[发明专利]一种适用于坑道作业人员的智能腰带

权利要求书

1.一种适用于坑道作业人员的智能腰带，其特征在于：由腰带本体(1)与固定在腰带本体(1)上的智能监测模块组成；智能监测模块由PSoC控制板、ZigBee模块、供电模块、温湿度传感器、氧气传感器(4)、陀螺仪、蜂鸣器(5)与LED(6)安置在一皮带头壳体(2)内构成，压力传感器(7)从PSoC控制板上通过RJ45或RJ11接口外接引线引出，供作业人员放置在鞋垫下面检测压力；接触式体温监测传感器也从PSoC控制板上通过RJ45或RJ11接口外接引线引出，供作业人员根据其习惯放置在身体皮肤表面；

PSoC控制板与ZigBee模块、供电模块、温湿度传感器、氧气传感器(4)、陀螺仪、蜂鸣器(5)及LED(6)连接，皮带头壳体(2)上还设有终止告警信息的发送及关断蜂鸣器的轻触按键(8)。

2.如权利要求1所述的一种适用于坑道作业人员的智能腰带，其特征在于：所述皮带头壳体(2)具有IP66防水级别。

3.一种如权利要求1所述的适用于坑道作业人员的智能腰带的使用方法，其特征在于：该方法有以下3个步骤组成：

步骤1：使用前配置

每条智能腰带在使用前都被赋予唯一的一个节点ID号，该节点ID号与ZigBee模块的节点号对应，在智能监测模块(2)上安放一个RFID射频标签(3)，将节点ID号与ZigBee模块配置信息通过读卡器写入该RFID射频标签(3)中便于管理；

步骤2：系统启动

当智能腰带上电启动后，先对供电电压进行监测，以便对智能监测模块供电情况进行评估；如果电压过低，则利用LED及蜂鸣器发出告警信号提醒腰带佩戴的作业人员更换电池；如供电无问题，则开始采集环境参数。

步骤3：环境参数、跌倒、体温、供电监测及告警

(A)环境参数监测及告警

每隔一个固定的时间间隔，智能腰带就通过其上的氧气传感器与温湿度传感器对坑道内工作环境中的氧气含量与温湿度进行采样，并将每次的数据采集结果通过ZigBee模块的信道发往上位机；对不同的氧气含量与温湿度通过不同颜色的LED显示，供作业者进行观察；当发现氧气含量低于阈值或温度偏离预先设定的判决阈值区间，就通过LED与蜂鸣器告警，并将此时的监测数据持续发往上位机提醒安全控制人员进行处理；

(B)跌倒检测及告警

使用陀螺仪与压力传感器的组合进行跌倒检测，检测方法为带滑动窗口的加速度应力混合检测方法：当陀螺仪的输出符合触发条件后，对压力传感器一路的电信号进行评估，如果压力传感器分压检测电路在加速度窗口宽度内80％的时间内无输出，则在一个时间间隔后再进行压力检测；如果在持续数次后仍无压力数据，则可做出跌倒判断，此时立即通过蜂鸣器告警，并通过ZigBee模块的信道持续发送告警信息到上位机；假如佩戴的作业人员轻微跌倒后可正常起身，佩戴的作业人员利用一个轻触按键终止告警信息的发送及关断蜂鸣器；

(C)体温监测与供电监测

每完成一次环境数据采样后，还将对佩戴的作业人员的体温与系统供电情况进行监测；利用接触式温度传感器对作业人员体温进行采样，作业人员体温如有异常，就将发出告警，同时将监测数据通过ZigBee模块的信道发回上位机；如果检测到的系统供电电压过低，就通过蜂鸣器与LED告警，提醒更换电池。

4.如权利要求3所述的适用于坑道作业人员的智能腰带的使用方法，其特征在于：所述步骤3中环境参数监测及告警部分，对不同的氧气含量与温湿度通过不同颜色的LED显示的方法为：LED用绿色表示正常工作环境，用黄色表示有出现危险的可能，用红色表示危险状态。