煤矿用智能安全监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿安全设备技术领域，特别是一种煤矿用智能安全监测装置。


背景技术：

2.煤矿井下生产中，井下瓦斯气体及粉尘对工作人员的生命安全及身体健康有极为重要的影响。现有技术中，为了减少瓦斯对工作人员安全带来的威胁，一般配备有随身瓦斯探测机构，井下工作人员接近瓦斯气体时第一时间发声提示工作人员注意安全、撤离现场。
3.虽然现有的煤矿用瓦斯探测设备实现了瓦斯探测以及报警提示，但是受到结构所限或多或少还是存在一定的缺陷，具体体现如下。其一：无法实现粉尘的探测，这样工作人员接近粉尘超标区域时由于得不到提示，呼吸到超标粉尘后会对身体健康带来不利影响；其二：探测到泄露的瓦斯气体时只能提示进入该区域的作业人员，无法同时对煤矿之上的值班人员等起到提示作用，更无法提示煤矿之上的人员具体发生瓦斯泄漏的区域(煤矿井下作业巷道距离长、覆盖面积很宽)，这样，相关值班人员无法对进入煤矿之下其他区域的人员做到提前警示，后续其他区域的人员继续进入瓦斯泄漏区域时存在很大的安全隐患。综上所述，提供一种能兼具瓦斯泄漏探测，并能在发生瓦斯泄露、粉尘超标时能具体提示井上工作人员的装置显得尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有煤矿安全管理中使用的瓦斯泄漏探测设备，因结构所限存在如背景所述弊端，本实用新型提供了一种能方便安装在头盔上使用，应用中在相关机构及电路共同作用下，能同时探测相关作业区域的粉尘及瓦斯泄漏情况，在相关区域发生瓦斯泄漏及粉尘超标的第一时间，不但能通过蜂鸣器发声提示工作人员，还能实时为井上的值班室内人员发送具体瓦斯泄漏及粉尘超标信息，井上人员能第一时间对井下其他区域的人员进行提示(比如通过有线或无线井下广播提示，或者对讲机提示等等)，进而其他区域人员不进入相关区域或撤离到井上，减少了出现安全事故几率的煤矿用智能安全监测装置。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.煤矿用智能安全监测装置，包括安全帽，其特征在于还具有探测设备、无线中继设备，无线接收设备，井下每个工作人员配套一套安全帽及探测设备，多套无线中继设备分别间隔距离安装在井下巷道；所述每套探测设备包括安装在元件盒内的蓄电池、充电插座、粉尘探测电路、气体探测电路和发射电路，元件盒和安全帽安装在一起；所述粉尘探测电路、气体探测电路的信号输出端和发射电路的信号输入端电性连接；所述每套无线中继设备包括安装在元件盒a内的电源模块a和无线收发电路，电源模块a的电源输出端和无线收发电路的电源输入端电性连接；所述无线接收设备具有多套，多套无线接收设备统一安装在元件盒b，多套无线接收设备配套一套电源模块b，电源模块b的电源输出端和无线接收电路的电源输入端电性连接。
7.进一步地，所述粉尘探测电路包括电性连接的电阻、发光二极管、光敏三极管、可
调电阻、二极管、继电器、npn三极管，发光二极管正极电源输入端和第一只电阻一端连接，第一只电阻另一端和第二只电阻一端、继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，第二只电阻另一端和光电三极管集电极连接，光电三极管发射极和可调电阻一端连接，可调电阻另一端和npn三极管基极、第三只电阻一端连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，继电器常闭触点端和二极管正极连接，发光二极管负极和第三只电阻另一端、npn三极管发射极连接。
8.进一步地，所述气体探测电路包括电性连接的可燃气体探测模块和电阻、可调电阻、二极管，可燃气体探测模块的电源输出端和电阻一端连接，电阻另一端和可调电阻另一端、二极管正极连接。
9.进一步地，所述发射电路包括电性连接的无线发射电路模块、电阻、npn三极管、蜂鸣器，无线发射电路模块及蜂鸣器的负极电源输入端和npn三极管集电极连接，npn三极管基极和电阻一端连接，无线发射电路模块的正极电源输入端和蜂鸣器正极电源输入端连接，无线发射电路模块的其中一只信号按键下两个触点连接在一起。
10.进一步地，所述无线收发电路包括电性连接的无线接收电路模块、无线发射电路模块、电阻和继电器，无线发射电路模块正极电源输入端和继电器常开触点端连接，继电器正极电源输入端和控制电源输入端、无线接收电路模块正极电源输入端连接，无线接收电路模块输出端和电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，无线发射电路模块的负极电源输入端和npn三极管发射极、无线接收电路模块的负极电源输入端连接。
11.进一步地，所述每套无线接收电路包括电性连接的无线接收电路模块、四只电阻和四只发光二极管，无线接收电路模块负极电源输入端和四只发光二极管负极连接，无线接收电路模块的四路输出端和四只电阻一端分别连接，四只电阻一端和四只发光二极管正极分别连接。
12.本实用新型有益效果是：本实用新型能方便安装在头盔上使用，应用中，工作人员接近瓦斯泄漏区域或者粉尘超标区域时，能通过蜂鸣器发声提示工作人员，且探测设备的无线发射电路模块能发射出无线信号，50米范围内附近无线中继设备接收到无线信号后能将无线信号定位远传，井上值班室人员处的无线接收设备接收到信号后，能及时了解井下具体位置瓦斯泄漏及粉尘超标信息(相应处无线中继设备发射出的无线信号被无线接收设备的相应无线接收电路模块接收后，相应发光二极管发光能起到提示方位的功能)，井上人员能第一时间对井下其他区域的人员进行提示(比如通过有线或无线井下广播提示，或者对讲机提示等等)，进而其他区域人员不进入相关区域或撤离到井上，减少了出现安全事故的几率，能取得更好安全效果。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。
附图说明
13.以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。
14.图1是本实用新型结构示意图。
15.图2、3、4是本实用新型电路图。
具体实施方式
16.图1、2、3、4中所示，煤矿用智能安全监测装置，包括安全帽1，还具有探测设备、无线中继设备，无线接收设备；安全帽1和探测设备、无线中继设备各有多套，安全帽1及探测设备套数一致且井下每个工作人员配套一套安全帽1及探测设备，多套无线中继设备分别按一定间距(30-50米之间)安装在井下巷道侧壁；每套探测设备包括安装在元件盒2内电路板上的蓄电池g1、电源开关s1、充电插座cz、粉尘探测电路3、气体探测电路4和发射电路5，元件盒2经螺杆螺母安装在安全帽1的前上端外；每套无线中继设备包括安装在元件盒a6内电路板上的电源模块a6和无线收发电路7；无线接收设备包括多套安装在电路板上的无线接收电路8，多套无线接收设备统一安装在元件盒b9内，多套无线接收设备配套一套电源模块ba5。
17.图1、2、3、4中所示，蓄电池g1是型号12v/2ah的锂蓄电池；充电插座cz是同轴电源插座(充电插孔位于元件盒前端开孔外)；电源开关s1(手柄位于元件盒前端开孔外)是拨动电源开关；粉尘探测电路包括经电路板布线连接的电阻r1及r6和r7、发光二极管vl、光敏三极管q3、可调电阻rp1、二极管vd1、继电器k2、npn三极管q4，发光二极管vl正极电源输入端和第一只电阻r1一端连接，第一只电阻r1另一端和第二只电阻r7一端、继电器k2正极电源输入端及控制电源输入端连接，第二只电阻r7另一端和光电三极管q3集电极连接，光电三极管q3发射极和可调电阻rp1一端连接，可调电阻rp1另一端和第三只电阻r6一端、npn三极管q4基极连接，npn三极管q4集电极和继电器k2负极电源输入端连接，继电器k2常闭触点端和二极管vd1正极连接，发光二极管vl负极和第三只电阻r6另一端、npn三极管q4发射极连接，发光二极管vl的发光面和光电三极管q3受光面横向处于面对面状态间隔1厘米，发光二极管vl及光电三极管q3位于元件盒2前下端开口外(利于探测外端粉尘)。气体探测电路包括经电路板布线连接的可燃气体探测模块a1和电阻r3及r4、可调电阻rp2、二极管vd2，可燃气体探测模块a1的电源输出端3脚和电阻r3一端连接，电阻r3另一端和可调电阻rp2另一端、二极管vd2正极连接，可燃气体探测模块a1的探测面位于元件盒2前端中部开孔外，可燃气体探测模块a1的负极电源输入端2脚和可调电阻rp2另一端连接。发射电路包括经电路板布线连接的型号sf50的无线发射电路模块成品a2(无线信号发射距离50米)、电阻r4、npn三极管q1、蜂鸣器b，无线发射电路模块a2具有四只无线发射信号按键，无线发射电路模块a2负极电源输入端及蜂鸣器b的负极电源输入端和npn三极管q2集电极连接，npn三极管q1基极和电阻r4一端连接，无线发射电路模块a2的正极电源输入端和蜂鸣器b正极电源输入端连接，无线发射电路模块a2的第一只信号按键s1下两个触点连接在一起，无线发射电路模块a2内部具有编码电路，所有探测设备的发射电路无线发射电路模块a2编码一致。
18.图1、2、3、4所示，电源模块a6是型号220v/12/100w的交流转直流开关电源模块；无线收发电路包括经电路板布线连接的型号sf50的无线接收电路模块成品a3、型号s&p27a的无线发射电路模块成品a4(无线信号发射距离3-5千米、共有四只无线信号发射按键)、电阻r5和继电器k1、npn三极管q2，无线接收电路模块a3内部具有编码电路，所有无线中继设备的无线接收电路模块a3的编码电路编码一致并和所有探测设备的无线发射电路模块a2的编码一致；无线发射电路模块a4内部具有编码电路，通过编码能防止同型号无线发射电路模块发射无线信号相互干扰，每四套无线中继设备的无线发射电路模块a4编码电路编码一致；无线发射电路模块a4正极电源输入端和继电器k1常开触点端连接，继电器k1正极电源
输入端和控制电源输入端、无线接收电路模块a3正极电源输入端1脚连接，无线接收电路模块a3输出端4脚(2、5、6、7脚悬空)和电阻r5一端连接，电阻r5另一端和npn三极管q2基极连接，npn三极管q2集电极和继电器k1负极电源输入端连接，无线发射电路模块a4的负极电源输入端和npn三极管q2发射极、无线接收电路模块a3的负极电源输入端3脚连接；每四套无线发射电路模块中，第一套无线发射电路模块a4的第一只无线信号发射按键s1下两个触点连接，第二套无线发射电路模块的第二只无线信号发射按键下s2两个触点连接，第三套无线发射电路模块的第三只无线信号发射按键s3下两个触点连接，第四套无线发射电路模块的第四只无线信号发射按键s4下两个触点连接。
19.图1、2、3、4所示，电源模块ba5是型号220v/12/100w的交流转直流开关电源模块；每套无线接收电路包括经电路板布线连接的型号s&p27b的无线接收电路模块成品an，四只电阻r1n、r2n、r3n、r4n和四只发光二极管vd1n、vd2n、vd3n、vd4n，无线接收电路模块an内部具有编码电路，能防止同型号无线接收电路模块接收无线信号相互干扰，无线接收电路的数量是无线中继设备的数量四分之一，每四套无线中继设备配套一路无线接收电路使用，每四套无线中继设备的无线发射电路模块a4和一套无线接收电路模块an的编码电路编码一致；无线接收电路模块an负极电源输入端3脚和四只发光二极管vd1n、vd2n、vd3n、vd4n负极连接，无线接收电路模块的四路输出端4、5、6、7脚(2脚悬空)和四只电阻r1n、r2n、r3n、r4n一端分别连接，四只电阻r1n、r2n、r3n、r4n另一端和四只发光二极管vd1n、vd2n、vd3n、vd4n正极分别连接，多套无线接收电路的发光二极管(每只二极管侧端元件盒标记有数字，代表井下巷道相应一个区域)发光面位于元件盒b9前端多个开孔外。
20.图1、2所示，蓄电池g1两极和充电插座cz(插孔位于元件盒前端第一个开孔外)两端分别经导线连接(蓄电池g1无电时,可把外部12v电源充电器插头插入充电插座cz内为其充电)，蓄电池g1正极和电源开关s1(手柄位于元件盒前端第二个开孔外)一端经导线连接，电源开关s1另一端、蓄电池g1负极和粉尘探测电路的电源输入端电阻r1另一端及发光二极管vl负极、气体探测电路电源输入端可燃气体探测模块a1的1及2脚、发射电路的电源输入端蜂鸣器b正极电源输入端及npn三极管q1发射极分别经导线连接，粉尘探测电路信号输出端二极管vd1负极、气体探测电路的信号输出端二极管vd2负极和发射电路的信号输入端电阻r4另一端经导线连接。电源模块a6的电源输入端1及2脚和交流220v电源两极分别经导线连接，电源模块a6的电源输出端3及4脚和无线收发电路的电源输入端继电器k1正极电源输入端及npn三极管q2发射极分别经导线连接。多套无线接收设备配套一套电源模块ba5，电源模块ba5的电源输入端1及2脚和交流220v电源两极分别经导线连接，电源模块ba5的电源输出端3及4脚和无线接收电路的电源输入端无线接收电路模块an的1及2脚分别经导线连接。
21.图1、2、3、4所示，打开电源开关后，蓄电池g1输出的电源进入粉尘探测电路、气体探测电路、发射电路的电源输入端，上述电路得电工作。电源模块a6得电后3及4脚输出12v直流电源进入无线收发电路的电源输入端，上述电路得电工作。电源模块ba5得电后3及4脚输出12v直流电源进入多套无线接收电路的电源输入端，上述电路得电工作。本新型使用前作业人员每个人配套一顶安全帽1。粉尘探测电路得电工作后，作业区域粉尘少时，发光二极管vl发射出的光线照射在光电三极管q3受光面上相对较强，光电三极管其发射极输出的相对大电流高电平信号经电阻r6、可调电阻rp1分压后进入npn三极管q4基极高于0.7v(电
阻r1限流作用)，npn三极管q4导通集电极输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，继电器k2得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，那么没有高电平进入电阻r4另一端，无线发射电路模块a2不会发射无线信号。作业区域粉尘相对多时，发光二极管vl发射出的光线照射在光电三极管q3受光面上相对较弱，光电三极管其发射极输出的相对低电流高电平经电阻r6、可调电阻rp1分压后进入npn三极管q4基极低于0.7v，npn三极管q4截止集电极不再输出低电平进入继电器k2负极电源输入端，继电器k2失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，那么高电平会经二极管vd1单向导通进入电阻r4另一端，为无线发射电路模块a2发射无线信号做好了准备(技术人员生产时调节可调电阻rp1不同电阻值能设定粉尘探测阈值，可调电阻rp1电阻值调节得相对大、那么电阻r6分压相对小，现场粉尘量较少，光电三极管q3发射极输出的电流相对高时，继电器k2才会得电吸合，也就是说本新型探测粉尘的阈值变大；可调电阻rp1电阻值调节得相对小、那么电阻r6分压相对大，现场粉尘量较大，光电三极管q3发射极输出的电流相对小时，继电器k2就会得电吸合，也就是说本新型探测粉尘的阈值变小)。气体探测电路中，现场没有瓦斯泄漏时，可燃气体探测模块a1的3脚不输出高电平，那么，没有高电平进入电阻r4另一端，无线发射电路模块a2不会发射无线信号；现场发生瓦斯泄漏时，可燃气体探测模块a1的3脚会输出高电平经电阻r3、可调电阻rp2分压，经二极管vd2单向导通进入电阻r4另一端，为无线发射电路模块a2发射无线信号做好了准备。发射电路中，无论是现场瓦斯泄漏还是粉尘超标，高电平进入电阻r4另一端后，该高电平经电阻r4限流进入npn三极管q1基极，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入蜂鸣器b及无线发射电路模块a2的负极电源输入端，于是蜂鸣器b得电发出响亮提示声、提示作业人员附近瓦斯泄漏或粉尘超标，及时撤离现场以免发生大的事故或者对健康带来不利影响；同时无线发射电路模块a2会发射出第一路无线闭合信号(无线发射电路模块a2的第一只发射键下两个触点连接在一起)。
22.图1、2、3、4所示，当无线发射电路模块a2发射出第一路无线闭合信号，50米范围内，附近一套无线接收电路模块a3接收到信号后其4脚会输出高电平经电阻r5限流进入npn三极管q2基极，npn三极管q2导通集电极输出低电平进入继电器k1负极电源输入端，继电器k1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而相应一套无线发射模块a4得电工作，无线发射电路模块a4发射出第一路或第二路、第三路、第四路无线闭合信号(第一套无线发射电路模块a4的第一只无线信号发射按键s1下两个触点连接，第二套无线发射电路模块的第二只无线信号发射按键下s2两个触点连接，第三套无线发射电路模块的第三只无线信号发射按键s3下两个触点连接，第四套无线发射电路模块的第四只无线信号发射按键s4下两个触点连接)。相应一套无线发射电路模块发射出相应的第一路或第二路、第三路、第四路无线闭合信号，3至5千米范围内(此距离完全满足需要)，值班室内相应一路无线接收电路模块an接收到信号后其4脚或5、6、7脚会输出高电平经电阻r1n或r2n、r3n、r4n降压限流进入发光二极管vd1n或vd2n、vd3n、vd4n正极电源输入端，这样，相应一路无线接收电路的发光二极管vd1n或vd2n、vd3n、vd4n得电发光后，值班室内人员就能直观知道具体是井下哪个区域发生了可燃气体泄漏及粉尘超标了(每只发光二极管vd1n或vd2n、vd3n、vd4n的侧端标记的数字代表井下巷道相应位置，比如108，代表井下第一根巷道第八个位置处)。需要说明的是，工作人员接近粉尘超标或瓦斯泄漏区域，有可能相邻两套无线接收电路模块a3会接收信号，进而相邻两套无线发射电路模块a4发射信号，相应一套无线接收电路的两只
发光二极管发光提示，上述方式并不影响提示值班室人员方位的作用(两只发光二极管发光代表相邻两个区域发生了燃气泄漏或粉尘超标，或者相邻两个区域之间发生了上述状况)。通过上述所有机构及电路共同作用，本实用新型能方便安装在头盔上使用，应用中，工作人员接近瓦斯泄漏区域或者粉尘超标区域时，能通过蜂鸣器发声提示工作人员，且探测设备的无线发射电路模块能发射出无线信号，50米范围内附近无线中继设备接收到无线信号后能将无线信号定位远传，井上值班室人员处的无线接收设备接收到信号后，能及时了解井下具体位置瓦斯泄漏及粉尘超标信息，井上人员能第一时间对井下其他区域的人员进行提示(比如通过有线或无线井下广播提示，或者对讲机提示等等)，进而其他区域人员不进入相关区域或撤离到井上，减少了出现安全事故的几率，能取得更好安全效果。图2、3、4中，继电器k1、k2是dc12v继电器；npn三极管q1、q4、q2型号是9013；电阻r1、r7、r6、r2、r3、r4、r5阻值分别是1.8k、200ω、10k、40k、20k、10k、1k；二极管vd1、vd2型号是1n4001；蜂鸣器b是工作电压直流12v的有源连续声蜂鸣报警器成品；电阻r1n、r2n、r3n、r4n阻值是1.8k；发光二极管vd1n或vd2n、vd3n、vd4n是红色发光二极管；发光二极管vl是型号5glb的红外发光二极管；光电三极管q3型号是3du5c；可燃气体探测模块a1是型号mq-2的可燃气体探测模块，其具有两个电源输入端、一个信号输出端，工作时探测到燃气泄漏时信号输出端输出高电平，反之不输出；可调电阻rp1、pr2型号是470k(本实施例分别调节到100k、40k)。
23.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
24.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。