一种次声波接收告警装置及方法

技术领域

本发明涉及一种次声波接收告警装置及方法，属安全预警技术领域。

背景技术

在实际生产生活中，尤其是注入矿山、隧道等负载环境及干扰严重的环境中，当前利用电磁波为基础的通讯装置极易因地形因素、传播介质因素及复杂磁场环境因素影响而导致传播距离、信号强度衰减严重，从而严重影响了通讯活动的可靠性和稳定性，这一问题在在矿下、煤炭工作场地尤为突出；

此外，在日常工作中，对安全隐患监控是当前安全生产中的重要环节之一，当前在对诸如塌方、地震、泥石流、洪水等安全隐患监控时，往往依然受通过传统电磁波技术开展的，因此导致当前的安全隐患监控系统监控精度和及时性均相对较差，如中国专利公开号为CN108573331A的一种建筑工程危险源识别技术和使用方法，包括监控设备、危险源识别服务器、存储器和管理客户端，所述监控设备与所述危险源识别服务器连接，所述危险源服务器与所述管理客户端和所述存储器连接。通过危险源识别服务器危险源数据进行处理，所以才会进行实时的危险源识别技术，因此也极易受到电磁波通讯质量影响监控结果。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的次声波接收告警装置及方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种次声波接收告警装置及方法。

一种次声波接收告警装置，包括接收终端、耳机、连接导线，其中所述耳机至少一个，并通过连接导线与接收终端电气连接，接收终端包括承载壳、连接滑轨、连接扣、驱动电源、无线通讯天线、电容式次声波传感器、操控界面、电源接线端口、耳机接口、串口通讯端口及驱动电路，承载壳为闭合腔体结构，其下端面设一个电源接线端口、上端面设至少一个耳机接口和一个操控界面，电源接线端口、耳机接口和操控界面均与驱动电路电气连接，承载壳后端面设至少一个连接扣，且承载壳外表面另设至少两个环绕承载壳轴线均布的安装槽，安装槽轴线与承载壳轴线平行分布，安装槽内设至少两条环绕安装槽轴线均布的连接滑轨，连接滑轨轴线与安装槽轴线平行分布，电容式次声波传感器数量与安装槽数量一致，每个安装槽均通过连接滑轨与一个电容式次声波传感器滑动连接，电容式次声波传感器轴线与承载壳轴线平行分布，电容式次声波传感器有效体积的1/2—3/4部分嵌于安装槽内，且电容式次声波传感器长度为承载壳高度的1/4—3/4，电容式次声波传感器对应的安装槽槽底设一个串口通讯端口，电容式次声波传感器通过串口通讯端口与驱动电路电气连接，无线通讯天线与承载壳外表面通过棘轮机构铰接，且无线通讯天线轴线与承载壳轴线呈0°—90°夹角，驱动电源和驱动电路均位于承载壳内，且驱动电路另与驱动电源和无线通讯天线电气连接。

进一步的，所述的承载壳包括槽体、端盖、隔板、扬声器，所述槽体为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，其上端面与端盖连接并构成密闭腔体结构，所述隔板至少一个，嵌于槽体内并将槽体从上至下分割为操控腔、控制腔及电源腔，所述隔板与槽体内侧面间通过滑槽滑动连接，所述驱动电源嵌于电源腔内，分别与驱动电路及电源接线端口电气连接，所述扬声器至少一个，嵌于操控腔内且操控腔对应的槽体侧壁设若干透孔，所述扬声器与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的安装槽内设定位托盘，所述定位托盘上端面与安装槽轴线垂直分布，所述定位托盘侧表面通过滑块与连接滑轨滑动连接，定位托盘上端面设绝缘垫块及防护套，所述定位托盘上端面通过绝缘垫块与电容式次声波传感器下端面相抵，所述防护套为与定位托盘同轴分布的柱状结构，包覆在电容式次声波传感器外表面，并与电容式次声波传感器外表面滑动连接，且所述防护套下端面与定位托盘外侧面连接，高度为电容式次声波传感器高度的10%—90%。

进一步的，所述的滑块下端面设承载弹簧，所述承载弹簧与滑块下端面垂直分布并嵌于连接滑轨内，所述承载弹簧与连接滑轨同轴分布，其下端面与连接滑轨下端面连接，所述滑块侧表面另设至少一个弹性定位销，并通过弹性定位销与连接滑轨侧壁连接。

进一步的，所述的防护套上均布若干与防护套轴线垂直分布的透孔，防护套从外向内依次包括硬质防护层、弹性内衬层，所述硬质防护层包覆在弹性内衬层前端面，其厚度为弹性内衬层厚度的0.8—1.5倍。

进一步的，所述的承载壳与连接扣间通过棘轮机构铰接，且连接扣上另设至少一条定位绑带，所述承载壳外表面另设一个弹性收线器，并通过弹性收线器与连接导线连接。

进一步的，所述的连接导线包括至少一条音频线和至少一条电源线；所述耳机为线控耳机及蓝牙耳机中的任意一种；所述操控界面包括显示器、按键、信号指示灯、多段开关中的任意一种或几种共用。

进一步的，所述的驱动电路为基于DSP、FPGA、MCU及PID芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设MOS驱动电路、无线数据通讯模块、串口通讯模块、充放电控制电路、晶振电路，其中所述MOS驱动电路分别与无线数据通讯模块、串口通讯模块、充放电控制电路、晶振电路电气连接，所述无线数据通讯模块与无线通讯天线连接，所述串口通讯模块与各耳机接口、串口通讯端口及操控界面电气连接，所述充放电控制电路分别与电源接线端口、驱动电源电气连接。

一种次声波接收告警装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先对接收终端通过电源接线端口进行充电作业，并在完成充电作业后，将接收终端通过连接扣与使用者腰带连接，然后通过操控界面设置次声波预警参数，然后将至少一个耳机塞入到耳道中，并将耳机通过连接导线及无线通信天线与接收终端电气连接，即可完成设备装配，最后将装配后的设备通过无线通信天线与外部的远程的预警防护平台建立数据连接；

S2,预警运行，在工作人员工作中，由接收终端通过电容式次声波传感器对工作范围周边环境中的次声波进行接收，并将接收到的次声波由模拟电信号一方面进行放大，并通过耳机向工作人员进行播放，供工作人员收听预警；另一方面转换为数字信号，并通过驱动电路对接收的次声波信号与S1步骤设定的预警参数进行比对运算，并在当前接收次声波信号值落入到S1步骤设定的预警参数范围内后，驱动电路将预警信号发送至耳机，通过耳机向工作人员进行播放预警；

S3,远程通讯，在进行S2步骤预警作业中，放到后的模拟电信号、转化后的数字信号及预警参数进行比对运算结果由驱动电路通过无线通讯天线发送至远程的预警防护平台，并由远程的预警防护平台根据接收数据设置相应的应急救护方案，并将救护方案返回至接收终端的驱动电路中，然后再由驱动电路将救护方案通过耳机向工作人员进行播放，指导救护人员逃生救助。

本发明一方面系统构成简单，携带及使用灵活方便，通用性好，集成化程度高，环境适应能力强；另一方面在运行过程中，通讯信号具有频率低、易穿透、衰减少、不易被吸收的特点，从而有效克服复杂现场环境对通讯信号造成影响，并实现提前对周边大范围环境内的安全隐患及时发现并对工作人员进行安全预警，从而极大的提高了工作施工安全性和可靠性。

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为承载壳局部结构示意图；

图3为本发明方法流程示意图。

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施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和2所示，一种次声波接收告警装置，包括接收终端1、耳机2、连接导线3，其中耳机2至少一个，并通过连接导线3与接收终端1电气连接，接收终端1包括承载壳11、连接滑轨12、连接扣13、驱动电源14、无线通讯天线15、电容式次声波传感器16、操控界面17、电源接线端口18、耳机接口19、串口通讯端口101及驱动电路102，承载壳11为闭合腔体结构，其下端面设一个电源接线端口18、上端面设至少一个耳机接口19和一个操控界面17，电源接线端口18、耳机接口19和操控界面17均与驱动电路102电气连接，承载壳11后端面设至少一个连接扣13，且承载壳11外表面另设至少两个环绕承载壳11轴线均布的安装槽103，安装槽103轴线与承载壳11轴线平行分布，安装槽103内设至少两条环绕安装槽103轴线均布的连接滑轨12，连接滑轨12轴线与安装槽103轴线平行分布，电容式次声波传感器16数量与安装槽103数量一致，每个安装槽103均通过连接滑轨12与一个电容式次声波传感器16滑动连接，电容式次声波传感器16轴线与承载壳11轴线平行分布，电容式次声波传感器16有效体积的1/2—3/4部分嵌于安装槽103内，且电容式次声波传感器16长度为承载壳11高度的1/4—3/4，电容式次声波传感器16对应的安装槽103槽底设一个串口通讯端口101，电容式次声波传感器16通过串口通讯端口101与驱动电路102电气连接，无线通讯天线15与承载壳11外表面通过棘轮机构104铰接，且无线通讯天线15轴线与承载壳11轴线呈0°—90°夹角，驱动电源102和驱动电路102均位于承载壳11内，且驱动电路102另与驱动电源102和无线通讯天线15电气连接。

本实施例中，所述的承载壳11包括槽体110、端盖111、隔板112、扬声器113，所述槽体110为轴向截面呈“凵”字形槽状结构，其上端面与端盖111连接并构成密闭腔体结构，所述隔板112至少一个，嵌于槽体110内并将槽体110从上至下分割为操控腔1101、控制腔1102及电源腔1103，所述隔板112与槽体110内侧面间通过滑槽114滑动连接，所述驱动电源104嵌于电源腔1103内，分别与驱动电路102及电源接线端口18电气连接，所述扬声器113至少一个，嵌于操控腔1101内且操控腔1101对应的槽体110侧壁设若干透孔114，所述扬声器113与驱动电路102电气连接。

本实施例中，所述的安装槽103内设定位托盘1031，所述定位托盘1031上端面与安装槽103轴线垂直分布，所述定位托盘1031侧表面通过滑块1032与连接滑轨12滑动连接，定位托盘1031上端面设绝缘垫块1033及防护套1034，所述定位托盘1031上端面通过绝缘垫块1033与电容式次声波传感器16下端面相抵，所述防护套1034为与定位托盘1031同轴分布的柱状结构，包覆在电容式次声波传感器16外表面，并与电容式次声波传感器16外表面滑动连接，且所述防护套1034下端面与定位托盘1031外侧面连接，高度为电容式次声波传感器16高度的10%—90%。

进一步优化的，所述的滑块1032下端面设承载弹簧1035，所述承载弹簧1035与滑块1032下端面垂直分布并嵌于连接滑轨12内，所述承载弹簧1035与连接滑轨12同轴分布，其下端面与连接滑轨12下端面连接，所述滑块1032侧表面另设至少一个弹性定位销1036，并通过弹性定位销1036与连接滑轨12侧壁连接。

进一步优化的，所述的防护套1034上均布若干与防护套1034轴线垂直分布的透孔114，防护套1034从外向内依次包括硬质防护层10341、弹性内衬层10342，所述硬质防护层0341包覆在弹性内衬10342层前端面，其厚度为弹性内衬层10342厚度的0.8—1.5倍。

本实施例中，所述的承载壳11与连接扣13间通过棘轮机构104铰接，且连接扣13上另设至少一条定位绑带105，所述承载壳11外表面另设一个弹性收线器106，并通过弹性收线器106与连接导线3连接。

进一步优化的，所述的连接导线3包括至少一条音频线和至少一条电源线；所述耳机2为线控耳机及蓝牙耳机中的任意一种；所述操控界面17包括显示器、按键、信号指示灯、多段开关中的任意一种或几种共用。

本实施例中，所述的驱动电路102为基于DSP、FPGA、MCU及PID芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述驱动电路另设MOS驱动电路、无线数据通讯模块、串口通讯模块、充放电控制电路、晶振电路，其中所述MOS驱动电路分别与无线数据通讯模块、串口通讯模块、充放电控制电路、晶振电路电气连接，所述无线数据通讯模块与无线通讯天线连接，所述串口通讯模块与各耳机接口、串口通讯端口及操控界面电气连接，所述充放电控制电路分别与电源接线端口、驱动电源电气连接。

如图3所示，一种次声波接收告警装置的使用方法，包括如下步骤：

S1，设备装配，首先对接收终端通过电源接线端口进行充电作业，并在完成充电作业后，将接收终端通过连接扣与使用者腰带连接，然后通过操控界面设置次声波预警参数，然后将至少一个耳机塞入到耳道中，并将耳机通过连接导线及无线通信天线与接收终端电气连接，即可完成设备装配，最后将装配后的设备通过无线通信天线与外部的远程的预警防护平台建立数据连接；

S2,预警运行，在工作人员工作中，由接收终端通过电容式次声波传感器对工作范围周边环境中的次声波进行接收，并将接收到的次声波由模拟电信号一方面进行放大，并通过耳机向工作人员进行播放，供工作人员收听预警；另一方面转换为数字信号，并通过驱动电路对接收的次声波信号与S1步骤设定的预警参数进行比对运算，并在当前接收次声波信号值落入到S1步骤设定的预警参数范围内后，驱动电路将预警信号发送至耳机，通过耳机向工作人员进行播放预警；

S3,远程通讯，在进行S2步骤预警作业中，放到后的模拟电信号、转化后的数字信号及预警参数进行比对运算结果由驱动电路通过无线通讯天线发送至远程的预警防护平台，并由远程的预警防护平台根据接收数据设置相应的应急救护方案，并将救护方案返回至接收终端的驱动电路中，然后再由驱动电路将救护方案通过耳机向工作人员进行播放，指导救护人员逃生救助。

本发明一方面系统构成简单，携带及使用灵活方便，通用性好，集成化程度高，环境适应能力强；另一方面在运行过程中，通讯信号具有频率低、易穿透、衰减少、不易被吸收的特点，从而有效克服复杂现场环境对通讯信号造成影响，并实现提前对周边大范围环境内的安全隐患及时发现并对工作人员进行安全预警，从而极大的提高了工作施工安全性和可靠性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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。