[发明专利]一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器及其使用方法

权利要求书

1.一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，包括便捷报警器机构、危险信息采集机构、信息传送机构和精准定位机构，其特征在于：所述精准定位机构包括间隔布置在掘进巷道中的无线电收发器和电子计时仪，所述精准定位机构用于井下人员的精确定位，其定位方法为：相邻近的两组无线电收发器同时向险情地的工作人员发射无线电波信号，在发射无线电波信号的同时触发电子计时仪分别开始记录发射时刻的具体值，工作人员携带的便捷报警器机构接收到无线电波信号后将电波反射回无线电收发器，当无线电收发器收到反射信号的同时，电子计时仪分别记录接收到反射信号时刻的具体值，根据记录的时刻数值计算出工作人员与两组无线电收发器之间的距离，计算公式为：设与遇险人员临近的两组无线电收发器的编号分别为A和B，遇险人员位置为M，则有：

其中：L为A和B之间的距离；L₁为A与M之间的距离；L₂为B与M之间的距离；t₁为A发射电磁波时的时刻；t₂为A接收到反射电磁波时的时刻；t₃为B发射电磁波时的时刻；t₄为B接收到反射电磁波时的时刻；c为无线电波在井下的传输速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，其特征在于：所述便捷报警器机构包括防护外壳和LED显示屏，所述LED显示屏固定在防护外壳的端部，所述防护外壳内部安装有防爆型电源、射频芯片、信号收发模块、单片机、一键报警器和声光报警器。

3.根据权利要求1所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，其特征在于：所述危险信息采集机构包括信息采集模块、信号放大器、微处理器和第一通信模块，所述信息采集模块包括甲烷传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器，所述甲烷传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器分别与信号放大器连接，所述信号放大器与微处理器连接，所述微处理器与第一通信模块连接，所述信息采集模块均匀分布在矿井的掘进巷道中。

4.根据权利要求1所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，其特征在于：所述信息传送机构包括间隔布置在运输巷道中的井下网络交换机和布置在运输巷道与掘进巷道交口处的子网络交换机，所述井下网络交换机通过光纤与子网络交换机连接，所述子网络交换机通过光纤连接有射频信息读取模块，所述射频信息读取模块包括读卡机和第二通信模块，所述第二通信模块通过电磁波与信号收发模块和第一通信模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，其特征在于：所述井下网络交换机通过光纤连接有地面网络交换机，所述地面网络交换机通过光纤连接有信号转换机，所述信号转换机连接有监控主机，所述监控主机连接有监控显示屏，且监控主机通过UPS电源进行供电。

6.根据权利要求1所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器，其特征在于：所述无线电收发器通过光纤与子网络交换机连接，相邻的所述无线电收发器之间的距离小于其自身电磁波辐射的射程，且通过地面网络交换机和信号转换机与监控主机连接。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种用于保证人身安全的煤矿井下报警器的使用方法，其特征在于：使用步骤如下：

步骤一，将便捷报警器机构安装在工人的安全帽或者制服处，跟随工人进入矿井工作面处，在施工过程中，甲烷传感器、一氧化碳传感器和粉尘传感器分别检测工作面处的甲烷气体浓度、一氧化碳气体浓度和粉尘含量，并将检测的信号通过信号放大器传递至微处理器处；

步骤二，当信息采集模块采集到工作面处的任意一个数据值大于安全临界值时，微处理器通过第一通信模块发射电磁波信息至信号收发模块处，信号收发模块将信号输送至单片机处理后，通过声光报警器发出警报信息以提醒工作人员，与此同时，第一通信模块发射电磁波信息至第二通信模块处，第二通信模块将险情信息发送至读卡机处，读卡机通过将自身读取的信息和接收的信息汇总后，通过光纤发送至布置在运输巷道与掘进巷道交口处的子网络交换机处，险情信号沿着子网络交换机至井下网络交换机至地面网络交换机至信号转换机至监控主机，从而使监控室获悉险情信息并采取相应措施；

步骤三，监控室在获取险情信息后触发精准定位机构的无线电收发器，与险情发生地相邻近的两组无线电收发器同时向险情地的工作人员发射无线电波信号，在发射无线电波信号的同时触发电子计时仪分别开始记录发射时刻的具体值，工作人员携带的便捷报警器机构的信号收发模块接收到无线电波信号后将电波反射回无线电收发器，当无线电收发器收到反射信号的同时，电子计时仪分别记录接收到反射信号时刻的具体值，根据记录的时刻数值和公式可以计算出工作人员与两组无线电收发器之间的距离；

步骤四，在确定遇险人员的确切位置后，监控主机通过井下监控系统规划最佳的逃生路线，并将路线信息通过光纤沿监控主机至信号转换机至地面网络交换机至井下网络交换机至子网络交换机的传输路线发送至读卡机处，读卡机通过第二通信模块将逃生路线信息发送至信号收发模块处，信号收发模块接收信息后将信息传送至用于信息处理的单片机处，单片机在对信息进行处理后将逃生路线通过LED显示屏进行显示，从而帮助遇险人员尽快脱困。