專利名稱：人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子通信領(lǐng)域，尤其涉及一種人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)是世界最大的產(chǎn)煤國(guó)，煤炭資源十分豐富。由于我國(guó)礦井自然條件差，生產(chǎn)技術(shù)落后，災(zāi)害事故頻繁，人員傷亡慘重。目前我國(guó)煤礦事故死亡人數(shù)約占世界礦難總數(shù)的80%，百萬(wàn)噸死亡率是美國(guó)的100倍、南非的30倍。當(dāng)前，我國(guó)的煤礦安全形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻，已引起了國(guó)家的高度重視。解決各種安全隱患，對(duì)事故發(fā)生后井下被困人員實(shí)施快速搜救，是實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)狀況根本好轉(zhuǎn)，建設(shè)和諧社會(huì)，減少社會(huì)群體性事件的關(guān)鍵一環(huán)。除強(qiáng)化制度建設(shè)，提高安全生產(chǎn)管理水平以外，將以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)用于傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)的技術(shù)改造和提升，是促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)保障。煤炭行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。煤炭行業(yè)是一個(gè)特殊的行業(yè)，瓦斯、礦塵、火災(zāi)、水災(zāi)、頂壓等各種安全隱患嚴(yán)重威脅著礦井作業(yè)工人的人身安全，為了有效預(yù)防上述事故的發(fā)生，煤礦已大量裝備了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，這些安全監(jiān)控系統(tǒng)大大改善了煤礦生產(chǎn)狀況。但是，多數(shù)煤礦仍然存在井下人員管理困難，井上人員難以及時(shí)掌握井下的情況和人員的動(dòng)態(tài)分布及作業(yè)情況，并且一旦發(fā)生事故，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)井下瓦斯、溫度、濕度等情況難以監(jiān)測(cè)，井下人員位置難以確定。一旦發(fā)生事故不能夠及時(shí)了解井下人員所在位置的瓦斯等環(huán)境因素的情況，影響人員疏散和救援。因此，如何最大限度的保障井下人員的生命安全成為各個(gè)煤礦企業(yè)最為關(guān)注的問(wèn)題。由于井下巷道的特殊性，因此想要對(duì)井下所有人員的生產(chǎn)工作情況進(jìn)行監(jiān)控難度很大。如何有效的監(jiān)測(cè)井下人員的生命安全，遇到緊急情況能及時(shí)報(bào)警提示，保障井下安全生產(chǎn)，成了目前各大煤炭生產(chǎn)企業(yè)迫切的需求

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是鑒于上述技術(shù)問(wèn)題而產(chǎn)生的。本實(shí)用新型的目的是提出一種人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，用以在不增加井下人員任何額外負(fù)擔(dān)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員身體姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)井下工作人員的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此保障井下人員的安全生產(chǎn)。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，包括加速度傳感器和微控制器(MCU);所述加速度傳感器和MCU之間通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信；所述加速度傳感器用于采集人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給MCU ;所述MCU用于通過(guò)SPI接口接收加速度傳感器發(fā)送的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定攜帶該人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的人員當(dāng)前的姿態(tài)。進(jìn)一步地，所述加速度傳感器具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和傾角檢測(cè)兩種工作模式。其中，當(dāng)所述加速度傳感器工作在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模式下時(shí)，加速度傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)給MCU，MCU根據(jù)加速度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)識(shí)別人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)所述加速度傳感器工作在傾斜檢測(cè)模式下，加速度傳感器會(huì)輸出X，Y，Z軸三軸的數(shù)據(jù)；MCU采集加速度傳感器X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)，并把X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人員傾倒的角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶標(biāo)識(shí)卡人員傾倒?fàn)顟B(tài)的檢測(cè)。進(jìn)一步地，礦工在攜帶人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡入井時(shí)，MCU會(huì)對(duì)加速度傳感器進(jìn)行初始化，從而確定礦工在直立的情況下X，Y，Z三軸的初始化數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)V工開(kāi)始工作時(shí)，MCU會(huì)定時(shí)檢測(cè)加速度傳感器的X, Y, Z三軸的數(shù)據(jù)，并同X，Y, Z軸三軸的初始化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而判斷攜帶人員當(dāng)前的姿勢(shì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡具有以下有益效果:在不增加井下人員任何額外負(fù)擔(dān)的情況下(人員定位標(biāo)識(shí)卡是為保障入井人員安全必須佩戴的)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下人員身體姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)對(duì)井下工作人員的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極大限度的保障了井下人員的安全生產(chǎn)。

結(jié)合隨后的附圖，從下面的詳細(xì)說(shuō)明中可顯而易見(jiàn)的得出本實(shí)用新型的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。在附圖中:圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的組成框具體實(shí)施方式
為了更全面地理解本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。參考圖1，對(duì)本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行詳細(xì)地描述。本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡包括:加速度傳感器和微控制器(MCU)，其中，加速度傳感器和MCU之間通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信。在本實(shí)用新型中，加速度傳感器采用業(yè)內(nèi)先進(jìn)的ADXL345加速度芯片，該芯片體積小，檢測(cè)精度高。ADXL345是一款完整的3軸加速度測(cè)量系統(tǒng)，可選擇的測(cè)量范圍有±2g，±4g，±8g或±16g，它既能測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度，也能測(cè)量靜止加速度，例如重力加速度，使得器件可作為傾斜傳感器使用。然而，這僅僅是示例，本實(shí)用新型的加速度傳感器可以采用其它類型的加速度傳感器。所述加速度傳感器用于采集人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給MCU。所述MCU用于通過(guò)SPI接口接收加速度傳感器發(fā)送的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定攜帶該人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的人員當(dāng)前的姿態(tài)。其中，所述加速度傳感器是一款完整的3軸加速度測(cè)量系統(tǒng)，既能測(cè)量運(yùn)動(dòng)或沖擊導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)加速度，也能測(cè)量靜止加速度，使得器件作為傾斜傳感器使用。因此標(biāo)識(shí)卡可以工作在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和傾角檢測(cè)兩種模式下，且在兩種模式下都具有較高的檢測(cè)精度。在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模式下，加速度傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)給MCU, MCU能夠根據(jù)加速度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)識(shí)別標(biāo)識(shí)卡處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型采用大數(shù)據(jù)量采集和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方式，在大量采集加速度傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)長(zhǎng)期測(cè)試推導(dǎo)出來(lái)的算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，排除掉不符合正常規(guī)律的異常數(shù)據(jù)，對(duì)剩余的數(shù)據(jù)再進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)的方法，保證偶爾的符合正常規(guī)律的誤觸發(fā)數(shù)據(jù)不會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，從而大大保障了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。在傾斜檢測(cè)模式下，加速度傳感器會(huì)輸出X，Y，Z軸三軸的數(shù)據(jù)，人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的MCU定時(shí)采集加速度傳感器X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)，并通過(guò)根據(jù)大量測(cè)試研究建立的數(shù)學(xué)模型，把三軸的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人員傾倒的角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶標(biāo)識(shí)卡人員傾倒?fàn)顟B(tài)的檢測(cè)。由于標(biāo)識(shí)卡的MCU主頻高，且加速度傳感器數(shù)據(jù)響應(yīng)快，使得標(biāo)識(shí)卡能在人員姿勢(shì)改變后極短的時(shí)間能就能檢測(cè)出人員姿勢(shì)的改變，并通過(guò)前期建立的數(shù)學(xué)模型排除掉絕大部分的人員誤操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員姿態(tài)改變的快速響應(yīng)。另外，礦工在攜帶標(biāo)識(shí)卡入井時(shí)，MCU會(huì)對(duì)加速度傳感器進(jìn)行初始化，從而確定礦工在直立的情況下，加速度傳感器X，Y，Z軸三軸的初始化數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)V工開(kāi)始工作時(shí)，MCU會(huì)定時(shí)檢測(cè)加速度傳感器的X，Y，Z軸三軸數(shù)據(jù)，并同X，Y，Z軸三軸的初始化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而判斷攜帶人員當(dāng)前的姿勢(shì)。在本實(shí)用新型中，人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡中的MCU不斷讀取兩種狀態(tài)下加速度傳感器的數(shù)據(jù)，并通過(guò)人員定位系統(tǒng)的分站、收發(fā)器把讀取并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)軟件，上位機(jī)軟件采用特有的邏輯判斷處理機(jī)制對(duì)標(biāo)識(shí)卡上傳的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并顯示給中控室的技術(shù)人員參考。例如當(dāng)攜帶標(biāo)識(shí)卡的人員在井下沒(méi)有人的地方突然暈厥，由于比較突然，他可能來(lái)不及使用標(biāo)識(shí)卡的呼救功能，這時(shí)候如果沒(méi)有人經(jīng)過(guò)，很難發(fā)現(xiàn)此類突發(fā)狀況。如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)受傷人員進(jìn)行救治則大大降低了受傷人員獲救的可能性。如果采用一般的人員標(biāo)識(shí)卡，上位機(jī)系統(tǒng)會(huì)顯示該人員在同一地點(diǎn)呆了幾個(gè)小時(shí)，不會(huì)引起中控室技術(shù)人員的主意。如果采用人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，配合礦用人員管理系統(tǒng)的井下全覆蓋系統(tǒng)，井下人員在任何地方暈厥跌倒，他的狀態(tài)就能馬上反應(yīng)到中控室，系統(tǒng)會(huì)顯示該人員傾倒在某地很長(zhǎng)時(shí)間未動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提醒技術(shù)人員，能夠最快速的對(duì)受傷人員進(jìn)行救治，從而最大限度的保障井下人員的生命安全。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡具有以下有益效果:在不增加井下人員任何額外負(fù)擔(dān)的情況下(人員定位標(biāo)識(shí)卡是為保障入井人員安全必須佩戴的)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下人員身體姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)對(duì)井下工作人員的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極大限度的保障了井下人員的安全生產(chǎn)。此外，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可顯而易見(jiàn)的得出其他優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，具有更廣方面的本實(shí)用新型并不局限于這里所示出的并且所描述的具體說(shuō)明及示例性實(shí)施例。因此，在不脫離由隨后權(quán)利要求及其等價(jià)體所定義的一般實(shí)用新型構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可對(duì)其做出各種修改。
權(quán)利要求1.一種人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，包括加速度傳感器和微控制器(MCU)，所述加速度傳感器和MCU之間通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信，其特征在于: 所述加速度傳感器用于采集人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給MCU ； 所述MCU用于通過(guò)SPI接口接收加速度傳感器發(fā)送的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定攜帶該人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的人員當(dāng)前的姿態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，其中所述加速度傳感器具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和傾角檢測(cè)兩種工作模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，其中當(dāng)所述加速度傳感器工作在運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模式下時(shí)，加速度傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)給MCU，MCU根據(jù)加速度傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)識(shí)別人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，其中當(dāng)所述加速度傳感器工作在傾斜檢測(cè)模式下，加速度傳感器會(huì)輸出X，Y，Z軸三軸的數(shù)據(jù)；MCU采集加速度傳感器X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)，并把X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人員傾倒的角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶標(biāo)識(shí)卡人員傾倒?fàn)顟B(tài)的檢測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，其中礦工在攜帶人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡入井時(shí)，MCU會(huì)對(duì)加速度傳感器進(jìn)行初始化，從而確定礦工在直立的情況下X，Y，Z三軸的初始化數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)V工開(kāi)始工作時(shí)，MCU會(huì)定時(shí)檢測(cè)加速度傳感器的X，Y，Z三軸的數(shù)據(jù)，并同X，Y，Z軸三軸的初始化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而判斷攜帶人員當(dāng)前的姿勢(shì)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡，包括加速度傳感器和微控制器(MCU)，其中加速度傳感器用于采集人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將采集到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給MCU，MCU根據(jù)接收到的人員姿態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定攜帶該人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡的人員當(dāng)前的姿態(tài)。本實(shí)用新型的人員姿態(tài)檢測(cè)標(biāo)識(shí)卡實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下人員身體姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)情況的檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)對(duì)井下工作人員的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極大限度的保障了井下人員的安全生產(chǎn)。
文檔編號(hào)E21F17/18GK203008975SQ20132000871
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者胡磊 申請(qǐng)人:北京天一眾合科技股份有限公司