專利名稱：礦用數字可視化安全帽通訊裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種礦用數字可視化安全帽通訊裝置，特別是用于遠程協助井下 人員工作和煤礦發(fā)生事故時進行可視救援的礦用數字可視化安全帽通訊裝置。
背景技術：
在礦井救援、協助技術中，可視化技術提高了其效率，給更多落難人員增 加了生命的希望，也提高了生產效率。但是現有技術中， 一方面大都不具備數
字化環(huán)境檢測和無線功能，不便于攜帶和使用，功能單一，信號傳輸難；第二方 面礦井的無線通訊平臺無法覆蓋井下所有巷道，盲區(qū)較多；第三方面此類設備 大都完全依靠礦井的無線通訊平臺，當發(fā)生事故時，通訊光纜和無線通訊平臺 會被破壞，短時間內很難修復，且有不少煤礦并未安裝無線通訊，使井上下無 法進行視頻和環(huán)境參數等信號即時傳輸。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主體為礦用數字可視化安全帽，并為其設計了配套的通訊裝置。礦 用數字可視化安全帽的體積和重量與普通的安全帽相當，集成了音視頻功能、 環(huán)境檢測功能、無線傳輸功能。數字化安全帽能通過其配套的通訊裝置將現場 的音視頻、環(huán)境數據即時的傳輸到地面。音視頻功能使井上工作人員可以直觀 的了解井下情景，以做出更合理的指揮和協助；環(huán)境檢測功能可以檢測工作人 員所在地點的瓦斯?jié)舛取⒀鯕夂?、溫度信息，以保證工作環(huán)境的安全，和做 出及時分析與決策；無線傳輸功能將以上數據用無線電磁波發(fā)射給無線通訊基 站。通訊裝置可以使礦用數字可視化安全帽保證了在無線通訊盲區(qū)使用，還可在未安裝或已安裝無線通訊被事故破壞的井下使用。井下工作人員佩戴此礦用 數字可視化安全帽，提高了礦井救援速度和遠程協助效率。
礦用數字可視化安全帽內集成了光電耦合器(微型CCD攝像機)、耳麥、氣 體傳感器、溫度傳感器、音視頻壓縮模塊、數模DAC、載波調制模塊、無線發(fā)射 模塊(RF)等裝置，工作人員在礦井下作業(yè)時攝像頭隨人的視線攝像，耳麥與 井上調度人員進行雙工語音通話，各個傳感器采集周圍的環(huán)境信息。視頻數據 和雙向語音數據通過音視頻壓縮模塊壓縮為媒體流后由載波調制模塊調制到預 先設定的頻段上，氣體傳感器采集的瓦斯?jié)舛?、氧氣含量、溫度信息數據通過 數模DAC將模擬量數據轉換為數字信號由載波調制模塊調制到預先設定的頻段 上，這些數據同時由無線發(fā)射模塊放大以無線電磁波的形式發(fā)射到周圍空間， 無線通訊系統(tǒng)自動接受到信號并傳輸到井上，通過交換設備和服務器的處理，解 壓后的聲音圖像在多媒體微機即時播放，數字化的環(huán)境信息數據被還原為模擬 信號以數字或曲線的形式即時顯示在顯示屏上。
在通訊裝置的無線信號傳輸方面，本發(fā)明設計了四套方案。 第一套方案是利用礦井的無線通訊平臺直接進行傳輸。礦用數字可視化安全
帽可直接利用無線通訊平臺，在井下的無線通訊基站無線信號覆蓋的區(qū)域將礦 用數字可視化安全帽的信號傳輸到井上，井上工作人員便可以即時看到礦用數 字可視化安全帽所監(jiān)控的視頻和環(huán)境數據。
第二套方案是使礦用數字可視化安全帽的信號可以信號盲區(qū)發(fā)揮作用。由于 井下巷道和彎道較多，很多巷道無線通訊的信號無法覆蓋，本發(fā)明設計了便攜 式一體化無線中繼器，從有無線通訊信號到盲區(qū)之間安放便攜式一體化無線中 繼器，便可簡單方便的將無線信號中繼、放大和延伸到盲區(qū)， 使礦用數字可視 化安全帽的信號可以信號盲區(qū)發(fā)揮作用使用，其使用的范圍大大的增加。第三套方案是在脫離無線通訊平臺使用本礦用數字可視化安全帽。很多煤礦 未安裝無線通訊，而已安裝的煤礦在發(fā)生事故時無線通訊會受到破壞，井下沒 有無線信號可用，本發(fā)明設計了載波信號傳輸設備，利用井上下現有的電話線 網絡，在井上端連接一個載波信號傳輸器，井下端連接一個載波信號傳輸基站， 即可在井下發(fā)射無線信號將數據傳輸到地面。
第四套方案是用便攜式一體化無線中繼器將載波信號傳輸基站的無線信號 延伸，使井下無基站、無電話線的巷道可以使用礦用數字可視化安全帽。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于不但在安全帽中集成了音視頻通訊裝置和數字化環(huán)境 檢測裝置，而且對信號傳輸進行了多線路設計，使礦用數字可視化安全帽在任 何情況下都可以發(fā)揮，使井上工作人員可以通過無線通訊平臺和網絡對井下實 施救援和協助指揮，并且帽內的數字化環(huán)境檢測裝置保證了工作人員本身的安 全。


圖1:礦用數字可視化安全帽構造圖 圖2:利用無線通訊基站傳輸數據原理圖
圖3:利用無線通訊基站和便攜式一體化無線中繼器傳輸數據原理圖 圖4:利用載波信號傳輸設備傳輸數據原理圖
圖5:利用載波信號傳輸設備和便攜一體化無線中繼器傳輸數據原理圖
圖中標號注釋
1、 攝像頭
2、 耳麥
3、 音視頻壓縮模塊4、 氣體傳感器
5、 溫度傳感器
6、 數模DAC
7、 載波調制模塊
8、 無線發(fā)射模塊
9、 礦用數字可視化安全帽(在原理圖中簡稱為安全帽)
10、 無線通訊基站
11、 軟件和服務器
12、 便攜式一體化無線中繼器
13、 載波信號傳輸基站
14、 載波信號傳輸器
具體實施例方式
請參閱附圖所示，進一步闡述本發(fā)明。
礦用數字可視化安全帽的構造為攝像機1、耳麥2、音視頻壓縮模塊3、氣 體傳感器4、溫度傳感器5、數模DAC6、載波調制模塊7和無線發(fā)射模塊8。其 工作原理為攝像機1和話筒2將音視頻信號通過音視頻壓縮模塊3壓縮為媒體 流后由載波調制模塊7調制到預先設定的頻段上，氣體傳感器4和溫度傳感器5 通過數模DAC6將模擬信號轉換為數字信號，也由載波調制模塊調制到預先設定 的頻段上，這些數據同時由無線發(fā)射模塊放大以無線電磁波的形式發(fā)射到周圍 空間，無線通訊基站IO自動接收電磁波信號并傳輸到井上的軟件和服務器系統(tǒng) 11。
信號傳輸到井上后軟件和服務器系統(tǒng)將音視頻信號解壓，在多媒體微機上即 時播放，數字化環(huán)境信息數據被還原為模擬信號以數字或曲線的形式即時顯示在顯示屏上。
參閱圖2，井下無線通訊基站10可正常使用時，礦用數字可視化安全帽9 的數據可直接通過它傳輸到地面的軟件和服務器系統(tǒng)11。
參閱圖3，井下無線通訊基站無法覆蓋的信號盲區(qū)，可在中間加便攜式一體 化無線中繼器12，將無線信號中繼、放大和延伸后，在原來的盲區(qū)也可以使用 礦用數字可視化安全帽9，其使用的范圍大大的增加了。
參閱圖4，在井下無線通訊基站10不能正常使用時，可利用載波信號傳輸 器14和載波信號傳輸基站13，用電話線將兩個設備連接，載波信號傳輸基站 13即可傳輸礦用數字可視化安全帽9的無線信號。
參閱圖5，在井下無線通訊基站9不能正常使用且不便安裝電話線的地點， 可用電話線連接載波信號傳輸器14和載波信號傳輸基站13后傳輸有線部分的 信號，并使用便攜式一體化無線中繼器12，將無線信號中繼、放大和延伸后， 和礦用數字可視化安全帽通訊9。
權利要求
1.一種礦用數字可視化安全帽通訊裝置，包括數字可視化安全帽、無線中繼器、載波信號傳輸器、載波信號傳輸基站、軟件和服務器系統(tǒng)等幾部分。本系統(tǒng)便于安裝，設備便于攜帶，更有利于應急救援、設備協助檢修和現場協調指揮，同時還可以檢測環(huán)境參數。其特征是數字可視化安全帽可將其采集的視頻信息、環(huán)境參數信息以無線電磁波的形式發(fā)射給礦井的無線通訊平臺的基站并傳到井上，經軟件和服務器系統(tǒng)的處理在多媒體微機上即時顯示出來，并可以傳輸音頻信號使井上和井下人員通話，設備便于攜帶安裝，可實現井上對井下人員動態(tài)監(jiān)控指揮和周邊環(huán)境檢測。
2. 根據權利要求1所述的礦用數字可視化安全帽通訊裝置，其特征是在礦井 下未安裝無線通訊基站的盲區(qū)巷道，使用便攜式一體化無線中繼器將盲區(qū)的數 字可視化安全帽的無線信號中繼到有無線通訊基站信號覆蓋的區(qū)域，使得礦用 數字可視化安全帽使用范圍大大增加。
3. 根據權利要求l所述的礦用數字可視化安全帽通訊裝置，其特征是由于其 恢復難度較高，可以利用現有的電話線路，使用載波信號傳輸設備實現礦用數 字可視化安全帽與地面數據的傳輸，使其在緊急條件下仍然可以發(fā)揮作用。
4. 當礦井下無線通訊平臺的基站和光纖因事故受到破壞時，可同時使用便攜式 載波信號傳輸設備和一體化無線中繼器，有效延長信號覆蓋距離，使礦用數字 可視化安全帽發(fā)揮作用。
全文摘要
本發(fā)明的主體為礦用數字可視化安全帽，并為其設計了配套的通訊裝置。本安全帽的體積和重量與普通的安全帽相當，集成了音視頻功能、環(huán)境檢測功能、無線傳輸功能。本安全帽能通過其配套的通訊裝置將現場的音視頻、環(huán)境數據即時的傳輸到地面。音視頻功能使井上工作人員可以直觀的了解井下情景，以做出更合理的指揮和協助；環(huán)境檢測功能可以檢測工作人員所在地點的瓦斯?jié)舛取⒀鯕夂?、溫度信息，以保證工作環(huán)境的安全，和做出及時分析與決策；無線傳輸功能將以上數據無線的傳輸給無線通訊基站。通訊裝置可以極大的拓展本安全帽的使用范圍，可在未安裝或被破壞了通訊設施的井下使用。
文檔編號H04N7/18GK101626491SQ200910019920
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者偉 丁 申請人:偉 丁