一种矿用多功能安全帽及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种拆除垃圾分类管理系统及方法，属于垃圾分类技术领域。

背景技术

201720109941.8”的“煤矿掘进用安全帽 ”、专利申请号为“202020030059.6”的“煤矿井下安全帽 ”等技术或产品，虽然可以一定呈度满足使用的需要，但在使用中一方面无法有效的满足对实际工作环境进行精确采集监控，同时也无法在人员受困时有效协助受困人员进行精确救援定位作业；另一方面在实际使用和人员受困时，往往无法有效的在恶劣的空气环境下为是用纸提供洁净安全的呼吸起源，从而极易造成受困人员因空气因素造成严重的损伤，甚至威胁受困人员的生命安全，因此难以有效满足实际使用的需要。

针对这些问题，当前虽然也由部分产品上增设了诸如GNSS卫星定位设备及辅助呼吸用氧气瓶等设备，但在矿井、隧道内极易因地层干扰造成卫星信号中断，呼吸设备内氧气存储量有限，此外当前的该类设备在运行中，往往均是通过蓄电池进行驱动，因此蓄电池电能无法有效满足长期连续运行的需要。

因此针对这一需要，迫切需要开发一种全新的安全帽设备及相应的使用方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种矿用多功能安全帽及方法，以达到满足实际工作的需要。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种矿用多功能安全帽，包括硬质防护帽体、弹性防护帽体、弹性缓冲内衬、鱼骨导轨、复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构、呼吸管及驱动机构，其中硬质防护帽体、弹性防护帽体均为半球状结构，硬质防护帽体包覆在弹性防护帽体外并同轴分布，硬质防护帽体与弹性防护帽体间通过弹性缓冲内衬连接，硬质防护帽体、弹性防护帽体间通过弹性缓冲内衬构成间距为5—10毫米的缓冲形变腔，鱼骨导轨若干，环绕硬质防护帽体轴线均布并与硬质防护帽体外表面连接，复合报警器通过鱼骨导轨与硬质防护帽体顶部连接并与硬质防护帽体同轴分布，环境监控机构、呼吸辅助机构及驱动机构环绕硬质防护帽体轴线均布，并通过鱼骨导轨与硬质防护帽体外侧面连接，呼吸管与硬质防护帽体内侧面间通过棘轮机构铰接，呼吸管轴线与硬质防护帽体下端面呈0°—90°夹角，且呼吸管上端面与呼吸辅助机构连接，下端面超出硬质防护帽体下端面0—50厘米，驱动机构另分别与复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构电气连接。

进一步的，所述的复合报警器包括承载底座、透明防护罩、声光一体蜂鸣器、LED爆闪灯及接线端子，所述承载底座上端面与透明防护罩连接，并与透明防护罩构成闭合腔体结构，所述声光一体蜂鸣器及LED爆闪灯均与承载底座上端面连接，并位于透明防护罩内，且所述声光一体蜂鸣器对应的承载底座侧表面设若干扬声通道，所述接线端子嵌于承载底座下端面，并分别与声光一体蜂鸣器、LED爆闪灯及驱动机构间通过导线电气连接。

进一步的，所述的环境监控机构包括导流管、引流风机、空气质量传感器、PM2.5传感器、温湿度传感器、辅助照明灯、监控摄像头、过滤网及接线端子，所述导流管为空心管状结构，所述引流风机嵌于导流管后端面，过滤网嵌于导流管前端面，且导流管、引流风机及过滤网间同轴分布，所述空气质量传感器、PM2.5传感器、温湿度传感器均嵌于导流管内，与导流管内表面连接并环绕导流管轴线均布，所述监控摄像头嵌于导流管外表面连接，其光轴与导流管轴线平行分布，所述辅助照明灯若干，嵌于导流管前端面并环绕导流管轴线均布，且辅助照明灯光轴与导流管轴线呈0°—60°夹角，所述接线端子嵌于导流管后端面，并通过导线分别与空气质量传感器、PM2.5传感器、温湿度传感器、辅助照明灯、监控摄像头及驱动机构电气连接。

进一步的，所述的呼吸辅助机构包括承载壳、缓冲气腔、换气风机、引流管、主排气管、辅助排气管、空气过滤器、承载龙骨、臭氧发生器、负离子发生器、三通阀及接线端子，所述承载壳为轴向截面呈矩形的密闭腔体结构，所述缓冲气腔为柱状腔体结构并嵌于承载壳内，其上端面设进气口、下端面设排气口，其中所述换气风机嵌于进气口内并与进气口同轴分布，所述进气口与引流管后端面连通，所述引流管环绕硬质防护帽体轴线均布，并嵌于缓冲形变腔内，且所述引流管前端面对应的硬质防护帽体侧表面设进风口，并通过进风口与硬质防护帽体外部空气连通，所述排气口通过三通阀分别与主排气管、辅助排气管连通，且主排气管、辅助排气管间相互并联，其中所述主排气管环绕硬质防护帽体轴线均布，并嵌于缓冲形变腔内，所述主排气管前端面对应的硬质防护帽体侧表面设回风口，并通过回风口与硬质防护帽体外部空气连通，所述辅助排气管与呼吸管上端面连通，所述三通阀对应的承载壳设操作口，且三通阀嵌于操作口内，所述空气过滤器至少一个，嵌于引流管内并与引流管同轴分布，所述承载龙骨至少一个，嵌于缓冲气腔内，与缓冲气腔同轴分布并沿缓冲气腔轴线从上向下均布，所述臭氧发生器、负离子发生器均至少两个，其中各臭氧发生器环绕承载龙骨轴线均布在承载龙骨上端面，各负离子发生器环绕承载龙骨轴线均布在承载龙骨下端面，所述接线端子嵌于承载壳后侧面，并通过导线分别与换气风机、臭氧发生器、负离子发生器、三通阀及驱动机构电气连接。

进一步的，所述的空气过滤器包括无纺布袋、过滤网、活性炭颗粒层、干燥剂层、连接弹簧，所述过滤网共两个，两过滤网间同轴分布并通过至少两条连接弹簧连接，且所述连接弹簧环绕过滤网轴线均布，所述无纺布袋嵌于两过滤网之间，并为闭合腔体结构，所述活性炭颗粒层、干燥剂层均嵌于无纺布袋内并与无纺布袋同轴分布，且两活性炭颗粒层之间设一个干燥剂层。

进一步的，所述驱动机构包括防护壳、驱动电路、充放电控制电路、驱动蓄电池、手动发电机、接线端子、驱动轮及驱动绳，防护壳为闭合腔体结构，所述驱动电路、充放电控制电路、驱动蓄电池、手动发电机、驱动轮均嵌于防护壳内，所述接线端子至少一个，并嵌于防护壳外侧面，所述驱动电路分别与充放电控制电路、接线端子电气连接，所述充放电控制电路另与驱动蓄电池、手动发电机及接线端子电气连接，所述手动发电机轴线与水平面平行分布，通过传动轴与驱动轮连接并同轴分布，所述驱动绳为闭合环状结构并与驱动轮连接，所述驱动绳对应的防护壳下端面设透孔，有效长度的50%—90%通过透孔位于防护壳外，且位于防护壳外侧的驱动绳长度不小于20厘米，所述驱动电路、充放电控制电路均与接线端子分别与复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构电气连接。

进一步的，所述的驱动电路包括为基于FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的数据处理电路，且所述驱动电路另无线数据通讯装置及基于按键为基础的操控面板，且所述操控面板嵌于防护壳外表面。

进一步的，所述的弹性缓冲内衬为与硬质防护帽体同轴分布的网状结构。

进一步的，所述的呼吸管下端面设辅助呼吸机构，所述辅助呼吸机构为呼吸面罩、咬嘴及插管中的任意一种。

一种矿用多功能安全帽的使用方法，包括以下步骤：

S1，充电作业，在矿用多功能安全帽处于静止状态时，通过矿用多功能安全帽驱动机构的接线端子与外部电路系统电气连接，对驱动机构内的驱动蓄电池进行充电作业，并在后续操作中通过驱动蓄电池为复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构提供电能供给；在矿用多功能安全帽处于使用状态且驱动蓄电池电能不足时，则有受用者通过驱动绳和驱动轮配合运行，实现驱动手动发电机运行发电，为复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构提供电能供给和对驱动蓄电池进行应急充电；

S2，抗冲击防护，首先将矿用多功能安全帽佩戴至使用者头顶，对使用者头部防护，在受到外力冲击后首先由硬质防护帽体的结构强度对外力冲击进行刚性抵御防护，然后通过弹性防护帽体、弹性缓冲内衬及构成的缓冲形变腔的弹性形变能力对冲击力进行缓冲防护，降低外力冲击对使用者的冲击伤害；

S3，应急救护，使用者在工作中，首先通过驱动机构驱动环境监控机构运行，由环境监控机构对当前所处位置空气质量进行检测，并在空气环境威胁使用者安全时由复合报警器进行报警，然后一方面通过复合报警器在对使用者进行报警作业同时，另为后续救援人员提供声光报警引导，提高救援作业精度和效率；另一方面由驱动机构驱动呼吸辅助机构运行，由呼吸辅助机构对当前所处环境中空气进行净化作业，然后通过三通阀调节，将净化后的空气通过主排气管再次排放到使用者现场环境中，实现对现场环境空气净化；将净化后的空气辅助排气管输送至呼吸管中，并通过呼吸管直接输送至使用者的口鼻位置，满足使用者应急呼吸作业的需要。

本发明系统构成结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面可有效的满足矿山、隧道、工厂等多种环境场合使用的需要，使用灵活性和通用性好，并具有良好的远程通讯能力及数据采集能力；另一方面在使用，在可有效满足对外力冲击对人体头部造成冲击伤害的同时，另可有效实现对使用者所处环境的空气质量进行检测、报警，并可根据应急救护作业的需要，在有效协助受困人员通过声音、闪光求救的同时，另可实现对受困区域内环境整体进行空气净化及满足对使用者口鼻直接进行清洁空气供给作业，从而提高受困人员生存环境，提高危险环境下受困人员生存率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

图1为本发明结构示意图；

图2为复合报警器结构示意图；

图3为环境监控机构结构示意图；

图4为呼吸辅助机构局部结构示意图；

图5为呼吸辅助机构局部结构示意图；

图6为驱动机构结构示意图；

图7为本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—6所示，一种矿用多功能安全帽，包括硬质防护帽体1、弹性防护帽体2、弹性缓冲内衬3、鱼骨导轨4、复合报警器5、环境监控机构6、呼吸辅助机构7、呼吸管8及驱动机构9，其中硬质防护帽体1、弹性防护帽体2均为半球状结构，硬质防护帽体1包覆在弹性防护帽体2外并同轴分布，硬质防护帽体1与弹性防护帽体2间通过弹性缓冲内衬3连接，硬质防护帽体1、弹性防护帽体2间通过弹性缓冲内衬3构成间距为5—10毫米的缓冲形变腔10，鱼骨导轨4若干，环绕硬质防护帽体1轴线均布并与硬质防护帽体1外表面连接，复合报警器5通过鱼骨导轨4与硬质防护帽体1顶部连接并与硬质防护帽体1同轴分布，环境监控机构6、呼吸辅助机构7及驱动机构9环绕硬质防护帽体1轴线均布，并通过鱼骨导轨4与硬质防护帽体1外侧面连接，呼吸管8与硬质防护帽体1内侧面间通过棘轮机构铰接，呼吸管8轴线与硬质防护帽体1下端面呈0°—90°夹角，且呼吸管8上端面与呼吸辅助机构7连接，下端面超出硬质防护帽体1下端面0—50厘米，驱动机构9另分别与复合报警器5、环境监控机构6、呼吸辅助机构7电气连接。

本实施例中，所述的复合报警器5包括承载底座51、透明防护罩52、声光一体蜂鸣器53、LED爆闪灯54及接线端子11，所述承载底座51上端面与透明防护罩52连接，并与透明防护罩52构成闭合腔体结构，所述声光一体蜂鸣器53及LED爆闪灯54均与承载底座51上端面连接，并位于透明防护罩52内，且所述声光一体蜂鸣器53对应的承载底座51侧表面设若干扬声通道55，所述接线端子11嵌于承载底座51下端面，并分别与声光一体蜂鸣器53、LED爆闪灯54及驱动机构9间通过导线电气连接。

本实施例中，所述的环境监控机构6包括导流管61、引流风机62、空气质量传感器63、PM2.5传感器64、温湿度传感器65、辅助照明灯66、监控摄像头67、过滤网68及接线端子69，所述导流管61为空心管状结构，所述引流风机62嵌于导流管61后端面，过滤网68嵌于导流管61前端面，且导流管61、引流风机62及过滤网68间同轴分布，所述空气质量传感器63、PM2.5传感器64、温湿度传感器65均嵌于导流管61内，与导流管61内表面连接并环绕导流管61轴线均布，所述监控摄像头67嵌于导流管61外表面连接，其光轴与导流管61轴线平行分布，所述辅助照明灯66若干，嵌于导流管61前端面并环绕导流管61轴线均布，且辅助照明灯66光轴与导流管61轴线呈0°—60°夹角，所述接线端子11嵌于导流管61后端面，并通过导线分别与空气质量传感器63、PM2.5传感器64、温湿度传感器6、辅助照明灯66、监控摄像头67及驱动机构9电气连接。

进一步优化的，所述监控摄像头67为防水摄像头、防爆摄像头中的任意一种。

本实施例中，所述的呼吸辅助机构7包括承载壳71、缓冲气腔72、换气风机73、引流管74、主排气管75、辅助排气管76、空气过滤器77、承载龙骨78、臭氧发生器79、负离子发生器701、三通阀702及接线端子11，所述承载壳71为轴向截面呈矩形的密闭腔体结构，所述缓冲气腔72为柱状腔体结构并嵌于承载壳71内，其上端面设进气口704、下端面设排气口705，其中所述换气风机73嵌于进气口704内并与进气口70同轴分布，所述进气口704与引流管74后端面连通，所述引流管74环绕硬质防护帽体1轴线均布，并嵌于缓冲形变腔10内，且所述引流管74前端面对应的硬质防护帽体1侧表面设进风口706，并通过进风口706与硬质防护帽体1外部空气连通，所述排气口70通过三通阀702分别与主排气管75、辅助排气管76连通，且主排气管75、辅助排气管76间相互并联，其中所述主排气管7环绕硬质防护帽体1轴线均布，并嵌于缓冲形变腔10内，所述主排气管75前端面对应的硬质防护帽体1侧表面设回风口707，并通过回风口707与硬质防护帽体1外部空气连通，所述辅助排气管76与呼吸管8上端面连通，所述三通阀702对应的承载壳71设操作口703，且三通阀702嵌于操作口703内，所述空气过滤器77至少一个，嵌于引流管74内并与引流管74同轴分布，所述承载龙骨78至少一个，嵌于缓冲气腔72内，与缓冲气腔72同轴分布并沿缓冲气腔72轴线从上向下均布，所述臭氧发生器79、负离子发生器701均至少两个，其中各臭氧发生器79环绕承载龙骨78轴线均布在承载龙骨78上端面，各负离子发生器701环绕承载龙骨78轴线均布在承载龙骨78下端面，所述接线端子11嵌于承载壳71后侧面，并通过导线分别与换气风机73、臭氧发生器79、负离子发生器701、三通阀702及驱动机构9电气连接。

其中，所述的空气过滤器77包括无纺布袋771、过滤网68、活性炭颗粒层772、干燥剂层773、连接弹簧774，所述过滤网68共两个，两过滤网68间同轴分布并通过至少两条连接弹簧774连接，且所述连接弹簧774环绕过滤网68轴线均布，所述无纺布袋771嵌于两过滤网68之间，并为闭合腔体结构，所述活性炭颗粒层772、干燥剂层773均嵌于无纺布袋771内并与无纺布袋771同轴分布，且两活性炭颗粒层772之间设一个干燥剂层773。

重点说明的，所述驱动机构9包括防护壳91、驱动电路92、充放电控制电路93、驱动蓄电池94、手动发电机95、接线端子11、驱动轮96及驱动绳97，防护壳91为闭合腔体结构，所述驱动电路92、充放电控制电路93、驱动蓄电池94、手动发电机95、驱动轮96均嵌于防护壳91内，所述接线端子11至少一个，并嵌于防护壳91外侧面，所述驱动电路92分别与充放电控制电路93、接线端子11电气连接，所述充放电控制电路93另与驱动蓄电池94、手动发电机95及接线端子11电气连接，所述手动发电机95轴线与水平面平行分布，通过传动轴与驱动轮96连接并同轴分布，所述驱动绳97为闭合环状结构并与驱动轮96连接，所述驱动绳97对应的防护壳91下端面设透孔98，有效长度的50%—90%通过透孔98位于防护壳91外，且位于防护壳91外侧的驱动绳97长度不小于20厘米，所述驱动电路92、充放电控制电路93均与接线端子11分别与复合报警器5、环境监控机构6、呼吸辅助机构7电气连接。

进一步优化的，所述的驱动电路92包括为基于FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的数据处理电路，且所述驱动电路92另无线数据通讯装置921及基于按键为基础的操控面板922，且所述操控面板922嵌于防护壳91外表面。

本实施例中，所述的弹性缓冲内衬3为与硬质防护帽体1同轴分布的网状结构。

本实施例中，所述的呼吸管8下端面设辅助呼吸机构81，所述辅助呼吸机构为呼吸面罩、咬嘴及插管中的任意一种。

如图7所示，一种矿用多功能安全帽的使用方法，包括以下步骤：

S1，充电作业，在矿用多功能安全帽处于静止状态时，通过矿用多功能安全帽驱动机构的接线端子与外部电路系统电气连接，对驱动机构内的驱动蓄电池进行充电作业，并在后续操作中通过驱动蓄电池为复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构提供电能供给；在矿用多功能安全帽处于使用状态且驱动蓄电池电能不足时，则有受用者通过驱动绳和驱动轮配合运行，实现驱动手动发电机运行发电，为复合报警器、环境监控机构、呼吸辅助机构提供电能供给和对驱动蓄电池进行应急充电；

S2，抗冲击防护，首先将矿用多功能安全帽佩戴至使用者头顶，对使用者头部防护，在受到外力冲击后首先由硬质防护帽体的结构强度对外力冲击进行刚性抵御防护，然后通过弹性防护帽体、弹性缓冲内衬及构成的缓冲形变腔的弹性形变能力对冲击力进行缓冲防护，降低外力冲击对使用者的冲击伤害；

S3，应急救护，使用者在工作中，首先通过驱动机构驱动环境监控机构运行，由环境监控机构对当前所处位置空气质量进行检测，并在空气环境威胁使用者安全时由复合报警器进行报警，然后一方面通过复合报警器在对使用者进行报警作业同时，另为后续救援人员提供声光报警引导，提高救援作业精度和效率；另一方面由驱动机构驱动呼吸辅助机构运行，由呼吸辅助机构对当前所处环境中空气进行净化作业，然后通过三通阀调节，将净化后的空气通过主排气管再次排放到使用者现场环境中，实现对现场环境空气净化；将净化后的空气辅助排气管输送至呼吸管中，并通过呼吸管直接输送至使用者的口鼻位置，满足使用者应急呼吸作业的需要。

本发明系统构成结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面可有效的满足矿山、隧道、工厂等多种环境场合使用的需要，使用灵活性和通用性好；另一方面在使用，在可有效满足对外力冲击对人体头部造成冲击伤害的同时，另可有效实现对使用者所处环境的空气质量进行检测、报警，并可根据应急救护作业的需要，在有效协助受困人员通过声音、闪光求救的同时，另可实现对受困区域内环境整体进行空气净化及满足对使用者口鼻直接进行清洁空气供给作业，从而提高受困人员生存环境，提高危险环境下受困人员生存率。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。