本發(fā)明涉及一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器。

背景技術(shù)：
目前，隨著煤炭需求的高速增長，煤炭工業(yè)得到了很大發(fā)展，但是瓦斯爆炸事故頻頻發(fā)生，其中一個很重要原因是當(dāng)前瓦斯監(jiān)控設(shè)備存在弊端，在瓦斯監(jiān)測方面，國內(nèi)檢測瓦斯?jié)舛鹊膬x器主要是便攜式瓦斯檢測儀，結(jié)構(gòu)簡單攜帶方便，但是只有攜帶者能隨時知道該處的瓦斯?jié)舛龋诿旱V井上的工作人員不能了解煤礦井下的瓦斯?jié)舛惹闆r,但是由于井下環(huán)境復(fù)雜，而且工人攜帶的時候往往不能實時監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，因此需要一種能固定在井下，并且實時提供環(huán)境數(shù)據(jù)的檢測器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服以上所述的缺點，提供一種能實時監(jiān)測、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，包括有主機本體，所述主機本體內(nèi)設(shè)有用于存儲電池的電源腔，所述電源腔內(nèi)設(shè)有電池；所述主機本體內(nèi)還設(shè)有電路腔，所述電路腔內(nèi)設(shè)有監(jiān)測電路，所述電池為監(jiān)測電路供電；所述監(jiān)測電路包括有CPU模塊，還包括有與CPU模塊分別信號連接的溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器、通信裝置；所述通信裝置用于將溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器采集到的信號傳輸出去；所述溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器分別設(shè)于主機本體外側(cè)壁；還包括有設(shè)于主機本體低部的連接桿，所述連接桿的自由端設(shè)有隔離板層，所述隔離板層下部設(shè)有天線層；所述通信裝置包括有通信芯片以及通信天線，所述通信天線設(shè)于天線層內(nèi)；所述主機本體頂部設(shè)有掛耳。其中，所述通信天線包括有圓形的PCB板，PCB板的一面設(shè)有微帶天線；所述微帶天線包括有四個振子單元；上下兩個振子單元為一組，用于輻射垂直極化信號，左右兩個振子單元為一組，用于輻射水平極化信號；所述PCB板中央設(shè)有正方形鏤空孔；每個振子單元包括有輻射底邊，輻射底邊的兩個自由端均傾斜延伸出有第一輻射邊，兩個第一輻射邊之間形成喇叭狀；兩個第一輻射邊的自由端均延伸出有第二輻射邊，兩個第二輻射邊之間平行設(shè)置；兩個第二輻射邊的自由端均傾斜延伸出有第三輻射邊，兩個第三輻射邊的自由端均向?qū)Ψ窖由斐鲇卸梯椛溥?；還包括有呈幾字形的輻射底臂，輻射底臂的兩側(cè)延伸出有兩個第一輻射臂，兩個第一輻射臂之間形成喇叭狀；兩個第一輻射臂的自由端均延伸出有第二輻射臂，兩個第二輻射臂之間平行設(shè)置；兩個第二輻射臂的自由端均傾斜延伸出有第三輻射臂，所述第三輻射臂自靠近第二輻射臂的一端至自由端逐漸增寬，兩個第三輻射臂之間連設(shè)有第四輻射臂；每個第三輻射臂與相鄰的第三輻射邊之間電性連接有第一連接臂；所述輻射底臂的頂端設(shè)有呈凸字形的寄生振子臂，還包括有饋電盤，所述饋電盤與寄生振子臂之間電性連接有第二連接臂；所述PCB板的另一面設(shè)有四個與饋電盤對應(yīng)的饋電孔。其中，每個所述第二輻射臂均向饋電盤一側(cè)延伸出有T形耦合桿。其中，所述T形耦合桿的桿臂上設(shè)有多個圓形缺孔。其中，每個T形耦合桿上的圓形缺孔的數(shù)量為6個。其中，所述第四輻射臂遠離饋電盤的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。其中，圓形缺孔內(nèi)填充有半導(dǎo)體。其中，PCB板的邊緣設(shè)有環(huán)狀隔離帶。其中，還包括有設(shè)于隔離板層內(nèi)的金屬隔離板，所述金屬隔離板為圓形，所述金屬隔離板上設(shè)有四個分別與振子單元對應(yīng)的隔離孔。其中，所述監(jiān)測電路還包括有存儲單元，所述存儲單元用于實時記錄溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器的信息；其中，所述監(jiān)測電路還包括有GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與CPU模塊信號連接；其中，所述監(jiān)測電路還包括有生命探測模塊，所述生命探測模塊與CPU模塊信號連接；其中，所述天線層下方還設(shè)有封閉式LED燈。本發(fā)明的有益效果為：通過無線通信的方式，將環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸至外界，結(jié)構(gòu)簡單合理，能有效實時監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，保證井下安全。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的監(jiān)測電路的電路原理框圖；圖3是本發(fā)明的通信天線的俯視圖；圖4是本發(fā)明的通信天線的仰視圖圖5是本發(fā)明的金屬隔離板俯視圖；圖6是本發(fā)明的振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖圖7是本發(fā)明的通信天線與金屬隔離板不合配時的頻率范圍仿真測試圖；圖8是本發(fā)明的通信天線與金屬隔離板合配時的頻率范圍仿真測試圖；圖9是本發(fā)明的通信天線的方向圖；圖1至圖9中的附圖標(biāo)記說明：a1-主機本體；a11-溫度傳感器；a12-氧氣濃度探測器；a13-瓦斯?jié)舛忍綔y器；a14-生命探測模塊；a2-掛耳；a3-電源腔；a4-電路腔；a5-連接桿；a6-隔離板層；a7-天線層；a8-封閉式LED燈；1-PCB板；11-環(huán)狀隔離帶；12-鏤空孔；13-饋電孔；2-金屬隔離板；21-隔離孔；31-輻射底邊；32-第一輻射邊；33-第二輻射邊；34-第三輻射邊；35-短輻射邊；41-輻射底臂；42-第一輻射臂；43-第二輻射臂；44-第三輻射臂；45-第四輻射臂；46-寄生振子臂；47-饋電盤；51-第一連接臂；52-T形耦合桿；53-圓形缺孔。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，并不是把本發(fā)明的實施范圍局限于此。如圖1至圖9所示，本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，包括有主機本體a1，所述主機本體a1內(nèi)設(shè)有用于存儲電池的電源腔a3，所述電源腔a3內(nèi)設(shè)有電池；所述主機本體a1內(nèi)還設(shè)有電路腔a4，所述電路腔a4內(nèi)設(shè)有監(jiān)測電路，所述電池為監(jiān)測電路供電；所述監(jiān)測電路包括有CPU模塊，還包括有與CPU模塊分別信號連接的溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13、通信裝置；所述通信裝置用于將溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13采集到的信號傳輸出去；所述溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13分別設(shè)于主機本體a1外側(cè)壁；還包括有設(shè)于主機本體a1低部的連接桿a5，所述連接桿a5的自由端設(shè)有隔離板層a6，所述隔離板層a6下部設(shè)有天線層a7；所述通信裝置包括有通信芯片以及通信天線，所述通信天線設(shè)于天線層a7內(nèi)；所述主機本體a1頂部設(shè)有掛耳a2；掛耳a2可以用于方便的將檢測器掛設(shè)在井內(nèi)的巖壁上；所述溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13采集信號，然后傳輸至CPU模塊進行處理，CPU模塊再將信號傳輸出去。通過無線通信的方式，將環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸至外界，結(jié)構(gòu)簡單合理，能有效實時監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，保證井下安全，井內(nèi)由于較深，因此通信裝置需要較好的天線性能。為了進一步提高井下環(huán)境監(jiān)測器通信性能，需要提升通信天線性能，因此本實施例所述一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述通信天線包括有圓形的PCB板1，PCB板1的一面設(shè)有微帶天線；所述微帶天線包括有四個振子單元；上下兩個振子單元為一組，用于輻射垂直極化信號，左右兩個振子單元為一組，用于輻射水平極化信號；所述PCB板1中央設(shè)有正方形鏤空孔12；每個振子單元包括有輻射底邊31，輻射底邊31的兩個自由端均傾斜延伸出有第一輻射邊32，兩個第一輻射邊32之間形成喇叭狀；兩個第一輻射邊32的自由端均延伸出有第二輻射邊33，兩個第二輻射邊33之間平行設(shè)置；兩個第二輻射邊33的自由端均傾斜延伸出有第三輻射邊34，兩個第三輻射邊34的自由端均向?qū)Ψ窖由斐鲇卸梯椛溥?5；還包括有呈幾字形的輻射底臂41，輻射底臂41的兩側(cè)延伸出有兩個第一輻射臂42，兩個第一輻射臂42之間形成喇叭狀；兩個第一輻射臂42的自由端均延伸出有第二輻射臂43，兩個第二輻射臂43之間平行設(shè)置；兩個第二輻射臂43的自由端均傾斜延伸出有第三輻射臂44，所述第三輻射臂44自靠近第二輻射臂43的一端至自由端逐漸增寬，兩個第三輻射臂44之間連設(shè)有第四輻射臂45；每個第三輻射臂44與相鄰的第三輻射邊34之間電性連接有第一連接臂51；所述輻射底臂41的頂端設(shè)有呈凸字形的寄生振子臂46，還包括有饋電盤47，所述饋電盤47與寄生振子臂46之間電性連接有第二連接臂；所述PCB板1的另一面設(shè)有四個與饋電盤47對應(yīng)的饋電孔13。信號線通過饋電孔13饋電耦合，通過合理的輻射單元的設(shè)計，改善輻射電流，從而改善輻射特性。通過不小于600次的微帶電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及通過不低于600次仿真試驗和參數(shù)調(diào)整下，最終確定了上述天線結(jié)構(gòu)，該天線具備較寬的頻率范圍以及較好的隔離度和方向性以及增益性能，具備較好的通信性能，可進一步提高配電柜的通信能力。本實施例所述一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，還包括有設(shè)于隔離板層a6內(nèi)的金屬隔離板2，所述金屬隔離板2為圓形，所述金屬隔離板2上設(shè)有四個分別與振子單元對應(yīng)的隔離孔21。實際測試中，當(dāng)除去該結(jié)構(gòu)金屬隔離板22或者放置普通金屬隔離板22，如圖7，該天線帶寬可用頻率范圍仍然高達1.7GHz至2.65GHz；基本滿足通信頻段的要求，其增益也較高，頻帶內(nèi)平均增益大于8.952dBi；滿足實際使用需要；該形狀隔離板的設(shè)計也是通過仿真和不斷試驗設(shè)計得出，其中，當(dāng)將本金屬隔離板22放置其他現(xiàn)有技術(shù)天線配合時包括螺旋立體天線，其匹配性不高，隔離性能增強不明顯，在測試普通天線時，配合上本金屬隔離板22，平均增益增加0.01-0.15dBi或不增加，隔離性能不變，頻段無改變；而在實際測試與測試之前的仿真中可以得知，當(dāng)本方案中的通信天線與本方案的隔離板配合時測試，本方案的通信天線的帶寬、隔離度、增益方面均超過不加隔離板時的天線設(shè)計，其中配合后的仿真值如圖8。該整體天線系統(tǒng)帶寬可用頻率范圍達到了1.6GHz至2.85GHz；其增益也明顯增加，頻帶內(nèi)平均增益大于9.4dBi，相比上升0.3dBi左右；另外其隔離度如果圖頻帶內(nèi)隔離度，隔離度表現(xiàn)較好，如圖7，在S3中可以看出在頻率范圍內(nèi)隔離度大于25.5dB。其方向性也好，如圖9所述，其為全向性天線。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，每個所述第二輻射臂均向饋電盤47一側(cè)延伸出有T形耦合桿52；T形耦合桿52可有效增強去耦性能，提升增益和提高駐波比性能。本實施例所述的一種配電柜，所述T形耦合桿52的桿臂上設(shè)有多個圓形缺孔53。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，每個T形耦合桿52上的圓形缺孔53的數(shù)量為6個。通過仿真實驗以及實際測試發(fā)現(xiàn)，該數(shù)量的缺孔能有效增加T形耦合桿52的去耦性能；本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述第四輻射臂45遠離饋電盤47的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能有效增加其隔離性能。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，圓形缺孔53內(nèi)填充有半導(dǎo)體。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，PCB板1的邊緣設(shè)有環(huán)狀隔離帶11。環(huán)狀隔離帶11能有效增強隔離性能，完善天線的電氣性能。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有存儲單元，所述存儲單元用于實時記錄溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13的信息。當(dāng)通信裝置出問題的時候，可以不間斷的記錄環(huán)境數(shù)據(jù)，方便建檔。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與CPU模塊信號連接；可以用于探測檢測器位置，方便查找。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有生命探測模塊a14，所述生命探測模塊a14與CPU模塊信號連接；可以在出現(xiàn)事故的時候，充當(dāng)探測器，來監(jiān)測是否有人員傷亡。本實施例所述的一種自存儲煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述天線層a7下方還設(shè)有封閉式LED燈a8。不僅實現(xiàn)探測功能，還能實現(xiàn)照明，一舉兩得。以上所述僅是本發(fā)明的一個較佳實施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，包含在本發(fā)明專利申請的保護范圍內(nèi)。