專利名稱：一種用于煤礦的可移動式應(yīng)急救生艙的通訊一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的一體 化通訊技術(shù)，為煤礦及其它礦井下發(fā)生事故時為無法及時撤離的礦工在救生艙中 生存時，實現(xiàn)救生艙內(nèi)人生存的氣體環(huán)境、溫濕度環(huán)境、照明環(huán)境等的數(shù)據(jù)通訊 以及救生艙內(nèi)人員生存狀況的視頻通訊和語音通訊的一體化傳輸；保證艙內(nèi)各環(huán) 境參數(shù)的正常，艙外救援人員與艙內(nèi)人員的及時溝通，幫助完成井下礦工的逃生。
背景技術(shù)：
目前，公知的礦井可移動應(yīng)急救生艙在國內(nèi)主要是提供一個密閉空間，躲避 有毒有害氣體或火災(zāi)煙氣的傷害，沒有對救生艙內(nèi)相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)通訊傳輸、與 救生艙外救援人員實時聯(lián)系的視頻通訊和語音通訊的一體化傳輸裝置。國外的救 生艙在氣體環(huán)境監(jiān)測方面只是簡單的有數(shù)據(jù)實時顯示，而沒有全面完善的數(shù)據(jù)監(jiān) 控通訊，國外救援一般使用礦井已有的通訊電纜或無線電通訊，而沒有實現(xiàn)視頻 及語音的一體化通訊傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種能夠滿足煤礦礦用可移動式救生艙內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)通訊、 艙外救援用視頻通訊、語音通訊的一體化傳輸裝置。
一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的通訊一體化裝置，包括控制箱、液晶 顯示臺、對內(nèi)傳輸接口、對外傳輸接口、主電源、備用電源、艙內(nèi)監(jiān)控儀器。布 局如圖1所示。各部件連接順序為主電源一三合一氣體測定器一控制箱一液晶 顯示臺—控制箱一供氧裝置；主電源一C02傳感器一控制箱一液晶顯示臺—控制 箱一凈化裝置風(fēng)機(jī)；主電源一對外傳輸接口一控制箱一液晶顯示臺一視頻監(jiān)控裝 置—液晶顯示臺—控制箱一對外傳輸接口?？刂葡渫ㄟ^電纜線分別與液晶顯示臺、主電源、備用電源、照明裝置、三合一氣體測定器、C02傳感器、凈化裝置 風(fēng)機(jī)、空氣調(diào)節(jié)裝置連接，此外，控制箱通過以太網(wǎng)(RJ45)與液晶顯示臺、對 外輸出接口連接。
控制箱是可移動式應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置的核心，由主(備用)電源、 硬件連接接口、軟件連接接口、各監(jiān)控裝置開關(guān)等組成。控制箱內(nèi)具有軟硬件開 關(guān)、開機(jī)自檢功能(包含語音提示"一切正常，可放心使用"等)、開屏中文顯 示功能(如"儀器正常請放心使用"等、開機(jī)一定時間內(nèi)可循環(huán)播放；進(jìn)艙提示、 如救生艙儀表使用說明等)、環(huán)境參數(shù)集中顯示功能(02 、 CO 、 H2S、 C02、 溫度、濕度、照明狀況)、報警排序功能(各監(jiān)控儀器在超限等情況下以及正常 情況要報警)、可操控性強的菜單界面、自計時功能(進(jìn)入艙內(nèi)時間)、集中RS485 通訊功能、自省電模式功能(設(shè)置了液晶顯示屏、背光、報警聲音開關(guān)等)。
控制箱由主(備用)電源(50A'h)提供12V (DC)，保障控制箱的正常工 作。救生艙內(nèi)三合一氣體測定儀(02 、 CO 、 H2S)、 C02傳感器、凈化裝置、 空氣調(diào)節(jié)裝置、照明裝置通過RS485通訊與控制器連接，通過電纜線向外傳輸。 救生艙內(nèi)視頻、語音信號通過以太網(wǎng)光纖傳輸。
液晶顯示臺包括控制按鈕、狀態(tài)指示燈、揚聲器、通話器、液晶顯示臺上 的顯示屏等部分。RS485通訊實現(xiàn)與控制箱通訊連接，通過電纜線與控制箱連接。 狀態(tài)顯示燈分別顯示艙內(nèi)02濃度、CO濃度、H2S濃度、C02濃度、溫度、相 對濕度、照明情況、視頻監(jiān)控狀況及與艙外通訊狀況。以上各參數(shù)若出現(xiàn)異?；?其他問題，控制器自動調(diào)節(jié)或通過控制按鈕手動控制。具體參數(shù)值或狀態(tài)在液晶 顯示臺上的顯示屏上實時顯示。
對內(nèi)、外傳輸接口救生艙內(nèi)各監(jiān)控裝置與控制器的連接通過RS485實現(xiàn)， 控制器、液晶顯示臺通過以太網(wǎng)(RJ45)和RS485連接。救生艙與艙外的連接 通過電纜通訊接口和以太網(wǎng)光纖接口連接。
主(備用)電源為救生艙內(nèi)三合一氣體測定器(02 、 CO 、 H2S)、 C02 傳感器、凈化裝置風(fēng)機(jī)提供12V (DC)，為液晶顯示臺提供5V (DC)電源。主 (備用)電源與三合一氣體測定器、CCb傳感器、凈化裝置的風(fēng)機(jī)之間通過電纜 線連接。
艙內(nèi)各監(jiān)控儀器三合一氣體測定器(02 、 CO 、 H2S)、 C02傳感器、凈化裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置、照明裝置、視頻監(jiān)控裝置。
進(jìn)入救生艙后，開啟控制箱及相關(guān)設(shè)備， 一體化通訊裝置完成艙內(nèi)自檢，主 要包括艙內(nèi)各監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)開啟，初始環(huán)境參數(shù)正常。救生艙內(nèi)三合一氣體測 定器、C02傳感器、凈化裝置、照明裝置、監(jiān)控視頻自身系統(tǒng)運轉(zhuǎn)期間，艙內(nèi)語 音播放事先錄制的救生艙內(nèi)注意事項、艙內(nèi)各儀表使用說明。 一段時間后，救生 艙內(nèi)各項裝置運轉(zhuǎn)正常， 一體化通訊裝置按照順序語音提示02濃度、CO濃度、 H2S濃度、C02濃度、溫度、相對濕度，同時提醒以上參數(shù)是否低于或超過安全 狀況下的參數(shù)值，使救生艙內(nèi)人員及時了解艙內(nèi)生存條件，及時通過一體化通訊 裝置調(diào)節(jié)或向外界救援人員及時反饋。
外界救援人員通過一體化通訊裝置的實時視頻及歷史視頻資料了解救生艙 內(nèi)人員是否活著、人員是否健康，通過語音通訊與艙內(nèi)人員實現(xiàn)簡單對話，通訊 一體化裝置實現(xiàn)簡單錄制好一定的語句(如"是否活著"，"有幾個人"等)，存 入系統(tǒng)，通過按快捷鍵即可達(dá)到井上井下中文語句通訊。
本發(fā)明能夠?qū)壬搩?nèi)人生存的氣體環(huán)境、溫濕度環(huán)境、照明環(huán)境等數(shù)據(jù)的 實時監(jiān)控以及報警，使救生艙內(nèi)人員及時了解艙內(nèi)生存條件，及時通過一體化通 訊裝置調(diào)節(jié)；能夠?qū)崿F(xiàn)救生艙內(nèi)人員生存狀況的視頻通訊和語音通訊的一體化傳
輸，使艙外救援人員與艙內(nèi)人員及時溝通，幫助完成救生艙內(nèi)礦工逃生。


圖1為通訊一體化裝置示意圖。
其中1—控制箱、2—液晶顯示臺、3—狀態(tài)控制按鈕、4一狀態(tài)指示燈、5 一揚聲器、6—通話器、7—對內(nèi)傳輸接口、 8—對外傳輸接口、 9一主電源、10 一備用電源、11—照明裝置、12—三合一氣體測定器、13~002傳感器、14一凈 化裝置風(fēng)機(jī)、15—空氣調(diào)節(jié)裝置、16—供氧裝置、17—視頻監(jiān)控裝置。
圖2為通訊一體化裝置02濃度控制流程圖。
圖3為通訊一體化裝置C02濃度控制流程圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述可移動式應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置的各項功能， 在附圖中，相同的標(biāo)號式中表示相同的元件。如圖1所示，本發(fā)明由控制箱1、液晶顯示臺2、對內(nèi)傳輸接口 7、對外傳 輸接口8、主電源9，以及狀態(tài)控制按鈕3、狀態(tài)指示燈4、揚聲器5、通話器6、 備用電源IO、照明裝置ll、三合一氣體測定器12、 C02傳感器13、凈化裝置風(fēng) 機(jī)14、空氣調(diào)節(jié)裝置15、供氧裝置16、視頻監(jiān)控裝置17等組成。各部件連接 順序為主電源9—三合一氣體測定器12—控制箱1—液晶顯示臺2—控制箱1 —供氧裝置16;主電源9—C02傳感器13—控制箱1—液晶顯示臺2—控制箱1 —凈化裝置風(fēng)機(jī)14;主電源9—對外傳輸接口 8—控制箱1—液晶顯示臺2—視 頻監(jiān)控裝置17—液晶顯示臺2—控制箱1—對外傳輸接口 8?？刂葡?通過電纜 線分別與液晶顯示臺2、主電源9、備用電源10、照明裝置ll、三合一氣體測定 器12、 C02傳感器13、凈化裝置風(fēng)機(jī)14、空氣調(diào)節(jié)裝置15連接，此外，控制 箱l通過以太網(wǎng)(RJ45)與液晶顯示臺2、對外輸出接口8連接。 可移動式應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置的各項功能及實施方式 1、集中操控管理。具有軟硬件開關(guān)、開機(jī)自檢、開屏中文顯示詞、環(huán)境參 數(shù)集中顯示，報警排序、可操控性強的菜單界面、自計時、集中RS485通訊、 自省電模式。
控制箱1有三合一氣體測定器12、 C02傳感器13、凈化裝置風(fēng)機(jī)14、照明 裝置ll、空氣調(diào)節(jié)裝置15的開關(guān)。此外，液晶顯示臺2上可以通過監(jiān)控軟件自 動或手動調(diào)節(jié)供氧裝置16、凈化裝置風(fēng)機(jī)14、空氣調(diào)節(jié)裝置15、照明裝置11 等的狀況。
三合一氣體測定器13:采用RS485通訊方式與控制箱1連接，由主電源9 (備用電源10)供電。測量范圍02濃度:0 25.0% (報警濃度:19.0 22.%)， CO濃度0 500ppm (報警濃度24ppm), H2S濃度0 50ppm (報警濃度 6ppm)。當(dāng)02濃度低于或高于報警濃度時，應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置語音提 示可移動式救生艙內(nèi)人員，并自動打開或關(guān)閉供氧裝置16的開關(guān)(特殊情況下， 應(yīng)急救生艙內(nèi)的人員也可以手動開啟或關(guān)閉供氧裝置16的開關(guān))，控制流程見附 圖2;當(dāng)救生艙內(nèi)CO濃度高于報警濃度時，應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置語音提 示可移動式救生艙內(nèi)人員，并自動打開凈化裝置風(fēng)機(jī)14的開關(guān)，凈化應(yīng)急救生 艙內(nèi)空氣(特殊情況下，應(yīng)急救生艙內(nèi)的人員也可以手動開啟凈化裝置風(fēng)機(jī)14 的開關(guān))；當(dāng)救生艙內(nèi)H2S濃度高于報警濃度時，應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置語音提示可移動式救生艙內(nèi)人員，并自動打開凈化裝置風(fēng)機(jī)14的開關(guān)，凈化應(yīng)急 救生艙內(nèi)空氣(特殊情況下，應(yīng)急救生艙內(nèi)的人員也可以手動開啟凈化裝置風(fēng)機(jī) 14的開關(guān))。
C02傳感器13:采用RS485通訊方式與控制箱1連接，由主電源9 (備用 電源IO)供電。測量范圍0 5.0%CO2 (報警濃度0.3% 0.8%)，當(dāng)CCV濃 度高于或低于報警濃度時，應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置語音提示可移動式救生艙 內(nèi)人員，并自動打開或關(guān)閉凈化裝置風(fēng)機(jī)14的開關(guān)(特殊情況下，應(yīng)急救生艙 內(nèi)的人員也可以手動開啟凈化裝置風(fēng)機(jī)14的開關(guān))，控制流程見附圖3。
照明裝置11:應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置照明裝置11有開啟/關(guān)閉兩種狀態(tài)， 正常情況下為開啟，特殊情況下，可通過液晶顯示臺2上的手動按鈕控制。
空氣調(diào)節(jié)裝置15:用于調(diào)節(jié)應(yīng)急救生艙內(nèi)的溫度和濕度，可通過液晶顯示 臺2上的手動按鈕控制。
視頻監(jiān)控裝置17:應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置視頻監(jiān)控裝置17有開啟/關(guān)閉 兩種狀態(tài)，正常情況下為開啟，特殊情況下，可通過液晶顯示臺2上的手動按鈕 控制。能夠及時保存視頻資料，以便與救援人員聯(lián)系時及時向上反饋信息。
應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置開機(jī)自檢內(nèi)容為應(yīng)急救生艙內(nèi)各裝置的運行狀 態(tài)是否正常，與通訊一體化裝置的連接是否正常。
應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置開啟后進(jìn)入自計時，實時顯示應(yīng)急救生艙內(nèi)環(huán)境 參數(shù)及相關(guān)設(shè)備的運行狀況。若遇到特殊情況，應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置按照 02濃度、CO濃度、H2S濃度、C02濃度、溫度、相對濕度的順序報警提示各項 參數(shù)值。
2、人性化語音提示。具有開機(jī)安慰性語句提示、生存環(huán)境正常提示、報警 提示、適當(dāng)時間內(nèi)舒緩音樂、緊急提示。
待援人員進(jìn)入可移動式應(yīng)急救生艙后，開啟應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置，通 訊一體化裝置自檢的同時，語音提示進(jìn)入應(yīng)急救生艙內(nèi)的人員:"艙內(nèi)一切正常"， "請閱讀通訊一體化裝置使用說明"，"請保持安靜"，"2min后將循環(huán)播放救生 艙內(nèi)各儀表的簡單實用說明"。
應(yīng)急救生艙內(nèi)待援人員入艙30min后，語音提示應(yīng)急救生艙內(nèi)02濃度、CO 濃度、H2S濃度、C02濃度，正常情況下，語音提示"一切正常"，若達(dá)到報警濃度時，語音提示"開啟氧氣供應(yīng)裝置開關(guān)"，"開啟凈化裝置風(fēng)機(jī)"。情況穩(wěn)定 后，每隔一定的時間循環(huán)提示應(yīng)急救生艙內(nèi)的待援人員以上各參數(shù)。
應(yīng)急救生艙內(nèi)一切正常時，艙內(nèi)待援人員可以打開應(yīng)急救生艙通訊一體化裝 置內(nèi)的音樂，有效緩解待援人員的煩躁情緒和緊張心理狀況。
3、 數(shù)學(xué)模型控制。待援人員進(jìn)入應(yīng)急救生艙后可自行輸入人數(shù)、狀態(tài)即可 自動調(diào)節(jié)艙內(nèi)生存環(huán)境，同時設(shè)有手動控制。
應(yīng)急救援救生艙通訊一體化裝置開啟后，進(jìn)艙人員選擇并輸入進(jìn)艙人數(shù)(1 人，2人，3人，4人，5人，6人，7人，8人)，根據(jù)應(yīng)急救生艙通訊一體化裝 置的語音提示選擇并輸入人員的狀態(tài)(休息、 一般、動作)，通訊一體化裝置根 據(jù)實驗建立的數(shù)學(xué)模型控制氧氣供應(yīng)量，空氣凈化裝置的風(fēng)機(jī)開啟狀態(tài)。特殊情 況下，通訊一體化裝置語音提示應(yīng)急救生艙內(nèi)待援人員手動控制以上狀態(tài)開關(guān)。
4、 語句通訊功能。事先錄制好一定的語句，存入系統(tǒng)，通過按快捷鍵即可 達(dá)到井上井下中文語句通訊?；蛘咻斎氤Ｓ谜Z句，通過語句組合實現(xiàn)更強大的通 訊方式。應(yīng)答式通訊模式，觸發(fā)呼叫。
應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置為救生艙內(nèi)待援人員和艙外救援人員提供語句 通訊功能。應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置系統(tǒng)內(nèi)存儲事先錄入的語句，如"救生 艙內(nèi)有待援人員"，"救生艙人員還活著"，"救生艙內(nèi)人員部分傷亡，但有人活著"， "救生艙內(nèi)人員呼吸正常"，"救生艙內(nèi)氧氣供應(yīng)不足"，"救生艙內(nèi)人員食物供應(yīng) 正常"，"救生艙內(nèi)人員缺乏食物"，"救生艙內(nèi)人員飲用水"，"救生艙內(nèi)缺飲用水"， "救生艙內(nèi)人員受傷"等。在艙外救援人員與艙內(nèi)人員通話時，艙內(nèi)人員可以通 過一體化裝置將艙內(nèi)的簡單信息通過快捷按鈕及時反饋出去。
應(yīng)急救生艙通訊一體化裝置設(shè)置應(yīng)答通訊模式，可以即時與艙外人員語音通 話，反饋艙內(nèi)的信息。
權(quán)利要求
1.一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的通訊一體化裝置，其特征在于裝置由控制箱(1)、液晶顯示臺(2)、對內(nèi)傳輸接口(7)、對外傳輸接口(8)、主電源(9)，以及狀態(tài)控制按鈕(3)、狀態(tài)指示燈(4)、揚聲器(5)、通話器(6)、備用電源(10)、照明裝置(11)、三合一氣體測定器(12)、CO2傳感器(13)、凈化裝置風(fēng)機(jī)(14)、空氣調(diào)節(jié)裝置(15)、供氧裝置(16)、視頻監(jiān)控裝置(17)組成；各部件連接順序為主電源(9)→三合一氣體測定器(12)→控制箱(1)→液晶顯示臺(2)→控制箱(1)→供氧裝置(16)；主電源(9)→CO2傳感器(13)→控制箱(1)→液晶顯示臺(2)→控制箱(1)→凈化裝置風(fēng)機(jī)(14)；主電源(9)→對外傳輸接口(8)→控制箱(1)→液晶顯示臺(2)→視頻監(jiān)控裝置(17)→液晶顯示臺(2)→控制箱(1)→對外傳輸接口(8)；控制箱(1)通過電纜線分別與液晶顯示臺(2)、主電源(9)、備用電源(10)、照明裝置(11)、三合一氣體測定器(12)、CO2傳感器(13)、凈化裝置風(fēng)機(jī)(14)、空氣調(diào)節(jié)裝置(15)連接，此外，控制箱(1)通過以太網(wǎng)RJ45與液晶顯示臺(2)、對外輸出接口(8)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的通訊一體化裝 置，其特征在于控制箱內(nèi)具有軟硬件開關(guān)、開機(jī)自檢功能、開屏中文顯示功能、 環(huán)境參數(shù)集中顯示功能、報警排序功能、可操控性強的菜單界面、自計時功能、 集中RS485通訊功能、自省電模式功能。
3. 如權(quán)利要求1所述一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的通訊一體化裝 置，其特征在于液晶顯示臺(2)包括控制按鈕(3)、狀態(tài)指示燈(4)、揚聲器(5)、通話器(6)、液晶顯示臺上的顯示屏；RS485通訊實現(xiàn)與控制箱通訊連接， 通過電纜線與控制箱連接；狀態(tài)顯示燈分別顯示艙內(nèi)02濃度、CO濃度、H2S 濃度、C02濃度、溫度、相對濕度、照明情況、攝像狀況和艙外通訊狀況；以上 各參數(shù)若出現(xiàn)異常或其他問題，控制器自動調(diào)節(jié)或通過控制按鈕手動控制；具體 參數(shù)值或狀態(tài)在液晶顯示臺上的顯示屏上實時顯示。
全文摘要
本發(fā)明屬于安全環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種用于煤礦用可移動式應(yīng)急救生艙的一體化通訊裝置。裝置包括控制箱、液晶顯示臺、對內(nèi)傳輸接口、對外傳輸接口、主電源、備用電源、艙內(nèi)監(jiān)控儀器?？刂葡鋬?nèi)具有軟硬件開關(guān)、開機(jī)自檢功能、開屏中文顯示功能、環(huán)境參數(shù)集中顯示功能、報警排序功能、可操控性強的菜單界面、自計時功能、集中RS485通訊功能、自省電模式功能。本發(fā)明能夠?qū)壬搩?nèi)人生存的氣體環(huán)境、溫濕度環(huán)境、照明環(huán)境等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控以及報警，使救生艙內(nèi)人員及時了解艙內(nèi)生存條件，及時通過一體化通訊裝置調(diào)節(jié)；能夠?qū)崿F(xiàn)救生艙內(nèi)人員生存狀況的視頻通訊和語音通訊的一體化傳輸，使艙外救援人員與艙內(nèi)人員及時溝通，幫助完成救生艙內(nèi)礦工逃生。
文檔編號E21F17/18GK101608554SQ20091008920
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者劉仁生, 張志鈺, 張文平, 軍 朱, 艷 李, 金龍哲 申請人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司;北京科技大學(xué)