礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種采礦用輔助裝置，尤其涉及一種礦用本質(zhì)安全性智能逃生手表。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤礦井下環(huán)境惡劣，潮濕陰暗，伴隨著瓦斯、粉塵爆炸危險(xiǎn)、瓦斯突出、巷道透水、冒頂塌方的潛在危險(xiǎn)，一旦發(fā)生事故，礦工生命安全受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，且一旦發(fā)生事故或礦燈斷電時(shí)，在斷電黑暗的環(huán)境中，如何找尋正確逃生路線，如何獲得備用燈源，如何有利的發(fā)出聲光報(bào)警，如何讓安全地帶的人員快速準(zhǔn)確的定位自己的位置獲得逃生幫助，如何確保自己的逃生設(shè)備在爆炸環(huán)境中安全，尋求一種使用電路安全、操作簡單、攜帶方便、實(shí)用的便攜式救生設(shè)備十分重要，本實(shí)用新型基于此而設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種電路安全、操作簡單、攜帶方便的礦用本質(zhì)安全性智能逃生手表。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，包括外殼和內(nèi)部電路，其特征在于:所述內(nèi)部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器和電池系統(tǒng)，所述微處理器控制中心設(shè)置有時(shí)鐘電路，所述微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統(tǒng)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器分別與所述微處理器控制中心的輸出端連接，所述限能電路設(shè)置在電池系統(tǒng)及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器通訊接口電路中，所述電池系統(tǒng)通過所述限能電路提供電源電壓。
[0005]所述微處理器控制中心采用型號為PIC24F16KA101的16位MCU。
[0006]所述限能電路設(shè)置為雙級冗余式過壓、過流保護(hù)電路。
[0007]所述ZIGBEE定位系統(tǒng)采用MRF24J40芯片作為主控芯片，ZIGBEE定位系統(tǒng)通過SPI接口和微處理器控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過ZIGBEE無線聯(lián)網(wǎng)協(xié)議與周邊ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換連接。
[0008]所述OLED顯示屏采用OLED全彩觸摸顯示屏，通過I2C接口和微處理器控制中心進(jìn)行通訊，所述微處理器控制中心通過ZIGBEE定位系統(tǒng)采集定位信息，并把其定位信息傳輸?shù)絆LED顯示屏顯示。
[0009]所述微處理器控制中心內(nèi)部設(shè)置有時(shí)鐘電路，并通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時(shí)。
[0010]所述報(bào)警器采用高聲音強(qiáng)度的有源防水蜂鳴器，具有手動、自動兩種開啟功能。
[0011]所述外殼為防水防撞外殼，具有金屬防護(hù)蓋板，米用密封防撞結(jié)構(gòu)。
[0012]本實(shí)用新型為本質(zhì)安全型產(chǎn)品，能在礦井下使用，便攜式佩戴，除能顯示時(shí)鐘、無線定位信息、聲光報(bào)警等外，還具有應(yīng)急照明和逃生方向指引，在礦工礦燈出現(xiàn)照明故障或外照明全部喪失的惡劣條件下，可打開高亮燈珠，為礦工提供后備光源，其OLED顯示屏可提供定位點(diǎn)位置信息及隨動的逃生路線線路圖，指引礦工順利逃生。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0016]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的一種礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，包括外殼和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器和電池系統(tǒng)，微處理器控制中心設(shè)置有時(shí)鐘電路，并能通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時(shí)，微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統(tǒng)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；0LED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器分別與微處理器控制中心的輸出端連接，而限能電路設(shè)置在電池系統(tǒng)及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器通訊接口電路中；電池系統(tǒng)通過限能電路提供電源電壓，且上述各電路、設(shè)備均采用本質(zhì)安全型。
[0017]微處理器控制中心采用美國MICROCHIP公司生產(chǎn)的高運(yùn)算速度小型化封裝的智能控制芯片PIC24F16KA101 16位MCU作為系統(tǒng)總的控制中心，實(shí)時(shí)處理各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)后在OLED顯示屏上實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)該手表處于井下ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，U2 MRF24J40MA模塊能自動和周邊ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)中的其他檢測報(bào)警器檢測到有緊急事件或者地面控制中心通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行緊急事件發(fā)布時(shí)，U2 MRF24J40MA模塊將接收到來自ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)的信息傳給MCU，MCU通過數(shù)據(jù)處理后控制Ql LMBT3904LT1G三極管打開，此時(shí)蜂鳴器開始發(fā)出蜂鳴報(bào)警聲音。
[0018]限能電路是為保證手表在礦井下爆炸環(huán)境中使用采取的一種限能安全處理措施，不采用大耗能器件，并采用雙級冗余式過壓、過流保護(hù)，在電路正常工作的時(shí)候過壓、過流保護(hù)電路不起作用。當(dāng)電源后級電路出現(xiàn)短路時(shí)，F(xiàn)l SMD1812P010TF、F2 SMD1812P01TF自恢復(fù)保險(xiǎn)開始進(jìn)行限流保護(hù)，將短路電流限制到10mA以下，保證后級短路所造成的火花能量不會點(diǎn)燃瓦斯氣體；當(dāng)電源后級出現(xiàn)過壓時(shí)，TVS管TVSl SMBJ5.0A、TVS2 SMBJ5.0A開始限壓保護(hù)，將電壓值始終限制到不大于5V，保證后級出現(xiàn)過壓時(shí)所造成的火花能量不會點(diǎn)燃瓦斯氣體。由于采用冗余式兩級過壓、過流保護(hù)，從而使該手表更加的安全。
[0019]ZIGBEE定位系統(tǒng)采用美國MICROCHIP公司生產(chǎn)的MRF24J40MA模塊，該模塊使用了 MRF24J40芯片作為主控芯片，支持ZIGBEE無線聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，可以和其他ZIGBEE模塊進(jìn)行快速組網(wǎng)。通過SPI接口和MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)該模塊檢測到周邊具有ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，自動嘗試和其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，連接成功后MCU可通過該模塊和其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0020]OLED顯示屏顯示部分采用0.96英寸分辨率為128 X 64的OLED顯示屏模組，該顯示模組具有極低的顯示功耗，通過I2C接口和MCU進(jìn)行通訊，且具有觸摸和全色彩顯示的功能，正常情況下實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間和日期信息，也可通過觸摸功能進(jìn)行翻頁、設(shè)置等操作，當(dāng)MCU通過MRF24J40MA模塊接收到外部ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳過來的緊急事件信息時(shí)，MCU控制MRF24J40MA模塊向周邊ZIGBEE分站索要周邊地形圖，并將OLED顯示屏自動切換到逃生界面同時(shí)顯示出相應(yīng)的逃生路線圖，指導(dǎo)礦工進(jìn)行安全撤離。
[0021]LED高亮燈珠具有感光元件，可通過顯示設(shè)置燈珠的自動打開及手動打開模式。
[0022]MCU內(nèi)部包含有硬件時(shí)鐘電路，無需外置單獨(dú)的時(shí)鐘芯片，從而提高了溫度環(huán)境對時(shí)鐘的影響，同時(shí)MCU具有時(shí)鐘周期修正功能。當(dāng)MRF24J40MA模塊檢測到周邊ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)連接成功后自動接收到周邊ZIGBEE分站發(fā)來的時(shí)標(biāo)信息，MCU通過讀取MRF24J40MA模塊所接收的時(shí)標(biāo)信息，自動對內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行修正校準(zhǔn)，該功能也可手動進(jìn)行關(guān)閉。
[0023]報(bào)警器采用高聲音強(qiáng)度的有源防水蜂鳴器，可提供連續(xù)或者斷續(xù)報(bào)警聲音。MCU的一個(gè)I/o接口通過控制Ql LMBT3904LT1G三極管用來開啟或者關(guān)閉報(bào)警蜂鳴器。當(dāng)MRF24J40MA模塊接收到周邊ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的緊急事件信息時(shí)，MCU檢測到該信息后立刻開啟Ql三極管，從而使有源防水蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)MCU控制Q2三極管開啟應(yīng)急照明燈；當(dāng)井下操作工人發(fā)現(xiàn)周邊環(huán)境存在危險(xiǎn)時(shí)，可以按下SI按鍵開關(guān)手，MCU檢測到按鍵按下時(shí)開啟蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警和開啟應(yīng)急照明燈，同時(shí)MCU控制MRF24J40MA模塊將當(dāng)前位置報(bào)警信息通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)上傳到地面控制中心做相應(yīng)處理，及時(shí)通知井下相關(guān)工作人員安全撤離。
[0024]電池系統(tǒng)為手表的能源核心，采用一次性大容量鋰電池，持續(xù)不斷的為系統(tǒng)提供平穩(wěn)不間斷電源，在正常使用情況下可保證系統(tǒng)可靠工作時(shí)間不小于I年，當(dāng)遇到井下突發(fā)停電等特殊情況，開啟高亮LED照明燈后可持續(xù)可靠工作時(shí)間不小于2小時(shí)。
[0025]外殼為防水防撞外殼，采用密封防撞結(jié)構(gòu)，防護(hù)性能不低于IP54，且具有金屬防護(hù)蓋板，能長期適用于礦井下潮濕，巖(煤)壁或金屬經(jīng)?？呐龅奶厥夤ぷ鳝h(huán)境，能有效防止堅(jiān)硬物體磕碰，需要時(shí)開蓋操作。
[0026]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，包括外殼和內(nèi)部電路，其特征在于:所述內(nèi)部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器和電池系統(tǒng)，所述微處理器控制中心設(shè)置有時(shí)鐘電路，所述微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統(tǒng)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器分別與所述微處理器控制中心的輸出端連接，所述限能電路設(shè)置在電池系統(tǒng)及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器通訊接口電路中，所述電池系統(tǒng)通過所述限能電路提供電源電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述微處理器控制中心采用型號為PIC24F16KA101的16位MCU。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述限能電路設(shè)置為雙級冗余式過壓、過流保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述ZIGBEE定位系統(tǒng)采用MRF24J40芯片作為主控芯片，ZIGBEE定位系統(tǒng)通過SPI接口和微處理器控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過ZIGBEE無線聯(lián)網(wǎng)協(xié)議與周邊ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述OLED顯示屏采用OLED全彩觸摸顯示屏，通過I2C接口和微處理器控制中心進(jìn)行通訊，所述微處理器控制中心通過ZIGBEE定位系統(tǒng)采集定位信息，并把其定位信息傳輸?shù)絆LED顯示屏顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述微處理器控制中心內(nèi)部設(shè)置有時(shí)鐘電路，并通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述報(bào)警器采用高聲音強(qiáng)度的有源防水蜂鳴器，具有手動、自動兩種開啟功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，其特征在于:所述外殼為防水防撞外殼，具有金屬防護(hù)蓋板，采用密封防撞結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦用本質(zhì)安全型智能逃生手表，包括外殼和內(nèi)部電路，內(nèi)部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統(tǒng)、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器和電池系統(tǒng)，微處理器控制中心設(shè)置有時(shí)鐘電路，微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統(tǒng)連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報(bào)警器分別與微處理器控制中心的輸出端連接，限能電路設(shè)置在電池系統(tǒng)及各通訊接口電路中；本實(shí)用新型為本質(zhì)安全型產(chǎn)品，能在礦井下使用，便攜式佩戴，除能顯示時(shí)鐘、無線定位信息、聲光報(bào)警等外，還具有應(yīng)急照明和逃生方向指引，其OLED顯示屏可提供定位點(diǎn)位置信息及隨動的逃生路線線路圖，指引礦工順利逃生。
【IPC分類】G04G21-02, G04G17-00, G08B3-10, G04G9-00
【公開號】CN204302670
【申請?zhí)枴緾N201420817154
【發(fā)明人】吳登慶, 李雪軍, 左小光
【申請人】北京廣大泰祥自動化技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月22日