礦用本質安全型智能逃生手表的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種采礦用輔助裝置，尤其涉及一種礦用本質安全性智能逃生手表。
【背景技術】
[0002]目前，煤礦井下環境惡劣，潮濕陰暗，伴隨著瓦斯、粉塵爆炸危險、瓦斯突出、巷道透水、冒頂塌方的潛在危險，一旦發生事故，礦工生命安全受到嚴重挑戰，且一旦發生事故或礦燈斷電時，在斷電黑暗的環境中，如何找尋正確逃生路線，如何獲得備用燈源，如何有利的發出聲光報警，如何讓安全地帶的人員快速準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備在爆炸環境中安全，尋求一種使用電路安全、操作簡單、攜帶方便、實用的便攜式救生設備十分重要，本實用新型基于此而設計。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術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安全性智能逃生手表。
[0004]本實用新型為解決上述技術問題采用的技術方案是:一種礦用本質安全型智能逃生手表，包括外殼和內部電路，其特征在于:所述內部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器和電池系統，所述微處理器控制中心設置有時鐘電路，所述微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統連接以進行數據交換，所述OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器分別與所述微處理器控制中心的輸出端連接，所述限能電路設置在電池系統及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器通訊接口電路中，所述電池系統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]所述限能電路設置為雙級冗余式過壓、過流保護電路。
[0007]所述ZIGBEE定位系統采用MRF24J40芯片作為主控芯片，ZIGBEE定位系統通過SPI接口和微處理器控制中心進行數據交換，通過ZIGBEE無線聯網協議與周邊ZIGBEE無線網絡進行組網和數據交換連接。
[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行通訊，所述微處理器控制中心通過ZIGBEE定位系統采集定位信息，并把其定位信息傳輸到OLED顯示屏顯示。
[0009]所述微處理器控制中心內部設置有時鐘電路，并通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時。
[0010]所述報警器采用高聲音強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，具有金屬防護蓋板，米用密封防撞結構。
[0012]本實用新型為本質安全型產品，能在礦井下使用，便攜式佩戴，除能顯示時鐘、無線定位信息、聲光報警等外，還具有應急照明和逃生方向指引，在礦工礦燈出現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是本實用新型的結構原理框圖。
[0014]圖2是本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0016]如圖1、圖2所示，本實用新型的一種礦用本質安全型智能逃生手表，包括外殼和內部電路，內部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器和電池系統，微處理器控制中心設置有時鐘電路，并能通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時，微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統連接以進行數據交換；0LED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器分別與微處理器控制中心的輸出端連接，而限能電路設置在電池系統及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器通訊接口電路中；電池系統通過限能電路提供電源電壓，且上述各電路、設備均采用本質安全型。
[0017]微處理器控制中心采用美國MICROCHIP公司生產的高運算速度小型化封裝的智能控制芯片PIC24F16KA101 16位MCU作為系統總的控制中心，實時處理各個部分數據后在OLED顯示屏上實時顯示，當該手表處于井下ZIGBEE網絡中時，U2 MRF24J40MA模塊能自動和周邊ZIGBEE網絡進行連接，ZIGBEE網絡中的其他檢測報警器檢測到有緊急事件或者地面控制中心通過ZIGBEE網絡進行緊急事件發布時，U2 MRF24J40MA模塊將接收到來自ZIGBEE網絡的信息傳給MCU，MCU通過數據處理后控制Ql LMBT3904LT1G三極管打開，此時蜂鳴器開始發出蜂鳴報警聲音。
[0018]限能電路是為保證手表在礦井下爆炸環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，在電路正常工作的時候過壓、過流保護電路不起作用。當電源后級電路出現短路時，Fl SMD1812P010TF、F2 SMD1812P01TF自恢復保險開始進行限流保護，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燃瓦斯氣體；當電源后級出現過壓時，TVS管TVSl SMBJ5.0A、TVS2 SMBJ5.0A開始限壓保護，將電壓值始終限制到不大于5V，保證后級出現過壓時所造成的火花能量不會點燃瓦斯氣體。由于采用冗余式兩級過壓、過流保護，從而使該手表更加的安全。
[0019]ZIGBEE定位系統采用美國MICROCHIP公司生產的MRF24J40MA模塊，該模塊使用了 MRF24J40芯片作為主控芯片，支持ZIGBEE無線聯網協議，可以和其他ZIGBEE模塊進行快速組網。通過SPI接口和MCU進行數據交換，當該模塊檢測到周邊具有ZIGBEE網絡時，自動嘗試和其他網絡進行連接，連接成功后MCU可通過該模塊和其他設備進行數據交換。
[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進行通訊，且具有觸摸和全色彩顯示的功能，正常情況下實時顯示當前時間和日期信息，也可通過觸摸功能進行翻頁、設置等操作，當MCU通過MRF24J40MA模塊接收到外部ZIGBEE網絡傳過來的緊急事件信息時，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顯示出相應的逃生路線圖，指導礦工進行安全撤離。
[0021]LED高亮燈珠具有感光元件，可通過顯示設置燈珠的自動打開及手動打開模式。
[0022]MCU內部包含有硬件時鐘電路，無需外置單獨的時鐘芯片，從而提高了溫度環境對時鐘的影響，同時MCU具有時鐘周期修正功能。當MRF24J40MA模塊檢測到周邊ZIGBEE網絡時，網絡連接成功后自動接收到周邊ZIGBEE分站發來的時標信息，MCU通過讀取MRF24J40MA模塊所接收的時標信息，自動對內部時鐘進行修正校準，該功能也可手動進行關閉。
[0023]報警器采用高聲音強度的有源防水蜂鳴器，可提供連續或者斷續報警聲音。MCU的一個I/o接口通過控制Ql LMBT3904LT1G三極管用來開啟或者關閉報警蜂鳴器。當MRF24J40MA模塊接收到周邊ZIGBEE網絡發來的緊急事件信息時，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行報警，同時MCU控制Q2三極管開啟應急照明燈；當井下操作工人發現周邊環境存在危險時，可以按下SI按鍵開關手，MCU檢測到按鍵按下時開啟蜂鳴器進行報警和開啟應急照明燈，同時MCU控制MRF24J40MA模塊將當前位置報警信息通過ZIGBEE網絡上傳到地面控制中心做相應處理，及時通知井下相關工作人員安全撤離。
[0024]電池系統為手表的能源核心，采用一次性大容量鋰電池，持續不斷的為系統提供平穩不間斷電源，在正常使用情況下可保證系統可靠工作時間不小于I年，當遇到井下突發停電等特殊情況，開啟高亮LED照明燈后可持續可靠工作時間不小于2小時。
[0025]外殼為防水防撞外殼，采用密封防撞結構，防護性能不低于IP54，且具有金屬防護蓋板，能長期適用于礦井下潮濕，巖(煤)壁或金屬經常磕碰的特殊工作環境，能有效防止堅硬物體磕碰，需要時開蓋操作。
[0026]以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種礦用本質安全型智能逃生手表，包括外殼和內部電路，其特征在于:所述內部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器和電池系統，所述微處理器控制中心設置有時鐘電路，所述微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統連接以進行數據交換，所述OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器分別與所述微處理器控制中心的輸出端連接，所述限能電路設置在電池系統及微處理器控制中心、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器通訊接口電路中，所述電池系統通過所述限能電路提供電源電壓。
2.根據權利要求1所述的礦用本質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.根據權利要求1所述的礦用本質安全型智能逃生手表，其特征在于:所述限能電路設置為雙級冗余式過壓、過流保護電路。
4.根據權利要求1所述的礦用本質安全型智能逃生手表，其特征在于:所述ZIGBEE定位系統采用MRF24J40芯片作為主控芯片，ZIGBEE定位系統通過SPI接口和微處理器控制中心進行數據交換，通過ZIGBEE無線聯網協議與周邊ZIGBEE無線網絡進行組網和數據交換連接。
5.根據權利要求1所述的礦用本質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行通訊，所述微處理器控制中心通過ZIGBEE定位系統采集定位信息，并把其定位信息傳輸到OLED顯示屏顯示。
6.根據權利要求1所述的礦用本質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部設置有時鐘電路，并通過周圍的ZIGBEE無線基站自動校時。
7.根據權利要求1所述的礦用本質安全型智能逃生手表，其特征在于:所述報警器采用高聲音強度的有源防水蜂鳴器，具有手動、自動兩種開啟功能。
8.根據權利要求1所述的礦用本質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，具有金屬防護蓋板，采用密封防撞結構。
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦用本質安全型智能逃生手表，包括外殼和內部電路，內部電路包括微處理器控制中心、限能電路、ZIGBEE定位系統、OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器和電池系統，微處理器控制中心設置有時鐘電路，微處理器控制中心與ZIGBEE定位系統連接以進行數據交換，OLED顯示屏、LED高亮燈珠、報警器分別與微處理器控制中心的輸出端連接，限能電路設置在電池系統及各通訊接口電路中；本實用新型為本質安全型產品，能在礦井下使用，便攜式佩戴，除能顯示時鐘、無線定位信息、聲光報警等外，還具有應急照明和逃生方向指引，其OLED顯示屏可提供定位點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
【申請號】CN201420817154
【發明人】吳登慶, 李雪軍, 左小光
【申請人】北京廣大泰祥自動化技術有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月22日