一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測終端、排換氣單元和井下控制中心，所述無線監(jiān)測終端包括振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、能量管理模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊，所述振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊與所述能量管理模塊連接，所述氣體傳感器、溫濕度傳感器與所述控制器連接，所述控制器通過無線通信模塊與所述井下控制中心連接，所述井下控制中心與所述排換氣單元連接。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的無線監(jiān)控，排出有毒有害氣體并對(duì)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，免除供電線路對(duì)井下通道空間造成影響，對(duì)井下其它能源進(jìn)行利用，節(jié)省工廠用電。
【專利說明】
一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及井下環(huán)境安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)資源的需求量不斷增加，尤其對(duì)煤礦等資源的需求量越來越大，致使更多的煤礦被很大程度的開發(fā)，這樣，就需要更多的煤礦工人在煤礦井下進(jìn)行工作。在煤礦不斷開采的過程中，煤礦井下的有害氣體往往不能及時(shí)地排除，從而引發(fā)爆炸等安全事故，同時(shí)一氧化碳、硫化氫等有毒氣體還給煤礦工人的人身安全帶來隱患。因此，需要對(duì)煤礦井下的有害氣體進(jìn)行監(jiān)控，以便保證煤礦工人的人身安全，保障煤礦安全生產(chǎn)。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)包括有對(duì)井下有害氣體、環(huán)境溫濕度等進(jìn)行監(jiān)測，但是井下通道眾多，對(duì)于監(jiān)測裝置的供電導(dǎo)致現(xiàn)場布線復(fù)雜，事故頻發(fā)。
[0003]為了解決布線問題，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110137293.4的發(fā)明提出一種便攜式無線井下氣體檢測儀，包括:傳感器，用于感應(yīng)井下氣體的含量并產(chǎn)生相應(yīng)的測量值;加速度計(jì)，用于獲取當(dāng)前時(shí)刻的加速度值；處理單元，與傳感器和加速度計(jì)相連，用于比較測量值與預(yù)設(shè)值，并根據(jù)比較結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的操作，和根據(jù)加速度值計(jì)算當(dāng)前位置信息;無線發(fā)射器與無線接收器，與處理單元相連，用于對(duì)處理單元與外圍設(shè)備進(jìn)行無線通信。電源，用于對(duì)與電源相連的傳感器、加速度計(jì)、處理單元和無線發(fā)射器與無線接收器供電。根據(jù)該井下氣體檢測儀，可動(dòng)態(tài)監(jiān)測井下煤礦的各類危險(xiǎn)氣體并可提前預(yù)測和發(fā)現(xiàn)井下災(zāi)害，從而保障了井下人員的人身安全。該發(fā)明通過移動(dòng)時(shí)監(jiān)測解決布線問題，但是增加了作業(yè)人員的工作強(qiáng)度，需要移動(dòng)該檢測儀對(duì)井下進(jìn)行巡回監(jiān)測。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的無線監(jiān)控，排出有毒有害氣體并對(duì)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，免除供電線路對(duì)井下通道空間造成影響。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測終端、排換氣單元和井下控制中心，所述無線監(jiān)測終端包括振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、能量管理模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊，所述振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊與所述能量管理模塊連接，所述氣體傳感器、溫濕度傳感器與所述控制器連接，所述控制器通過無線通信模塊與所述井下控制中心連接，所述井下控制中心與所述排換氣單元連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述振動(dòng)能量收集模塊包括壓電陶瓷換能器，所述壓電陶瓷換能器設(shè)置在井下振動(dòng)設(shè)備上。
[0008]進(jìn)一步的，所述風(fēng)能收集模塊包括小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0009]進(jìn)一步的，所述能量管理模塊包括整流器、蓄電池和DC/DC電源模塊。
[00?0]進(jìn)一步的，所述無線通信模塊包括Zigbee模塊。
[0011]進(jìn)一步的，所述排換氣單元包括井下的換氣管道和換氣扇，所述井下控制中心包括工業(yè)計(jì)算機(jī)。
[0012]本實(shí)用新型提供了一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，無線監(jiān)測終端實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的監(jiān)測，通過氣體傳感器對(duì)井下有害氣體含量進(jìn)行監(jiān)測，溫濕度傳感器對(duì)井下環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)測，可以隨時(shí)掌握井下環(huán)境情況，避免對(duì)工作人員造成傷害或引發(fā)其它事故。氣體傳感器優(yōu)選紅外氣體傳感器，受周圍環(huán)境影響較小，適合井下環(huán)境監(jiān)測。無線監(jiān)測終端的電能依靠振動(dòng)能量收集模塊和風(fēng)能收集模塊，因?yàn)榇笮驮O(shè)備的使用和通道之間縱橫交錯(cuò)，井下具有豐富的風(fēng)能和振動(dòng)能量，振動(dòng)能量收集模塊可以采集大型設(shè)備或其基座上的振動(dòng)能量，風(fēng)能收集模塊可以對(duì)井下風(fēng)能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩個(gè)相輔相成，共同將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為電能并存儲(chǔ)在能量管理模塊，然后由能量管理模塊統(tǒng)一對(duì)無線監(jiān)測終端的其它設(shè)備進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的無線監(jiān)測。控制器可采用單片機(jī)芯片，接收來自兩個(gè)傳感器的信息，并通過無線通信模塊發(fā)送至井下控制中心，井下控制中心對(duì)信息進(jìn)行匯總，在井下溫濕度超標(biāo)或有害氣體超標(biāo)時(shí)打開排換氣單元對(duì)井下的空氣進(jìn)行更換，保證工作人員的身體健康以及排除安全隱患。
[0013]本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)井下環(huán)境的無線監(jiān)控，排出有毒有害氣體并對(duì)溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，免除供電線路對(duì)井下通道空間造成影響，對(duì)井下其它能源進(jìn)行利用，節(jié)省工廠用電，適合在井下推廣使用。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0015]圖1是本實(shí)用新型自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型無線監(jiān)測終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)一步展示，【具體實(shí)施方式】如下:
[0018]實(shí)施例一
[0019]如圖1所示:本實(shí)施例提供了一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測終端1、排換氣單元2和井下控制中心3，所述無線監(jiān)測終端I包括振動(dòng)能量收集模塊4、風(fēng)能收集模塊5、能量管理模塊6、氣體傳感器7、溫濕度傳感器8、控制器9和無線通信模塊10，所述振動(dòng)能量收集模塊4、風(fēng)能收集模塊5、氣體傳感器7、溫濕度傳感器8、控制器9和無線通信模塊10與所述能量管理模塊6連接，所述氣體傳感器7、溫濕度傳感器8與所述控制器9連接，所述控制器9通過無線通信模塊10與所述井下控制中心3連接，所述井下控制中心3與所述排換氣單元2連接。
[0020]所述無線通信模塊10包括Zigbee模塊，其是一種短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該模塊體積小，能耗低，適合本實(shí)用新型自供能的情況，且其網(wǎng)絡(luò)容量大，能夠建設(shè)更多的無線監(jiān)測終端，構(gòu)建井下環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信息的傳遞起到重要作用。
[0021]所述排換氣單元2包括井下的換氣管道16和換氣扇17，所述井下控制中心3包括工業(yè)計(jì)算機(jī)18。排換氣單元接收井下控制中心的指令進(jìn)行排換氣，當(dāng)工業(yè)計(jì)算機(jī)接收到無線監(jiān)測終端的信息后與正常值進(jìn)行比較，當(dāng)溫濕度不在正常值范圍內(nèi)或有毒有害氣體超標(biāo)后，打開換氣扇，通過換氣管道對(duì)井下的氣體進(jìn)行更換。
[0022]實(shí)施例二
[0023]如圖1和圖2所示:本實(shí)施例提供了一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測終端1、排換氣單元2和井下控制中心3，所述無線監(jiān)測終端I包括振動(dòng)能量收集模塊4、風(fēng)能收集模塊5、能量管理模塊6、氣體傳感器7、溫濕度傳感器8、控制器9和無線通信模塊10，所述振動(dòng)能量收集模塊4、風(fēng)能收集模塊5、氣體傳感器7、溫濕度傳感器8、控制器9和無線通信模塊10與所述能量管理模塊6連接，所述氣體傳感器7、溫濕度傳感器8與所述控制器9連接，所述控制器9通過無線通信模塊10與所述井下控制中心3連接，所述井下控制中心3與所述排換氣單元2連接。
[0024]所述振動(dòng)能量收集模塊4包括壓電陶瓷換能器11，所述壓電陶瓷換能器11設(shè)置在井下振動(dòng)設(shè)備上。壓電陶瓷換能器可以將井下振動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，在具體選擇使用時(shí)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換功率較大的壓電陶瓷換能器，或者將換能器設(shè)置在設(shè)備基座上，也可以收集到振動(dòng)能量。振動(dòng)能量的收集還可以降低振動(dòng)對(duì)井下硐室或通道的影響，減少井下坍塌的幾率。
[0025]所述風(fēng)能收集模塊5包括小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)12，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以對(duì)井下通道內(nèi)的風(fēng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為電能發(fā)送至能量管理單元。
[0026]所述能量管理模塊包括整流器13、蓄電池14和DC/DC電源模塊15。整流器接收來自振動(dòng)能量收集模塊和風(fēng)能收集模塊轉(zhuǎn)換來的電能，并將其轉(zhuǎn)化為直流電存儲(chǔ)至蓄電池內(nèi)，利于電力的存儲(chǔ)，可以在收集不到能量時(shí)也能對(duì)無線監(jiān)測終端供電，保證井下環(huán)境的不間斷監(jiān)測。DC/DC電源模塊是一種開關(guān)電源模塊，可以有多個(gè)輸入和輸出，體積小運(yùn)行可靠，且輸出電業(yè)穩(wěn)定，確保對(duì)無線監(jiān)測終端用電設(shè)備的穩(wěn)定供電，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0027]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括無線監(jiān)測終端、排換氣單元和井下控制中心，所述無線監(jiān)測終端包括振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、能量管理模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊，所述振動(dòng)能量收集模塊、風(fēng)能收集模塊、氣體傳感器、溫濕度傳感器、控制器和無線通信模塊與所述能量管理模塊連接，所述氣體傳感器、溫濕度傳感器與所述控制器連接，所述控制器通過無線通信模塊與所述井下控制中心連接，所述井下控制中心與所述排換氣單元連接。2.如權(quán)利要求1所述的自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)能量收集模塊包括壓電陶瓷換能器，所述壓電陶瓷換能器設(shè)置在井下振動(dòng)設(shè)備上。3.如權(quán)利要求1所述的自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)能收集模塊包括小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。4.如權(quán)利要求1所述的自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述能量管理模塊包括整流器、蓄電池和DC/DC電源模塊。5.如權(quán)利要求1所述的自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無線通信模塊包括Zigbee 模塊。6.如權(quán)利要求1所述的自供能井下環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述排換氣單元包括井下的換氣管道和換氣扇，所述井下控制中心包括工業(yè)計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】G05B19/048GK205507489SQ201620315381
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】李文爽
【申請(qǐng)人】河南久聯(lián)神威民爆器材有限公司