本實用新型涉及應(yīng)急求援技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦山應(yīng)急救援黑匣子。

背景技術(shù)：

在煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常會發(fā)生瓦斯爆炸，透水、火災(zāi)、煤塵爆炸及頂板垮落等災(zāi)害事故，對礦工的生命安全和礦山安全構(gòu)成巨大威脅，當(dāng)?shù)V山發(fā)生安全事故時，救援人員需攜帶自保、救援和通信設(shè)備等進(jìn)入事故現(xiàn)場進(jìn)行救援，在進(jìn)行救援時，救援人員通常會利用應(yīng)急救援黑匣子對事故現(xiàn)場進(jìn)行圖像和語音的采集及存儲。目前市場上現(xiàn)有的應(yīng)急救援黑匣子主要是隔爆型設(shè)備，基本上只能完成音視頻記錄的功能，并且在事故現(xiàn)場微光或全黑的環(huán)境中存在功耗大、體積大、不隱蔽、會出現(xiàn)紅暴現(xiàn)象、有光斑、圖像模糊及層次不清等，不能全面準(zhǔn)確地反映災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的真實情況的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，以解決現(xiàn)有的技術(shù)在微光或全黑的環(huán)境中存在功耗大、體積大、不隱蔽、會出現(xiàn)紅暴現(xiàn)象、有光斑、圖像模糊及層次不清等，不能全面準(zhǔn)確地反映災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的真實情況的問題。

本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，用于礦工隨身攜帶，黑匣子包括處理器模塊，該處理器模塊分別連接有視頻模塊、音頻模塊、通信模塊、本安電源模塊、環(huán)境參數(shù)感知模塊、存儲模塊和LCD顯示模塊；

視頻模塊，用于對視頻信號及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的視頻信號及圖像數(shù)據(jù)輸送至所述處理器模塊；

音頻模塊，用于采集音頻信號，并對音頻信號進(jìn)行編碼和回放；

環(huán)境參數(shù)感知模塊，包括溫濕度傳感器和氣體傳感器，用于采集周圍環(huán)境中的溫度、濕度及氣體濃度參數(shù)，并輸送至所述處理器模塊；

處理器模塊，用于接收視頻模塊傳輸來的視頻信號和圖像數(shù)據(jù)，及音頻模塊傳輸來的音頻信號，并對視頻信號、圖像數(shù)據(jù)和音頻信號進(jìn)行編碼、解碼和壓縮處理。

進(jìn)一步的，視頻模塊包括依次連接的輔助光源、采集前端模塊、Camera輸出模塊和視頻解碼模塊，視頻解碼模塊連接至處理器。

進(jìn)一步的，視頻模塊中輔助光源選用的是波長為940nm的紅外激光管。

進(jìn)一步的，紅外激光管連接有驅(qū)動電路，驅(qū)動電路包括與處理器數(shù)據(jù)連接的電源控制芯片U1，電源控制芯片U1分別連接有用于驅(qū)動紅外激光管開啟的第二驅(qū)動芯片U2和第三驅(qū)動芯片U3。

進(jìn)一步的，電源控制芯片U1的引腳6分別與阻流電阻R1和去耦電容C4的一端連接；電源控制芯片U1的引腳5分別連接至處理器和上拉電阻R3的一端；阻流電阻R1、去耦電容C4和上拉電阻R3的另一端均連接至電源控制芯片U1的電壓輸入端VCC；電源控制芯片U1的引腳2和引腳3，以及濾波電容C1的負(fù)極均連接至第二驅(qū)動芯片U2的引腳3；電源控制芯片的引腳1通過下拉電阻R2接地；濾波電容C1的正極連接至第三驅(qū)動芯片U3的引腳3，濾波電容C1的正極、濾波電容C2的正極和去耦電容C3的一端均連接至紅外激光管的正極；第三驅(qū)動芯片U3的引腳1、濾波電容C2的負(fù)極、外激光管的負(fù)極和去耦電容C3的另一端均連接至第二驅(qū)動芯片U2的引腳1；第二驅(qū)動芯片U2和第三驅(qū)動芯片U3的引腳2分別接地。

進(jìn)一步的，音頻模塊包括陣列式麥克風(fēng)、用于接收陣列式麥克風(fēng)輸出的音頻信號的音頻Codec和用于接收所述音頻Codec輸出的音頻信號的揚聲器。

進(jìn)一步的，通信模塊包括均與處理器模塊相連接的WiFi模塊線協(xié)議、網(wǎng)口、Micro USB接口和串口。

進(jìn)一步的，串口用于接收經(jīng)過處理器模塊處理后的溫度、濕度及氣體濃度參數(shù)。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，能夠在低照度甚至全黑環(huán)境下采集到高清視頻圖像和音頻信號，能夠全面準(zhǔn)確地顯示、存儲、上傳和回放災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的真實情況及救援過程，并且還可以采集周圍環(huán)境中的溫度、濕度及氣體濃度參數(shù)，特別是二氧化碳濃度和瓦斯?jié)舛?，設(shè)備符合本質(zhì)安全原理、整體功耗低、重量輕、體積小、成本低且易于維護(hù)。

附圖說明

圖1是本實用新型一種礦山應(yīng)急救援黑匣子的功能模塊示意圖；

圖2是本實用新型一種礦山應(yīng)急救援黑匣子的紅外激光管的恒流源驅(qū)動電路示意圖。

其中，1.視頻模塊，2.音頻模塊，3.通信模塊，4.本安電源模塊，5.環(huán)境參數(shù)感知模塊，6.存儲模塊，7.LCD顯示模塊，8.處理器模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實用新型提供的一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，如圖1所示，包括處理器模塊8，處理器模塊8分別連接有視頻模塊1、音頻模塊2、通信模塊3、本安電源模塊4、環(huán)境參數(shù)感知模塊5、存儲模塊6和LCD(液晶顯示器)顯示模塊7；

其中，視頻模塊1用于對的視頻信號及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；音頻模塊2用于對采集到的音頻信號進(jìn)行編碼和回放；通信模塊3用于接收由所述處理器模塊8輸出的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；本安電源模塊4用于對整個裝置供電；環(huán)境參數(shù)感知模塊5包括溫濕度傳感器和氣體傳感器，用于采集周圍環(huán)境中的溫度、濕度及氣體濃度的參數(shù)；存儲模塊6用于存儲信息；處理器模塊8用于對由視頻模塊1傳輸來的視頻信號和圖像數(shù)據(jù)及音頻模塊2傳輸來的信號進(jìn)行編碼、解碼和壓縮等處理。

視頻模塊1包括依次連接的輔助光源、采集前端模塊、Camera輸出模塊和視頻解碼模塊，輔助光源選用的是波長為940nm的紅外激光管，紅外激光管由兩個350mA恒流源的驅(qū)動芯片AMC7135驅(qū)動，從而保證輸出電流為700mA；所用的電源控制芯片是FDC6331L，電源控制芯片的引腳5作為控制端，接在處理器模塊8上。紅外激光管焊接在散熱功能優(yōu)良的鋁基板上，紅外激光管的控制芯片通過采樣外部環(huán)境光照控制恒流源的打開與關(guān)閉，并在紅外激光管的外部裝上一個均光片和凹透鏡，用以擴(kuò)散光源，以達(dá)到最佳的輔助照明效果。

視頻模塊1中采集前端模塊中的圖像傳感器選用的是MCCD圖像傳感器，MCCD圖像傳感器的尺寸為1/2英寸，MCCD圖像傳感器直接輸出量化后的數(shù)字圖像信號，然后經(jīng)過處理器模塊8處理，得到符合H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的壓縮的視頻信號。

音頻模塊2包括陣列式麥克風(fēng)、接收所述陣列式麥克風(fēng)輸出的音頻信號的音頻Codec和接收所述音頻Codec輸出的經(jīng)過處理器模塊8處理后的音頻信號的揚聲器，音頻模塊2中對聲音的采集選用的是陣列式麥克風(fēng)，選用陣列式麥克風(fēng)可以獲取更為清晰地語音數(shù)據(jù)，陣列式麥克風(fēng)對礦井中的聲音進(jìn)行采集，并輸出至音頻codec(具有編碼、譯碼功能的器件)，Camera輸出模塊將陣列式麥克風(fēng)采集到的聲音的模擬信號編碼成數(shù)字信號后輸出至處理器模塊8，經(jīng)過處理器模塊8中的ARM處理器處理后，輸出至存儲模塊6進(jìn)行存儲或輸出至音頻codec，音頻codec將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號然后輸出至揚聲器進(jìn)行播放，也可以經(jīng)過通信模塊3中的WiFi模塊或者網(wǎng)口上傳至網(wǎng)絡(luò)上或其他通信載體。

通信模塊3包括均與處理器模塊(8)相連接的WiFi模塊線協(xié)議、網(wǎng)口、Micro USB接口和串口，WiFi模塊即無線通信方式，采用的是802.11b/g無線協(xié)議；網(wǎng)口即有線通信方式，采用的是IEEE802.3協(xié)議；串口用于接收經(jīng)過處理器模塊8處理的溫度、濕度及氣體濃度等環(huán)境參數(shù)；Micro USB接口用于給裝置充電。

本安電源模塊4包括依次連接的鋰電池、本安電源和系統(tǒng)電源，設(shè)備總供電由12V的磷酸鐵鋰蓄電池作為供電電源，通過DC-DC(一種新研制的小型化電源開關(guān)模塊)電路設(shè)計為裝置提供12V的直流電壓，整個設(shè)備總供電由本安電源模塊4供電，整個電路設(shè)計符合本質(zhì)安全原理。

環(huán)境參數(shù)感知模塊5將采集到的周圍環(huán)境中的溫度、濕度及氣體濃度參數(shù)，尤其是二氧化碳濃度和瓦斯?jié)舛鹊膮?shù)輸出至處理器模塊8，經(jīng)過處理器模塊8中的ARM處理器處理后，輸出至存儲模塊6進(jìn)行存儲或者通過通信模塊3中的串口上傳至網(wǎng)絡(luò)上或其他通信載體。

LCD顯示模塊7中的顯示器選用的是彩色液晶顯示器；處理器模塊8中的處理器選用的是ARM處理器。

本實用新型還提供了一種礦山應(yīng)急救援黑匣子的紅外激光管的恒流源驅(qū)動電路，如圖2所示，電源控制芯片F(xiàn)DC6331L的引腳4與電壓輸入端VCC連接，電源控制芯片的引腳6分別與阻流電阻R1和去耦電容C4的一端連接；電源控制芯片的引腳5分別連接至處理器8和上拉電阻R3的一端；阻流電阻R1、去耦電容C4和上拉電阻R3的另一端均連接至電源控制芯片的電壓輸入端VCC；電源控制芯片的引腳2和3分別與U2的引腳3和濾波電容C1的負(fù)極連接；電源控制芯片的引腳1與下拉電阻R2的一端連接；下拉電阻R2的另一端接地；濾波電容C1的正極分別連接至U3的引腳3、濾波電容C2的正極、外激光管Laser1的正極和去耦電容C3的一端；U2的引腳1分別連接至濾波電容C2的負(fù)極、外激光管Laser1的負(fù)極和去耦電容C3的一端；U3的引腳1與外激光管Laser1的負(fù)極連接；U2和U3的引腳2分別接地。

低照度甚至全黑的環(huán)境下，紅外激光管的控制芯片通過采樣外部環(huán)境光照控制恒流源的打開，促使紅外激光管的驅(qū)動電路開始工作，驅(qū)動電路驅(qū)動紅外激光管作為輔助光源開始工作，在紅外激光管的輔助照明下，視頻模塊1中采集前端模塊中的光學(xué)鏡頭與MCCD圖像傳感器完成在低照度甚至全黑的環(huán)境下，對視頻信號的采集并經(jīng)過Camera輸出模塊至視頻解碼模塊，視頻解碼模塊將Camera輸出模塊的視頻信號進(jìn)行量化得到量化后的數(shù)字圖像信號，然后再將量化后的數(shù)字圖像信號輸出至處理器模塊8，經(jīng)過處理器模塊8中的ARM處理器處理后，輸出至存儲模塊6進(jìn)行存儲或輸出至LCD顯示模塊7進(jìn)行實時顯示，也可以經(jīng)過通信模塊3中的WiFi模塊或者網(wǎng)口上傳至網(wǎng)絡(luò)上或其他通信載體。

本實用新型提供的一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，在礦山里的低照度甚至全黑的環(huán)境下，黑匣子中的輔助光源會開始工作，在輔助光源的輔助照明下，視頻模塊開始對礦山中的視頻信號和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，音頻模塊開始對礦山中的音頻信號進(jìn)行采集，環(huán)境參數(shù)感知模塊對周圍環(huán)境中的溫度、濕度及氣體濃度參數(shù)進(jìn)行采集，黑匣子將視頻模塊、音頻模塊和環(huán)境參數(shù)感知模塊采集到信息均輸送至處理器模塊進(jìn)行處理，并將經(jīng)過處理后的信息，輸出至存儲模塊進(jìn)行存儲或者通過通信模塊上傳至網(wǎng)絡(luò)上或其他通信載體，該黑匣子通過LCD模塊將采集到的視頻信號和圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，通過揚聲器將采集到的音頻信號進(jìn)行回放。使用本實用新型的一種礦山應(yīng)急救援黑匣子能夠?qū)崿F(xiàn)在低照度甚至全黑環(huán)境下采集到高清視頻圖像、音頻信號和環(huán)境參數(shù)，能夠全面準(zhǔn)確地顯示、記錄、上傳和回放災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的真實情況及救援過程，設(shè)備整體功耗低、重量輕、體積小、成本低且易于維護(hù)。

本實用新型設(shè)計的一種礦山應(yīng)急救援黑匣子，包括處理器模塊8及分別與處理器模塊8連接的視頻模塊1、音頻模塊2、通信模塊3、本安電源模塊4、環(huán)境參數(shù)感知模塊5、存儲模塊6和LCD顯示模塊7組成，整個設(shè)備總供電由本安電源模塊4供電，整個電路設(shè)計符合本質(zhì)安全原理。