本发明涉及一种矿工安全预警装置。
背景技术：
矿产资源是一种十分重要的非再生自然资源，是人类社会赖以生存和发展的不可或缺的物质基础。它既是人们生活资料的重要来源，又是极其重要的社会生产资料。据统计，当今我国95%以上的能源和80%以上的工业原料都取自矿产资源。新中国成立50多年来，矿产勘查工作取得了辉煌的成就,，为国家探明了大批矿产资源，基本上保证了国民经济建设的需要。我国已成为世界上矿产资源总量丰富、矿种比较齐全的少数几个资源大国之一。与此同时，我国矿产开发利用也成绩斐然,目前已成为世界矿业大国之一，全国年矿石总产量为50亿吨，其中国有生产矿山开发利用的矿种数为150个，年产矿石量约20亿吨(不含石油、天然气)；非国有小型矿山开发利用的(亚)矿种数为179个，年产矿石量约30亿吨.原油产量为1.67亿吨。我国的煤炭、水泥、钢、磷、硫铁矿、10种有色金属以及原油产量已跃居世界前列。我国固体矿产开发的总规模已居世界第二位。
矿山生产属于高危险的行业，近年来，矿工事故频频，由于矿工一般处于地下较深的矿井作业，在矿井下作业的工作环境非常的恶劣，劳动强度比较大，，且长期接触重金属、烟尘、煤灰、瓦斯等污染物，对身体产生了严重损害，对矿工的要求比较高；如果矿工的身体不舒服、情绪不好、注意力不集中、焦虑、血压过高等不生理心理健康的情况下，是不适合进行当前工作的，但是这些很难通过外表观察出来。现有的矿工安全保障措施主要是通过劳保用品的佩戴以及定期体检等，这些手段不能及时发现矿工的身体状况变化，不能在危险发生前及时采取预防措施，无法有效保障矿工安全。这类不健康的矿工进入作业场地，很容易出现意外，如不能胜任工作、造成失误危害自身及周围同事的安全或造成财产损失。
技术实现要素：
针对上述背景问题，本发明提供一种矿工安全预警装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种矿工安全预警装置，该装置包括设置在矿道内的环境监测模块以及穿戴在矿工身上的生理数据监测模块；其中：
所述环境监测模块包括可燃气体传感器、第一放大器、第一带通滤波器、第一模数转换器、第一控制器以及第一无线传输模块，所述可燃气体传感器均匀分布在矿道内以监测矿道内各个位置的可燃气体，所述第一放大器与所述可燃气体传感器连接以对所述可燃气体传感器的监测信号进行放大，所述第一带通滤波器与所述第一放大器连接以滤除所述第一放大器的输出信号中的噪声信号，所述第一模数转换器与所述第一带通滤波器连接以将所述第一带通滤波器输出的信号转换为数字信号，所述第一控制器与所述第一模数转换器连接以接收所述第一模数转换器输出的数字信号并将其通过第一无线传输模块传输至远程控制中心；
所述生理数据监测模块包括生理传感器组、第二放大器、第二带通滤波器、第二模数转换器、第二控制器、第二无线传输模块以及预警模块，所述生理传感器组实时监测矿工的各项生理参数，所述第二放大器与所述生理传感器组连接以对所述生理传感器组的监测信号进行放大，所述第二带通滤波器与所述第二放大器连接以滤除所述第二放大器的输出信号中的噪声信号，所述第二模数转换器与所述第二带通滤波器连接以将所述第二带通滤波器输出的信号转换为数字信号，所述第二控制器与所述第二模数转换器连接以接收所述第二模数转换器输出的数字信号并将其通过第二无线传输模块传输至远程控制中心，所述预警模块与所述第二控制器连接；
远程控制中心根据接收到的第一无线传输模块传输的信号，分析矿道内的空气成分是否符合标准，若不符合则通过第二无线传输模块向第二控制器发出预警指令，第二控制器控制所述预警模块向矿工发出警报；远程控制中心根据接收到的第二无线传输模块传输的信号，分析矿工生命特征是否正常，若不正常则通过第二无线传输模块向第二控制器发出预警指令，第二控制器控制所述预警模块向矿工发出警报并安排人员对该矿工进行紧急救援。
作为本发明的进一步技术方案，所述可燃气体传感器包括瓦斯传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器。
作为本发明的进一步技术方案，所述生理传感器组包括心电、呼吸、心率、血压、体温、血氧和脉搏传感器。
作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二带通滤波电路均包括第一至第三电阻、第一至第三电容以及运算放大器，其中，第一电阻的一端为输入端，另一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电容的另一端分别与运算放大器的反相输入端、第三电阻的一端连接，第二电容的另一端分别与第三电阻的另一端、运算放大器的输出端、第三电容的一端连接；第三电容的另一端为输出端，运算放大器的正相输入端接地。
作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二放大器均包括第一至第三电阻、第一和第二电容、三极管，第一电容的一端分别与第一电阻的一端、三极管的基极连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、电源连接，第二电阻的另一端分别与三极管的集电极、第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与三极管的发射极分别接地。
作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二无线传输模块均为zigbee模块。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明通过生理传感器组通过对矿工的生命特征进行实时监测，从而实时了解矿工的生命安全是否受到影响；最后通过可燃气体传感器对矿工工作环境的气体进行实时分析从而了解矿井下的环境是否适合继续工作，从而保证矿工的生命安全。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明提供一种矿工安全预警装置，该装置包括设置在矿道内的环境监测模块以及穿戴在矿工身上的生理数据监测模块。
所述环境监测模块包括可燃气体传感器、第一放大器、第一带通滤波器、第一模数转换器、第一控制器以及第一无线传输模块，所述可燃气体传感器均匀分布在矿道内以监测矿道内各个位置的可燃气体，所述第一放大器与所述可燃气体传感器连接以对所述可燃气体传感器的监测信号进行放大，所述第一带通滤波器与所述第一放大器连接以滤除所述第一放大器的输出信号中的噪声信号，所述第一模数转换器与所述第一带通滤波器连接以将所述第一带通滤波器输出的信号转换为数字信号，所述第一控制器与所述第一模数转换器连接以接收所述第一模数转换器输出的数字信号并将其通过第一无线传输模块传输至远程控制中心。
所述生理数据监测模块包括生理传感器组、第二放大器、第二带通滤波器、第二模数转换器、第二控制器、第二无线传输模块以及预警模块，所述生理传感器组实时监测矿工的各项生理参数，所述第二放大器与所述生理传感器组连接以对所述生理传感器组的监测信号进行放大，所述第二带通滤波器与所述第二放大器连接以滤除所述第二放大器的输出信号中的噪声信号，所述第二模数转换器与所述第二带通滤波器连接以将所述第二带通滤波器输出的信号转换为数字信号，所述第二控制器与所述第二模数转换器连接以接收所述第二模数转换器输出的数字信号并将其通过第二无线传输模块传输至远程控制中心，所述预警模块与所述第二控制器连接。
远程控制中心根据接收到的第一无线传输模块传输的信号，分析矿道内的空气成分是否符合标准，若不符合则通过第二无线传输模块向第二控制器发出预警指令，第二控制器控制所述预警模块向矿工发出警报；远程控制中心根据接收到的第二无线传输模块传输的信号，分析矿工生命特征是否正常，若不正常则通过第二无线传输模块向第二控制器发出预警指令，第二控制器控制所述预警模块向矿工发出警报并安排人员对该矿工进行紧急救援。
所述可燃气体传感器包括瓦斯传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器，所述生理传感器组包括心电、呼吸、心率、血压、体温、血氧和脉搏传感器，所述第一和第二无线传输模块均为zigbee模块。
所述第一和第二带通滤波电路均包括第一至第三电阻、第一至第三电容以及运算放大器，其中，第一电阻的一端为输入端，另一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电容的另一端分别与运算放大器的反相输入端、第三电阻的一端连接，第二电容的另一端分别与第三电阻的另一端、运算放大器的输出端、第三电容的一端连接；第三电容的另一端为输出端，运算放大器的正相输入端接地。
所述第一和第二放大器均包括第一至第三电阻、第一和第二电容、三极管，第一电容的一端分别与第一电阻的一端、三极管的基极连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、电源连接，第二电阻的另一端分别与三极管的集电极、第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与三极管的发射极分别接地。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。