[发明专利]多传感器融合的智能头盔

说明书

技术领域

本发明涉及一种多传感器融合的智能头盔，尤其是供煤矿井下使用的多传感器融合的智能头盔。

背景技术

煤炭工业是工业生产各行业中自然条件差、危险源多的行业，安全工作始终是煤炭企业面临的最重要、最严峻的问题。尽管国家有关部门多次下发有关煤矿管理条例，但煤矿事故每年夺走数千煤矿工人的生命，造成数以亿计的财产损失，不仅损害人民群众的生命财产和切身利益，也制约着煤炭工业的持续健康发展，对经济发展、社会稳定和国家形象都产生了负面影响。

目前我国煤矿安全生产形势严峻，突出问题有：瓦斯灾害严重，爆炸事故多发。我国煤矿露天开采比重小，井工开采比重大，地质结构复杂，约半数的煤矿为高瓦斯、“高突”矿井；技术装备落后，机械化程度低，很大一部分煤矿处于原始的开采方式，安全生产没有保证；安全检测技术十分落后，井下安检设备缺乏、安全管理制度不完善、安全监控成本高、资金投入严重不足、抢灾能力低下。

瓦斯、火灾、透水等各种安全隐患在造成巨大损失的同时，更严重威胁着矿井作业工人的人身安全。对煤矿井下温度、湿度、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、粉尘浓度等进行精确测量和实时监控是防止煤矿发生安全事故、确保人身安全和生产安全的重要措施。

目前我国广泛使用的矿用头盔性能单一，仅能实现基本的保护功能。公告号为CN2798644Y的中国实用新型专利文献提出一种多功能矿用安全帽，在帽体周围安装了气体报警器和求救信号发生器，实现了遇有危险气体蜂鸣报警提示和求救信号发射等功能。公告号为CN2574446Y、CN2614480Y、CN2620333Y的中国实用新型专利文献也分别提出了类似的改进。但是这种应用只涉及初步的危险气体检测和井下实时报警功能，与井下通讯分站和地面监控中心之间没有数据交互，不能实现与其它监控系统的一体化，而且不能实现矿工的定位，一旦发生安全事故，对搜救工作的帮助作用十分有限。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有矿用头盔功能单一、仅能实现照明和保护功能的不足，提供一种能够实时监测井下环境参数并与地面监控中心进行数据交互的多传感器融合的智能头盔。为此，本发明采用以下技术方案：所述智能头盔包括头盔本体和智能腰带盒，其特征在于所述头盔本体上设有多传感器探头、矿用摄像头和液晶显示屏，所述智能腰带盒内设有智能头盔信息单元，所述智能头盔信息单元包括现场数据采集模块、数据处理监控模块、无线通信模块和电源模块，所述智能头盔信息单元与头盔本体上的多传感器探头、矿用摄像头、液晶显示屏有线连接或无线连接。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用或组合采用以下进一步的技术方案：

所述智能头盔信息单元主要由四部分组成：分别是现场数据采集模块、数据处理监控模块、无线通信模块、电源模块；所述现场数据采集模块与头盔本体上的多传感器探头和矿用摄像头有线连接，负责控制监控区域内信息的采集；所述数据处理监控模块主要由数据处理子模块、数据监控子模块、数据存储器构成，负责对现场数据采集模块所采集数据的处理与存储、设置警戒值、驱动液晶显示屏，并在检测值超出设定警戒值时进行声光报警；所述无线通信模块负责与井下通讯分站进行通信，将数据处理监控模块处理后的数据发送到井下通讯分站；所述电源模块负责为现场数据采集模块、数据处理监控模块、无线通信模块提供电源。

所述多传感器探头包括的传感器探头为瓦斯浓度传感器探头、一氧化碳浓度传感器探头、粉尘浓度传感器探头、温度传感器探头、湿度传感器探头或者上述五种传感器探头中的任意两种、任意三种、任意四种的组合。

所述无线通信模块包括RFID射频识别子模块和蓝牙子模块两部分；由多传感器探头采集并经数据处理监控模块处理后的数据，通过所述RFID射频识别子模块实时地发送到井下通讯分站；由矿用摄像头采集的视频信息先存储在数据处理监控模块的数据存储器中，在佩戴所述智能头盔的井下人员移动到与井下通讯分站的距离小于蓝牙最大通讯距离时，启用所述蓝牙子模块并将数据存储器中所储存的视频信息采用蓝牙通讯方式高速发送给井下通讯分站。

所述无线通信模块通过其射频芯片自带的接收信号强度指示RSSI功能，对佩戴所述智能头盔的井下人员进行定位。

所述头盔本体上设有矿灯，所述智能腰带盒内设有矿灯电源单元，所述矿灯电源单元与所述矿灯有线连接，所述矿灯电源单元还与所述智能头盔信息单元中的电源模块有线连接。