦斯报警等功能，期望尽一切 可能保障矿井作业人员的安全。然而，目前的此类保护措施尚不能对由于工作人员的疏忽 及突发状况下失去知觉后进行报警。例如由于漠视安全帽的重要性进入矿井后脱帽致使安 全帽失去作用，由于疲劳等因素休息时入睡，以及由于自身身体状况摔倒或被重物碰撞后 失去知觉等。因此，在安全帽中内置与矿井作业人员工作相关的运动状态检测装置并结合 已有的矿井内部人员监测及定位网络装置可以实时检测工作人员的危险运动状态并报警， 为矿井作业人员的人身安全提供进一步保障，减小事故的发生。随着现代化矿井已有的无 线传感网络及矿井定位系统投入使用，不仅使调度室能够对矿井作业人员的工作情况进行 监测，也使得各类向矿井调度室报警的技术成为可能。
[0003] 目前国内外已有一些此类便携式人体运动状态检测装置，但是其应用范围多为老 年人摔倒监护，与矿井工作人员的运动特征相差较远；而且佩戴位置多为人体躯干及手腕， 尚无通过人体头部运动信息判断运动状态的装置，众所周知，在完成同一运动过程中人体 不同部位的运动学信息是不同的，因此不能简单的把已有的便携式人体运动状态检测装置 移植到矿井作业使用的安全帽上。
【发明内容】
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[0004] 针对上述现有问题，本发明的目的，是提供一种矿井作业用的人体危险运动状态 检测及报警安全帽，包括装置设计及信息处理方法。它可以通过自动检测人体头部三轴加 速度信息，并结合其发生的时间关系，利用智能算法正确判断矿井作业人员是否脱帽、熟睡 或休克、自身摔倒或被重物击中并报警提醒其本人以及通过矿井定位网络系统向矿井调度 室求救，同时具备本人自主报警及取消报警的功能。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种矿井作业人员危险运动状态 报警安全帽，它的检测及报警装置内置于矿井安全帽的探照灯后方元件盒内，利用探照灯 的电源提供电能，包括三轴加速度计、A/D转换器、微处理器、声音报警装置、报警开关，探照 灯、矿井定位装置和无线发射装置电连接。所述三轴加速度计的输出端连接A/D转换器的 模拟输入端，所述A/D转换器的数字输出端连接所述微处理器的输入端，所述报警开关与 所述矿井定位装置连接所述微处理器的输入端，所述微处理器的输出端连接所述无线发射 装置、所述探照灯和所述声音报警器。
[0006] 基上所述，所述三轴加速度计的量程应为±3g及以上（g为重力加速度），并且为 减小装置重量及体积应选用MEMS器件，用于检测人体头部三维加速度信息，进而使用智能 算法判断矿井作业人员是否发生脱帽、熟睡或休克、摔倒或被重物击中等危险运动状态。
[0007] 基上所述，所述矿井定位装置及所述无线发射装置可接入现代化矿井的调度监测 无线网络中，用以获取工作人员的定位信息，并在需要报警求助的时候利用所述无线发射 装置向调度室发送报警及定位信号，同时所述微处理器控制所述探照灯闪烁、所述声音报 警器发声，以向其本人示警并向其他工作人员报警求助。
[0008] 基上所述，所述报警开关具备使用者主动报警及取消报警的功能，当系统检测到 危险运动状态并需要救助时会触发自动报警装置，此时用户按下报警开关可发射信号取消 此次报警；当系统检测无危险运动状态但是矿井工作人员感觉不适需要报警时按下报警开 关可向调度室发送报警求救信号。
[0009] 本发明将人体危险运动状态检测装置内置于矿井安全帽探照灯后方的元件盒内， 利用三轴加速度计实时检测人体运动状态信息进而判断矿井作业人员是否处于危险运动 状态中并报警求助；利用安全帽探照灯原有的电源提供能源，将矿井定位装置及无线信号 发射装置接入现代化矿井的调度监测无线网络中用以获取定位信息及发射报警信号。其有 益效果是成本低廉，体积轻巧，可检测矿井作业人员的脱帽、熟睡或休克、摔倒或被撞击等 危险运动状态，并在其自身无法行动时自动报警，提高了其矿井作业的安全性；另外，由于 设置了矿井工作人员可自主报警及取消报警的开关装置，不仅提高了检测的准确性同时亦 为人员提供了自主报警求助的功能。
[0010] 下面结合附图及【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】：
[0011] 图1是本发明安全帽的结构示意图。
[0012] 图2是本发明的人员危险运动状态检测及报警装置结构示意图。
[0013] 图3是本发明的人员危险运动状态检测及报警方法的算法流程图。
[0014]图4是本发明矿井作业人员自主报警或取消报警方法的算法流程图。
[0015] 具体实施方法：
[0016] 参见图1，一种矿井作业人员危险运动状态报警安全帽，它包括具有帽体101、安 全带102、帽檐103及前端设置有探照灯105的安全帽；它还包括位于探照灯105后方、帽 体101前端及帽檐103后端的元件盒106,其内置人员危险运动状态检测及报警装置；报警 开关107位于元件盒107侧面，用于矿井作业人员自主报警或取消报警；电源线104为连接 安全帽蓄电池108及元件盒106的供电线。
[0017] 参见图2，本发明的人员危险运动状态检测及报警装置结构示意图，它包括用于采 集人体头部三轴加速度信息的三轴加速度计201、A/D转换器202、微处理器203、矿井定位 装置204、无线发射装置205、探照灯206、声音报警器207及报警开关208 ;所述三轴加速度 计201的输出端连接所述A/D转换器202的模拟输入端，所述A/D转换器202的数字输出 端连接所述微处理器203的输入端，所述矿井定位装置204连接所述微处理器203的输入 端，所述报警开关208连接所述微处理器203的输入端，所述无线发射装置205的输入端连 接所述微处理器203的输出端，所述探照灯206的输入端连接所述微处理器的输出端，所 述声音报警器207的输入端连接所述微处理器203的输出端；其中所述探照灯206及其电 源为现代矿井安全帽现有的装置，本发明保留其装置及功能并对其加以利用。
[0018] 参见图3,本发明的人员危险运动状态检测及报警方法的算法流程图，其算法流程 步骤如下：
[0019] 在步骤301中系统初始化，开始工作；
[0020] 在步骤3