一种集人员定位和喷雾降温除烟雾功能的压缩氧气自救器

本发明涉及煤矿井下相关设备，尤其涉及一种集人员定位和喷雾降温除烟雾功能的压缩氧气自救器。

背景技术：

1、在煤炭资源开采过程中，开采技术水平虽在不断提高，但井下事故仍旧没有从根源上避免，其中以火灾事故、瓦斯事故最为突出，常常造成井下工作人员被困。井下火灾、瓦斯事故发生时往往伴随高温、大量粉尘、烟雾和有毒物质的产生，不利于被困人员行进；另一方面事故还会破坏井下原有监测监控设备，造成救援过程中存在信息缺失——地面无法了解井下被困人员所面对的突发状况，影响救援效率。空气中的粉尘、烟雾和有毒气体等物质一旦进入人眼会伤害人员眼睛，造成人员视野受阻，逃生效率降低；持续高温还会造成人体水分蒸发，导致被困人员脱水，严重威胁了井下工作人员的生命健康。常规自救器只能短时间为井下被困人员供给氧气，无法解决逃生过程中人员视野受阻、瓦斯等有毒气体毒害人体的问题，更无法准确定位被困人员位置，造成营救人员与被困人员缺少有效的信息交流渠道，被困人员滞留井下时间过长，错过最佳救援时机；而带人员定位功能的自救器仅能定位人员位置信息，无法知悉被困人员在井下逃生时遇到的突发状况，进而无法形成有效的信息交换渠道，最终导致针对突发状况难以采取有效应对解决措施，影响救援效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的不足，进而提供一种集人员定位和喷雾降温除烟雾功能的压缩氧气自救器，该自救器不同于以往自救器，它在满足被困人员基本呼吸生理需求的基础上，加装信息化的模块功能，将自救器变为信息收发节点，便于地面中控平台、救援队伍、被困人员之间进行信息交流，共享彼此信息，极大地提高了井下被困人员的存活率与救援效率。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种集人员定位和喷雾降温除烟雾功能的压缩氧气自救器，包括自救器壳体、供氧呼吸系统、降温除烟雾系统和定位系统。

4、所述供氧呼吸系统包括：氧气瓶、咀座体、气瓶阀、减压器、压力表、控制阀、软管、气囊、输氧管、净化器、呼吸软管和防烟呼吸面罩。所述氧气瓶固定在自救器左侧内壁；所述咀座体设置在氧气瓶瓶口上方，用以连接氧气瓶、气瓶阀、减压器；所述气瓶阀安置在所述咀座体上，用以控制流出氧气瓶的氧气流量；所述减压器设置在咀座体顶部，用以控制氧气的开关；压力表安置在氧气瓶的输气管上以显示瓶中氧气压力；所述软管上端接氧气瓶的输气管，下接气囊，将氧气瓶中流出的氧气输送至气囊中；所述控制阀安置在软管上，用以辅助控制气流开闭和流量大小；所述气囊位于自救器内壁左下侧，上与软管相接，右侧与输氧管相接，储存来自氧气瓶中的氧气并供人呼吸使用；所述输氧管上安置有控制阀，用以控制气流的开闭；所述净化器下接输氧管，上接呼吸软管，内部放置有二氧化碳吸收剂，吸收人呼出气体的二氧化碳；所述防烟呼吸面罩与呼吸软管一端通过面罩上的气口进行密接，使用时，佩戴者自下而上将面罩套到口鼻处，调节防烟呼吸面罩背部的紧固带使面罩与使用者的眼睛、口鼻紧密贴合，佩戴完毕后正常呼吸即可。

5、所述降温除烟雾系统包括：通风管、密闭腔、风扇、电机、开关按钮、电机基座、污风处理器、细过滤室、过滤棉、供风管、锥形管、水槽、进液管、雾化喷头、防爆电源和电源线。所述电机基座固定在自救器内壁底部，其上固定有2个密闭腔，2个密闭腔内均安设有风扇，两台风扇同轴相连且均由四片扇叶组成；所述电机安置在电机基座内，由电源线连接至防爆电源供电、由开关按钮控制开关，启动后驱动两台同轴的风扇转动工作；所述下密闭腔内风扇工作时四片扇叶转动产生负压将外部粉尘、烟雾、有毒气体吸入管内；所述污风处理器固定在自救器内壁底部右侧，内部铺设两层过滤棉，用于吸附污风中的粉尘、烟雾，两层过滤棉之间的细过滤室内放置有活性炭，用以吸附污风中的有毒气体；所述通风管贯通下密闭腔和污风处理器，管道两端伸出自救器，且进风口处加设扩口装置，方便将自救器外部粉尘、烟雾、有毒气体吸入管内；所述上密闭腔内风扇工作时转动产生气流沿供风管吹向水槽；所述水槽固定在自救器右侧内壁，水槽内盛放3/4容量的水，水槽一侧壁上设有向槽内凸出的锥形管，另一侧设有进液管；所述锥形管与供风管密接形成通路；所述进液管与锥形管锥形侧紧密连接，结合部处留出四个小孔，小孔向进液管壳体延伸出四个凹槽道，供水槽内水进入；所述雾化喷头与进液管出口处紧密相接，将管内水流以细水雾状喷出。

6、所述定位系统包括：实时定位模块、报警模块、人员行进记录模块、微处理器、语音处理模块、麦克风、无线通信模块、电量管理模块和电池模块。所述定位系统位于自救器右侧内壁，由内部电池模块为其供电；所述微处理器是定位系统的核心部件，负责处理其他模块传来的信息、发送命令给其他模块；所述无线通信模块与微处理器的i/o口电连接，通过基站与地面设备之间建立通信网络和收发信号；所述实时定位模块与微处理器的i/o口电连接，实时位置信息由实时定位模块发送给微处理器处理并经由无线通信模块广播至地面；所述报警模块与微处理器的i/o口电连接，在遇到突发情况时蜂鸣器响起并报警；所述电量管理电路模块与微处理器的i/o口电连接，由微处理器控制，实时显示系统剩余电量；所述语音处理模块与微处理器的i/o口、麦克风电连接，语音处理模块负责对传输的语音信号进行处理，被困人员讲话时，将语音信号转化为电信号传给微处理器；被困人员收听地上人员信息时，将来自微处理器的电信号转化成语音信号经由麦克风传出；所述人员行进记录模块与微处理器的i/o口电连接，以被困人员视角录制被困人员行进状况，以音视频形式存储下来，并且可以经由微处理器、无线通信模块广播到地面中控台。

7、优选的，所述防烟呼吸面罩选用耐高温无毒硅胶材料。

8、优选的，所述过滤棉选用蜂窝结构制作。

9、优选的，所述定位系统内的电池模块选用锂电池。

10、优选的，所述语音处理模块采用语音芯片为wt2003h型号，其特点是仅占用一个i/o口便可完成复杂语音处理功能，也可用同类产品替代。

11、可选的，所述微处理器可选用单片机stm32g070cbt6或stm32f103cbt6，也可选择其他可用型号。

12、可选的，所述实时定位模块选用uwb技术定位模块，型号可选择dwm1000，也可选择其他可用型号。

13、可选的，所述无线通信模块可选用基于lte无线通信技术模块或基于wifi无线通信技术模块。

14、可选的，所述人员行进记录模块内部摄像头选用微型红外摄像头。

15、本发明有以下增益效果：

16、1、本装置具有定位功能。被困人员在使用压缩氧自救器进行自救逃生或等待救援时可以通过定位系统将自身位置信息发送给地面控制平台，便于搜救人员准确定位被困人员，大大提高救援效率。

17、2、本装置具有通话功能。被困人员在使用压缩氧自救器等待救援时可通过麦克风与地上取得联系，使地上人员能够获悉地下被困人员的状态及所处环境实时情况，以便地上人员对救援方案做出合理调整，增加被困人员获救几率。

18、3、本装置具有音视频记录和共享功能。被困人员在使用压缩氧自救器进行逃生时，行进记录模块将录制人员行进过程中的音视频画面，该视频可转发至地面中控台，以便救援人员实时掌握被困人员当前遭遇，并依据被困人员所遇突发情况针对性的进行指导或调整救援方案；此外，该视频也可存储下来为后期事故分析、调查工作提供依据。

19、4、本装置具有报警功能。被困人员在遭遇突发状况时可通过报警模块的应急报警按钮手动向地面报警；地面中控平台检测到被困人员偏离正确逃生线路时可发出向其发出报警指令，由报警模块报警对被困人员进行提醒，也可直接拨通其电话对其进行路线指导；自救器进入低电量模式时报警模块接收到处理器发出的指令并发出警报提醒被困人员。

20、5、本装置具有防烟尘迷人眼功能。呼吸面罩加装有防烟尘镜，可避免逃生时环境的粉尘、烟雾、有毒物质等进入人眼导致人眼酸痛，影响视野。此外，防烟呼吸面罩采用耐高温无毒硅胶材料，一定程度上增加了佩戴者的舒适性，背部的松紧固定绳可保证面罩紧密贴合逃生者面部。

21、6、本装置具有降温除烟雾功能。被困人员在使用压缩氧自救器呼吸的同时能够吸收周遭部分烟雾、烟尘和有毒气体，增加被困人员周围能见度，同时喷出的水雾覆盖在人的体表可降低人体水分流失，增加被困人员生还几率。