[发明专利]一种基于磁谐振的井下矿工搜救系统及方法

摘要

本发明公开一种基于磁谐振的井下矿工搜救系统及方法。本发明的系统由地上搜救端与地下矿工穿戴感应端组成，地上搜救端通过感应线圈发射特定频率磁场，地下矿工穿戴感应端内置感应线圈，其固有频率与地面搜救端产生磁场频率相同。当矿工穿戴的感应线圈处于地上搜救端发射的磁场中时，产生磁耦合谐振，从而给地上搜救端与地下的矿工穿戴端同时反馈信号，辅助搜救。本发明无需复杂的信号处理算法，系统构成简单。基于磁耦合谐振原理，磁场携带较高的能量，利于穿透较厚的地质层，并在搜救时能给矿工传达简单的信息，弥补了传统搜救装置不能给被搜救者传达信息的不足。

主权项

1.一种基于磁谐振的井下矿工搜救系统，其特征在于由地上搜救端与地下矿工穿戴感应端组成，地上搜救端产生设定频率的磁场，地下矿工穿戴感应端内置感应线圈，其固有频率与地上搜救端产生磁场频率相同；当地下矿工穿戴感应端内置的感应线圈处于该磁场中时，会产生耦合谐振，从而给地上搜救端和地下矿工穿戴感应端发出提示信号；地下矿工穿戴感应端的感应线圈分布在矿工服和矿工帽的各个方向和位置，从而保证接收感应线圈有尽量大的感应面积和尽量多的有效感应方向；位于矿工服的线圈为平面线圈，通过柔性PCB电路板布置；矿工服还配备地下矿工穿戴感应端的通知模块，通知模块包括LED灯和/或蜂鸣器，当感应线圈与地上搜救端产生谐振后，能完成无线输能，得到的电能用来触发蜂鸣器或LED灯以给矿工传达搜救人员是否已经找到被困矿工，另外，感应电流的强弱对应蜂鸣器声音及LED亮度的强弱，用于传达搜救人员距离的远近的信息；并且矿工服和矿工帽不需要携带额外电源；地上搜救端包括发射模块、处理模块、反馈模块及显示输出模块；其中发射模块包括感应线圈；处理模块负责产生发射磁信号，以及处理反馈模块监测的电流信号完成对矿工方位的确定；反馈模块含有电流监测元件，用于监测发射端电流信息，并反馈给处理模块，处理模块判断是否有接收线圈达到耦合谐振；显示输出模块用于将反馈信息处理后，输出结果给搜救人员，输出结果包括是否发现目标，以及目标方位，距离的估计值；该井下矿工搜救系统的工作包括如下步骤：/n步骤1：控制参数设置，地上搜救端设置的参数包括：发射功率，发射频率，初始方向，反馈电流信息检测门限；/n步骤2：根据步骤1的参数，处理模块给发射模块通入信号，发射模块发射设定频率和功率的磁场；/n步骤3：若发射模块中在当前方向感应到检测门限以上的电流变化，发出警报声提示，则判定该方向有矿工，应指示搜救人员在该方向进行搜寻；如发射端在当前方向无明显反馈电流变化，则调整方向后，按步骤2和3继续完成对空间区域的扫描。/n