一种多功能智能信息化LED照明设备的制作方法

本实用新型涉及矿井用灯具技术领域，尤其涉及一种多功能智能信息化LED照明设备

背景技术：

现阶段矿工在井下作业时需要携带矿灯、定位卡、自救器以及其它手持仪器等多种设备，数量多重量大携带非常不便，极大的影响了矿工的工作效率；而且，当前人员定位系统对定位卡缺少统一管理；定位卡更是有更换电池和充电电池两种形式，每隔一段时间需要充电或换电池，由于缺乏统一管理，经常会出现定位卡低电导致的人员离网，没有出入井数据等问题，给矿山的管理带来较大的负担，也隐藏着安全隐患。随着矿业的日益增加，矿下作业人员不断的增加，降低矿难发生率的问题成为了必须解决的紧急问题。通常，一个矿下作业人员必须佩戴照明灯具、定位设备、气体检测设备、照明灯具充电设备、通话设备等各种矿下所需设备。这样给矿下工作人员增加了很多的负担。并且使用者对矿灯的正确使用也存在一定问题。

为了解决这些问题，市场上推出了几款多功能信息化矿灯，但是不足之处在于这些信息化矿灯在功能的集成度上较低，往往只是添加了一两个功能，不能提供一体化的解决方案，例如中国专利103281830A公开了一种智能无线通信矿灯，包括壳体、主灯和电源，还包括视频跟踪系统、语音通话系统、瓦斯检测系统和WIFI网络装置，所述视频跟踪系统包括摄像机和存储器，所述摄像机采集到的视频信号保存到所述存储器且通过所述WIFI网络装置上传到指挥调度中心，实现视频存储和视频跟踪，所述语音通话系统包括分别与所述WIFI网络装置连接的拾音器和扩音器，所述瓦斯检测系统包括瓦斯检测电路、报警控制电路和声音报警电路。该技术方案中集成了视频跟踪系统、语音通话系统、瓦斯检测系统和WIFI网络装置，工人在下井的时候还是需要携带多余的设备，不具有便捷性。

再如中国专利CN105569734A公开了一种智能信息矿灯，其特征在于，包括： 环境参数检测装置(1)、无线上传装置(2)、照相摄像装置(11)、数据存储装置(3)、广播调度装置(4)以及报警装置(5)；该智能信息矿灯集语音通话、照明、环境检测、人员定位、健康诊断等多项功能于一体，此类矿灯虽然较之传统的矿灯功能得到较大的拓展，但尚未见到可以随时随地的充电的矿灯，若能研制一种能够随时随地充电的智能矿灯，对改变目前矿业企业对井下人员的管理模式、提高矿井灾害预防和事故救援效果、降低矿下的危险性、提升矿业企业信息化和智能化建设水平具有十分重大的意义。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的使用者无法自己判断矿灯是否长时间未充电现象、矿灯在没有市电的情况下也能充电的问题，本实用新型提供了一种多功能智能信息化LED照明设备。

本实用新型采用的技术方案为：一种多功能智能信息化LED照明设备，其创新点在于：包括充放电装置、环境参数检测装置、无线数据上传装置、数据存储装置以及报警装置；

所述充放电装置用于正常矿灯照明的供电和充电；

所述环境参数检测装置用于检测矿下作业人员身边的各种气体含量、温度、湿度；并将检测到的数据发送到无线数据上传装置、数据存储装置及报警装置；

所述无线数据上传装置是将环境检测参数数据通过井下无线网络实时传输到井上控制平台，并且显示，便于井上监控人员分析、辨别；

所述数据存储装置用于实时存储环境检测参数信息，做储备之用。

在一些实施方式中，所述充放电装置耦接于LED照明设备的电池，该充放电装置包括电池、充放电电路、温度感测电路以及充放电速度、频率控制电路，温度感测电路件用以感测电池的温度，使得温度感测电路根据电池的温度输出第一模拟信号，充放电速度、频率控制电路根据第一模拟信号输出一控制信号至充放电电路，控制调整电池的充放电速度。

在一些实施方式中，所述充放电装置还包括充放电保护装置，所述充放电保护装置中设有与LED照明设备电池串联路数相等的检测芯片，该电池的端电压在突破上下限或过流/短路发生时，芯片实施保护条件，实现各路信号通过逻辑与的关系得到最终保护信号。

在一些实施方式中，所述环境参数检测装置包括甲烷检测单元、一氧化碳检测单元、二氧化碳检测单元、氧气检测单元、温度检测单元和湿度检测单元，所述甲烷检测单元、一氧化碳检测单元、二氧化碳检测单元、氧气检测单元、温度检测单元和湿度检测单元集成在同一检测电路板上；

所述甲烷检测单元，用于检测井下环境中甲烷气体的含量；

所述一氧化碳检测单元，用于检测井下环境中一氧化碳气体的含量；

所述二氧化碳检测单元，用于检测井下环境中二氧化碳气体的含量；

所述氧气检测单元，用于检测井下环境中氧气气体的含量；

所述温度检测单元，用于检测井下环境中的温度；

所述湿度检测单元，用于检测井下环境中的湿度。

在一些实施方式中，还包括充电计时装置，用于计算矿灯两次充电的间隔时间，并将间隔时间数据发送到报警装置、无线数据上传装置；所述充电计时装置内设有计时机构，所述的计时机构连接充放电电路，计时机构连接有计时时长设定按钮，所述的计时机构包括与设定按钮电连接的时间设定装置和计时自断电装置，时间设定装置连接计时自断电装置，计时自断电装置与充放电电路相连接。

在一些实施方式中，还包括有手摇充电装置，用于作业人员在紧急情况下进行给电池进行充电。

在一些实施方式中，所述手摇充电装置包括动能转化发电装置、整流电路、直流稳压电路和直流降压整流电路，所述整流电路的输出端与直流稳压电路的输入端相连接，直流稳压电路的输出端与直流降压整流电路的输入端相连接，直流降压整流电路的输出端与动能转化发电装置相连接。

在一些实施方式中，还包括防盗装置，用于防止矿灯被盗。

在一些实施方式中，还包括人员定位装置，用于实现井上服务器实时跟踪井下作业人员的位置信息。

在一些实施方式中，还包括照相摄像装置，用于实时记录井下工作时照片、视频，并通过无线网络实时上传到井上监控平台，同时可以通过该装置显示井下作业人员的位置，并能进行实时语音通话。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，总体来说，能够做到同时具备环境参数检测、充电计时、报警、无线数据上传、防盗报警、手摇充电、照相摄像等功能集成在一起的LED矿用安全帽灯，便捷性高。

(2)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，可使井下作业人员对矿灯随时随地的充电，同时可将矿下环境参数、矿灯电量、矿下工作情况等内容实时的传输到地面控制平台，让其能够实时的了解到矿下情况，共同分析矿下情况，从而降低矿下的危险性。

(3)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，充放电装置耦接于LED照明设备的电池，充放电装置包括电池、充放电电路、温度感测电路以及充放电速度、频率控制电路，能够控制和调节充放电的速度和频率，实时调节，智能化程度更高。

(4)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，充放电装置还包括充放电保护装置，能保证矿灯电流在突破上下限或过流/短路发生时，芯片实施保护条件，实现各路信号通过逻辑与的关系得到最终保护信号。

(5)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，环境参数检测装置增设有温度、湿度的检测装置，可以将矿下环境参数检测更加全面，更有利于地面控制平台了解矿下情况，降低突发的危险性。

(6)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，充电计时装置用于计算矿灯两次充电的间隔时间，并将该数据发送到报警装置、无线数据上传装置，充电间隔时间过短，说明照明设备的老旧情况严重，或者内部出现问题，由于在矿下，矿灯是否能正常工作关系到能否进行正常的矿下活动，是极其重要的关键，充电计时装置有利于及时发现矿灯问题，能够尽快解决，减少突发情况 的发生。

(7)本实用新型多功能智能信息化LED照明设备，手摇充电装置包括动能转化发电装置、整流电路、直流稳压电路和直流降压整流电路，其中，动能转化发电装置起到很大的作用，它能够将动能转化为电能，在一定程度上说，集成有动能转化发电装置，可以去除传统意义上的手摇发电机以及手摇柄的设置，减少部件装配，即直接摇动矿灯本身即可充电，省时省力。

附图说明

图1是本实用新型多功能智能信息化LED照明设备一种实施方式中的结构示意图；

图2是本实用新型多功能智能信息化LED照明设备另一种实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实用新型披露了一种多功能智能信息化LED照明设备，能够做到同时具备环境参数检测、充电计时、报警、无线数据上传、防盗报警、手摇充电、照相摄像等功能集成在一起，便捷性高。优选的，LED照明设备为LED矿用安全帽灯，该矿用安全帽灯包含了灯头、电池盒和电缆线三部分组成。如图1所示，在电池盒的部分集成安装有充放电装置1、环境参数检测装置2、无线数据上传装置4、数据存储装置5以及报警装置6；优选的，报警装置6包括声报警器和光报警器。甲烷、氧气、一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度六个参数中任意一个的显示值高于上限值或低于下限值，报警装置6进行声光报警，其中，声报警用扬声器实现1米处响度大于75dBm，光报警用矿灯上的报警灯实现报警，报警值可通过触屏修改。

如图1所示，所述充放电装置1用于正常矿灯照明的供电和充电；所述环境 参数检测装置2用于检测矿下作业人员身边的各种气体含量、温度、湿度；并将检测到的数据发送到无线数据上传装置4、数据存储装置5及报警装置6；所述无线数据上传装置4是将环境检测参数数据通过井下无线网络实时传输到井上控制平台，并且显示，便于井上监控人员分析、辨别；无线数据上传装置4可通过3G、4G网络或wifi网络将数据上传。上传方式有自动上传装置的上传方式和手动上传装置的上传方式，其中，自动上传时间间隔可通过触摸屏修改，手动上传主要针对井下无信号时可将数据存储在测定器内，在有网络处上传数据，操作方式为一键上传、简单、快捷。所述数据存储装置5用于实时存储环境检测参数信息，做储备之用。本实施方式中，数据存储装置5是基于大容量的高速SD卡存储技术，可实现长时间、大容量的数据存储。数据可通过历史数据表、历史曲线、历史图像、历史视频方式进行查阅并可通过无线方式同步到地面服务器。最主要的关键点是，本实施方式设置了充放电装置，能够解决现有技术中的矿灯功能单一、技术指标无法满足使用需求等问题。

作为进一步优选的，如图1所示，本实施方式的充放电装置1耦接于LED照明设备(可以是LED矿灯)的电池，该充放电装置1包括电池、充放电电路、温度感测电路以及充放电速度、频率控制电路，温度感测电路件用以感测电池的温度，使得温度感测电路根据电池的温度输出第一模拟信号，充放电速度、频率控制电路根据第一模拟信号输出一控制信号至充放电电路，控制调整电池的充放电速度。设置上述结构的充放电装置，能够控制和调节充放电的速度和频率，实时调节，智能化程度更高。

进一步优选的，上述充放电装置1还集成有充放电保护装置，所述充放电保护装置中设有与LED照明设备电池串联路数相等的检测芯片，当该电池的端电压在突破上下限或过流/短路发生时，芯片实施保护条件，实现各路信号通过逻辑与的关系得到最终保护信号。

作为进一步优选的，如图1所示，本实施方式中环境参数检测装置2包括甲烷检测单元、一氧化碳检测单元、二氧化碳检测单元、氧气检测单元、温度检测单元和湿度检测单元，所述甲烷检测单元、一氧化碳检测单元、二氧化碳检测单元、氧气检测单元、温度检测单元和湿度检测单元集成在同一检测电路板 上；所述甲烷检测单元，用于检测井下环境中甲烷气体的含量；所述一氧化碳检测单元，用于检测井下环境中一氧化碳气体的含量；所述二氧化碳检测单元，用于检测井下环境中二氧化碳气体的含量；所述氧气检测单元，用于检测井下环境中氧气气体的含量；所述温度检测单元，用于检测井下环境中的温度；所述湿度检测单元，用于检测井下环境中的湿度。长期坚持在矿下工作的工作人员来说，温度和湿度参数对于矿下工作也具有十分重要的意义，但是现有技术无法在一块芯片上集成较多的检测单元，较多的检测单元有可能会使得检测单元之间设置零散，相互干扰；而本实施方式中，环境参数检测装置增设有温度、湿度的检测单元，通过设计气体检测单元、温度检测单元和湿度检测单元，而气体检测单元内再依次分隔成各种气体检测单元，可以将矿下环境参数检测更加全面，更有利于地面控制平台了解矿下情况，降低突发的危险性。

实施例2

在实施例1的基础上，如图1所示，本实施方式的LED矿灯还包括充电计时装置3，用于计算矿灯两次充电的间隔时间，并将间隔时间数据发送到报警装置6、无线数据上传装置4；充电计时装置3安装在电池盒部分，所述充电计时装置3内设有计时机构，所述的计时机构连接充放电电路，计时机构连接有计时时长设定按钮，所述的计时机构包括与设定按钮电连接的时间设定装置和计时自断电装置，时间设定装置连接计时自断电装置，计时自断电装置与充放电电路相连接。

当作业人员将该矿灯充电完成后充电计时装置将开始记录时间，直到下一次充电才能将计时数值重置为初始数值；具体的，先通过计时时长设定按钮设定正常的充电间隔，当一次充电完成后，计时自断电装置开启，停止充电，并将信息传送至时间设定装置，完成一次记录。如果充电计时装置3记录的时间超出了之前设定的(也可以是厂商出厂时设定的)正常充电时长的间隔时间，则充电计时装置会将信息传送到报警装置，使矿灯做出相应报警措施，同时也会将数据传输到地面控制平台，使得总控制室知道改信息并采取充电措施。反过来，如果实现不设定正常的充电间隔，当充电间隔时间过短，计时自断电装置主动发挥作用，进行充电断电，避免引起不必 要的事故。充电间隔时间过短说明照明设备的老旧情况严重，或者内部出现问题，由于在矿下，矿灯是否能正常工作关系到能否进行正常的矿下活动，是极其重要的关键，充电计时装置有利于及时发现矿灯问题，能够尽快解决，减少突发情况的发生。

另一方面，可以只利用充电计时装置3中的时间设定装置，进行单纯的时间记录，例如，矿灯充电完成前一次后充电计时装置利用时间设定装置开始记录时间，一直记录到下一次充电，直到下一次充电时时间设定装置将计时数值重置为初始数值，解决使用者无法确定矿灯是否长时间未充电问题。

实施例3

在实施例1或2的基础上，如图1所示，本实施方式的LED矿灯还设置有手摇充电装置11，用于作业人员在紧急情况下进行给电池进行充电。现有技术中的手摇充电装置11，一般均需要同时具备手摇发电机和手摇柄，部件累赘，且携带不方便。

为了解决现有技术中使用者无法自己矿灯是否长时间未充电现象、矿灯在没有市电的情况下也能充电的问题，且能够去除复杂零部件精简外带设备，本实施方式中的手摇充电装置11集成有动能转化发电装置、整流电路、直流稳压电路和直流降压整流电路，所述整流电路的输出端与直流稳压电路的输入端相连接，直流稳压电路的输出端与直流降压整流电路的输入端相连接，直流降压整流电路的输出端与动能转化发电装置相连接。

上述手摇充电装置11能够将动能转化为电能，在一定程度上说，集成有动能转化发电装置，可以去除传统意义上的手摇发电机以及手摇柄的设置，减少部件装配，即直接摇动矿灯本身即可充电，省时省力。传统来说，通过机械能、太阳能或磁感应线圈产生电流的原理来说，本实施方式采用动能转化为电流的原理，例如，晃动或运动矿灯本身，通过动能转化发电装置感应到动能，动能转化发电装置将动能转化为电能，电能依次通过直流降压整流电路、直流稳压电路、整流电路转化为电流，对电池进行紧急充电。本实施方式只需要晃动或运动矿灯本身，另外，手摇充电装置11还可以内置有放大装置，将运动能放大后进行电流转化，因此，不需要很强大的外力晃动或运动，就可以达成充电的 目的，适合普遍大众的需求。

实施例4

在实施例1～3的基础上，如图1所示，本实施方式中的矿灯还包括防盗装置12，用于防止矿灯被盗。如图2所示，还包括人员定位装置8、校准装置9、通话装置10等，人员定位装置8用于实现井上服务器实时跟踪井下作业人员的位置信息，人员定位装置8内嵌可拆卸/更换人员定位卡，能够在井上服务器实时跟踪井下作业人员位置信息。校准装置9用于调零标校，探头在使用一段时候后会出现零点漂移现象，通过校准装置9可定期对探头进行调零校准。通话装置10，能够实现与地面直接语音对讲，提高矿井灾害预防和事故救援效果、提升矿业企业信息化和智能化建设水平。

实施例5

在实施例1～4的基础上，如图1所示，本实施方式中的矿灯还包括照相摄像装置7，安装在在灯头部分，照相摄像装置7包括安装有360度摄像头，灯头两侧分别装有麦克风和扬声器。用于实时记录井下工作时照片、视频，并通过无线网络实时上传到井上监控平台，同时可以通过该装置显示井下作业人员的位置，并能进行实时语音通话。

矿下作业人员可以利用360度摄像头对矿下情况进行照像和拍摄，并通过无线数据上传装置4将拍摄的照片和视频时时的传输到地面控制平台，使得地面人员能实时了解到矿下的情况，同时通过麦克风和扬声器对矿下作业人员做出准确的指挥命令，从而可以降低矿下作业的危险系数。本实施例中提供的智能信息矿灯可以通过触摸屏进行各项功能的操作，也可以通过工业级实体按键进行操作；照明灯头的主灯工作时间≥20h、辅灯工作时间≥60h；该智能信息矿灯可检测氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷气体，温度、湿度等参数，并可就地报警，同时可记录关键地点气体浓度，并可通过无线方式上传监测数据到地面服务器，解决了现有的矿灯功能单一、技术指标无法满足使用需求等问题，集语音通话、照明、环境检测、人员定位、调零校准、摄像记录、手摇充电、充电计时、防盗报警等多项功能于一体，集成度高、使用功能多、使用非常方便。

本实施例的智能信息矿灯使用时，通过环境参数检测装置检测井下环境中各种气体的含量及温湿度参数，并将检测到的数据实时发送至无线上传装置；无线上传装置将环境参数检测装置发送的数据通过井下无线网络上传至地面执行平台，以进行显示；通过煤矿人员定位装置自动对煤矿人员实时跟踪井下作业人员的位置信息，并将检测到的数据通过井下无线网络上传至地面执行平台；通过通话装置利用井下无线网络进行通话；通过照相摄像装置对井下环境进行拍照和/或摄像；通过数据存储装置将检测到的数据进行存储；当井下气体超过或低于预设值时，通过报警装置为井下作业人员进行报警提示；使用一段时间后，通过调零标校装置定期对探头进行调零校准。另外，可以利用充放电计时装置进行定期矿灯内部性能安全监测；当矿业环境较为恶劣时，可以采用手摇充电装置进行快速充电，本实施例的智能信息矿灯集语音通话、照明、环境检测、人员定位等多项功能于一体，集成度高、使用功能多、使用非常方便，提高了井下作业人员的安全系数。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。