一种矿用便携式多功能安全警戒装置的制作方法

本发明涉及煤矿井下作业安全防护领域，具体为一种矿用便携式多功能安全警戒装置。

背景技术：

1、煤矿属于高危行业，受水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压等自然灾害的影响，井下作业环境极其复杂，依据《煤矿安全规程》及现场管理实际，在爆破作业、瓦斯排放、恢复通风、密闭启封、处理冒顶、防冲限员、设备起吊、无极绳绞车作业、单轨吊运行、巷道维修、设备检修、巷道贯通等多种作业场景下，必须设置安全警戒以禁止无关人员进入。

2、目前，井下警戒主要采用人工站岗、拉警戒绳、悬挂警戒牌等传统方式。然而，现有技术存在诸多缺陷：首先，人工值守劳动强度大，且易因人员疲劳睡岗、离岗、误操作导致警戒失效，安全可靠性极低。

3、煤矿井下环境恶劣，巷道空间有限，在进行瓦斯排放、巷道维护或爆破作业时，通常需要在作业区域周边设置警戒线以防止人员误入，警戒设施多采用人工牵拉警戒带或放置简易警示牌的方式，此类人工布设方式不仅安装耗时，且在撤收时由于缺乏有效的回收机制，警戒带极易缠绕混乱，导致再次使用受限。此外，现有警戒设施大多缺乏主动感知能力，无法实时监控人员的接近情况，仅靠物理隔离难以在复杂环境中提供有效的预警提示，导致人员误闯危险区域的隐患较高，再者，现有的矿用警戒设备安装方式单一，往往依赖现场既有金属构件，缺乏对巷道底板或无依托环境的架设能力，且设备供电与维护不便，难以适应井下高频作业与快速流转的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿用便携式多功能安全警戒装置，解决了通常需要在作业区域周边设置警戒线以防止人员误入，警戒设施多采用人工牵拉警戒带或放置简易警示牌的方式，此类人工布设方式不仅安装耗时，且在撤收时由于缺乏有效的回收机制的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿用便携式多功能安全警戒装置，包括：防爆外壳、外部固定组件、物理防护组件、智能感知与控制组件以及声光交互组件；

3、所述防爆外壳内部形成密闭隔爆腔室；

4、所述外部固定组件设置在所述防爆外壳的外部表面，用于将所述防爆外壳固定于作业环境；

5、所述物理防护组件包括安装在所述防爆外壳内部的警戒带与收紧模块和警戒钢丝绳与收紧模块，用于在巷道空间内形成物理警戒线；

6、所述智能感知与控制组件设置在所述防爆外壳上，用于探测所述物理警戒线周边的环境状态并输出控制指令；

7、所述声光交互组件设置在所述防爆外壳上，并与所述智能感知与控制组件电连接，用于根据所述控制指令输出声光报警信号。

8、优选的，所述外部固定组件包括快接卡扣固定孔、立柱卡座、伸缩卡扣以及专用升降立柱；所述快接卡扣固定孔和所述伸缩卡扣设置在所述防爆外壳的背部表面；所述立柱卡座设置在所述防爆外壳的底部表面，所述专用升降立柱与所述立柱卡座可拆卸连接，用于支撑所述防爆外壳。

9、优选的，所述物理防护组件还包括嵌入式警戒牌板、强磁吸盘以及金属挂钩；所述警戒带与收紧模块和所述警戒钢丝绳与收紧模块的内部均设置有内置储能发条的自回收卷机构；所述防爆外壳的侧壁开设有插槽，所述嵌入式警戒牌板插接在所述插槽内；所述警戒带与收紧模块内的警戒带和所述警戒钢丝绳与收紧模块内的钢丝绳的自由端分别延伸至所述防爆外壳的外部并设置有连接环，所述强磁吸盘和所述金属挂钩连接于所述连接环上。

10、优选的，所述智能感知与控制组件包括红外线束发射模块、人员接近感知模块、人数智能统计模块、定时报警器、警戒级别设置按钮、开关以及锂电及控制板模块；所述声光交互组件包括防爆声光报警灯、显示屏和三色显示灯；所述锂电及控制板模块分别与所述红外线束发射模块、所述人员接近感知模块、所述防爆声光报警灯、所述人数智能统计模块、所述显示屏、所述定时报警器以及所述三色显示灯电连接。

11、优选的，所述防爆外壳对应所述红外线束发射模块的侧壁上开设有透光窗口，所述透光窗口内嵌装有防爆透光玻璃；所述红外线束发射模块的光路发射端配置有衍射光学元件或正交光栅，用于穿透所述防爆透光玻璃向外投射出相互正交的水平光线与垂直光线，以形成激光线束网格警戒。

12、优选的，所述人员接近感知模块包括热释电红外传感器或微波雷达传感器；所述人数智能统计模块集成有图像采集单元和逻辑处理单元；所述防爆外壳对应所述人员接近感知模块和所述人数智能统计模块的信号接收端分别开设有探测窗口，且该探测窗口内嵌装有防爆透光玻璃。

13、优选的，所述人员接近感知模块检测到目标进入预设空间范围时，向所述锂电及控制板模块输出第一状态信号；所述人数智能统计模块检测到目标越过警戒边界时，向所述锂电及控制板模块输出第二状态信号，并触发所述图像采集单元进行抓拍操作；所述锂电及控制板模块依据接收的第一状态信号和第二状态信号，控制所述防爆声光报警灯输出对应分级的声光报警信号，并控制所述显示屏切换背景颜色并显示闯入人数计数值和违章人员图像数据。

14、优选的，所述定时报警器采用发条式机械定时结构，内部集成有机械响铃机构和微动开关；所述微动开关的引脚通过防爆穿线接头穿过所述防爆外壳，与所述锂电及控制板模块电连接，用于在设定的倒计时结束时，向所述锂电及控制板模块输出时间到达状态信号，以触发所述防爆声光报警灯发出灯光闪烁与语音播报。

15、优选的，所述人数智能统计模块用于在识别到违章人员退出警戒区域的离开动作后，依据离开数据对闯入人数计数值进行核减；当所述闯入人数计数值核减至零时，向所述锂电及控制板模块输出状态复位信号；所述锂电及控制板模块依据该状态复位信号控制所述防爆声光报警灯停止输出声光报警信号，并控制所述显示屏的背景颜色恢复至待机工作状态。

16、优选的，所述防爆外壳的侧面还设置有充电接口，该充电接口的外部设有防爆密封盖；所述锂电及控制板模块的电路基板上集成有充电管理芯片、锂电池组以及系统电源总线；所述充电接口的电源引脚与所述充电管理芯片的输入端连接，所述充电管理芯片的输出端与所述锂电池组的正极连接；所述锂电池组的正极通过所述开关与所述系统电源总线连接，该系统电源总线用于为各用电模块提供工作电压。

17、工作原理：矿用便携式多功能安全警戒装置在使用时，首先将本装置安装固定在需要设置警戒的巷帮敷设的压风、供水、排水等管路上，其次，清点人员，确保警戒区域无闲杂人员后，开始布设警戒，第一步，将警戒带从警戒带与收紧模块中拉出，通过强磁吸盘或金属挂钩悬挂在巷道对面巷壁上托板或金属网上，形成第一道物理警戒，第二步，将钢丝绳从警戒钢丝绳与收紧模块中拉出，通过强磁吸盘或金属挂钩悬挂在巷道对面巷壁上托板或金属网上，同时将嵌入式警戒牌板从箱体插槽中取出，并挂在钢丝绳中部，形成第二道物理警戒线，第三步，按下开关给设备开机，此时红外线束发射模块、人员接近感知模块、人数智能统计模块处于通电待机模式，第四步，设置警戒级别，以井下爆破警戒为例，按下警戒级别设置按钮中的红色按钮，激光红外线束发射模块会射出三条横线、四条竖线，形成一道红线网格，在巷道空间上形成虚拟栅栏，形成第三道激光线束网格警戒，同时三色显示灯会亮起“红灯”，表示该处已进入最高级别警戒三级，第五步，设置警戒时间，该点需要警戒三十分钟,则顺时钟方向旋转定时报警器上的发条，使指针指向三十分钟刻度处，此时警戒完成布设，警戒过程中，当有人靠近警戒时，人员接近感知模块会感知有人经过，同时防爆声光报警灯会闪烁红光，并发出内容为“生命至上，安全为天，此处警戒，严禁靠近！”的语音提示，警戒过程中，当有人违规、强行闯入警戒区域时，人数智能统计模块含拍照功能会迅速抓拍违章人员照片，记录进入人员数量，留存违章原始资料，并在显示屏实时显示背景色由绿变红，此时防爆声光报警灯会闪烁发出红蓝交替灯光，语音提示内容切换为“危险！危险！有人进入警戒区域”，音量会提高的85db，当人员走出警戒区域后人数智能统计模块含拍照功能会根据消缺数据，防爆声光报警灯、显示屏背景色变绿恢复正常，警戒结束后，关闭开关，将嵌入式警戒牌板从警戒钢丝绳与收紧模块上取下，放入防爆外壳左侧的插槽内，警戒牌警戒带与收紧模块、警戒钢丝绳与收紧模块将自动回收警戒带和钢丝绳，解开伸缩卡扣，即可提走警戒装置，撤离警戒。

18、本发明提供了一种矿用便携式多功能安全警戒装置。具备以下有益效果：

19、1、本发明通过在防爆外壳内设置集成自回收卷机构的警戒带与收紧模块、警戒钢丝绳与收紧模块，配合嵌入式警戒牌板、强磁吸盘与金属挂钩，实现了物理警戒线的快速布设与撤收，该结构解决了传统矿用警戒带布设繁琐、占用空间大的问题，能够在巷道内快速形成双重物理警戒防线，显著提高了安全警戒的布设效率。

20、2、本发明通过设置包含红外线束发射模块、人员接近感知模块和人数智能统计模块的智能感知与控制组件，构建了环境感知与报警联动闭环，当检测到人员接近或闯入警戒区域时，装置能够依据阶梯控制策略，触发防爆声光报警灯的声光报警及显示屏的信息显示，实现了从预警到违规取证的自动化处理，有效降低了人员误入危险区域的风险。

21、3、本发明通过设置采用防爆密封结构连接的定时报警器、充电接口与开关，并配套专用升降立柱与伸缩卡扣，确保了装置在矿井复杂环境下运行的防爆安全性和安装灵活性，装置在提供硬件级时序控制功能的同时，通过模块化的供电与电源总线设计，简化了井下设备的维护流程，满足了矿用便携式设备的作业需求。