CN108661716A - 一种矿道预警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿道预警装置，该装置包括用于供电的电源模块以及主控模块、若干土壤湿度传感器、若干可燃气体传感器、第一和第二放大器、第一和第二带通滤波器、第一和第二模数转换器、无线通讯设备。本发明的采用多种传感器对矿道内的有害气体、土壤湿度及时进行检测，并数据实时上传远程控制中心，有利于控制中心人员及时对矿道情况进行分析，实现重要环境隐患的及时排查和管控。

Description

一种矿道预警装置

技术领域

本发明涉及一种矿道预警装置。

背景技术

矿产资源是一种十分重要的非再生自然资源，是人类社会赖以生存和发展的不可或缺的物质基础。它既是人们生活资料的重要来源，又是极其重要的社会生产资料。据统计，当今我国95%以上的能源和80%以上的工业原料都取自矿产资源。新中国成立50多年来，矿产勘查工作取得了辉煌的成就,，为国家探明了大批矿产资源，基本上保证了国民经济建设的需要。我国已成为世界上矿产资源总量丰富、矿种比较齐全的少数几个资源大国之一。与此同时，我国矿产开发利用也成绩斐然,目前已成为世界矿业大国之一，全国年矿石总产量为50亿吨，其中国有生产矿山开发利用的矿种数为150个，年产矿石量约20亿吨(不含石油、天然气)；非国有小型矿山开发利用的(亚)矿种数为179个，年产矿石量约30亿吨.原油产量为1.67亿吨。我国的煤炭、水泥、钢、磷、硫铁矿、10种有色金属以及原油产量已跃居世界前列。我国固体矿产开发的总规模已居世界第二位。

近年来，瓦斯爆炸、矿道浸水等都成为严重威胁矿产行业安全生产和矿工生命安全的主要原因。传统的矿道安全报警装置安装复杂、误报率高，时效性不足。针对这种现实情况，如果能有实用性良好、制造成本低廉、操作和警示简单明了的矿道预警这种，可以大大降低矿道以外的发生。

发明内容

针对上述背景问题，本发明提供一种矿道预警装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种矿道预警装置，该装置包括用于供电的电源模块以及主控模块、若干土壤湿度传感器、若干可燃气体传感器、第一和第二放大器、第一和第二带通滤波器、第一和第二模数转换器、无线通讯设备；其中：

若干所述土壤湿度传感器均匀分布在矿道内的土层，用于检测矿道内土层各个位置的土壤湿度；

若干所述可燃气体传感器均匀分布在矿道内，用于检测矿道内各个位置的可燃气体；

所述第一和第二放大器分别与所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器连接，用于对所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器的检测信号进行放大；

所述第一和第二带通滤波器分别与所述第一和第二放大器连接，用于滤除所述第一和第二放大器的输出信号中的噪声信号；

所述第一和第二模数转换器分别与所述第一和第二带通滤波器连接，用于将所述第一和第二带通滤波器输出的信号转换为数字信号；

所述主控模块分别与所述第一和第二模数转换器连接，用于接收所述第一和第二模数转换器输出的数字信号，并将接收到的数字信号通过无线通讯设备传输至远程控制中心。

作为本发明的进一步技术方案，所述可燃气体传感器包括瓦斯传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器。

作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二带通滤波电路均包括第一至第三电阻、第一至第三电容以及运算放大器，其中，第一电阻的一端为输入端，另一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电容的另一端分别与运算放大器的反相输入端、第三电阻的一端连接，第二电容的另一端分别与第三电阻的另一端、运算放大器的输出端、第三电容的一端连接；第三电容的另一端为输出端，运算放大器的正相输入端接地。

作为本发明的进一步技术方案，所述第一和第二放大器均包括第一至第三电阻、第一和第二电容、三极管，第一电容的一端分别与第一电阻的一端、三极管的基极连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、电源连接，第二电阻的另一端分别与三极管的集电极、第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与三极管的发射极分别接地。

作为本发明的进一步技术方案，所述土壤湿度传感器的型号为DHT11。

作为本发明的进一步技术方案，所述主控模块采用Arduino NANO型号单片机。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明的采用多种传感器对矿道内的有害气体、土壤湿度及时进行检测，并数据实时上传远程控制中心，有利于控制中心人员及时对矿道情况进行分析，实现重要环境隐患的及时排查和管控。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明提供一种矿道预警装置，包括用于供电的电源模块以及主控模块、若干土壤湿度传感器、若干可燃气体传感器、第一和第二放大器、第一和第二带通滤波器、第一和第二模数转换器、无线通讯设备。

若干所述土壤湿度传感器均匀分布在矿道内的土层，用于检测矿道内土层各个位置的土壤湿度；若干所述可燃气体传感器均匀分布在矿道内，用于检测矿道内各个位置的可燃气体；所述第一和第二放大器分别与所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器连接，用于对所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器的检测信号进行放大；所述第一和第二带通滤波器分别与所述第一和第二放大器连接，用于滤除所述第一和第二放大器的输出信号中的噪声信号；所述第一和第二模数转换器分别与所述第一和第二带通滤波器连接，用于将所述第一和第二带通滤波器输出的信号转换为数字信号；所述主控模块分别与所述第一和第二模数转换器连接，用于接收所述第一和第二模数转换器输出的数字信号，并将接收到的数字信号通过无线通讯设备传输至远程控制中心。

所述可燃气体传感器包括瓦斯传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器，可以实现对瓦斯、甲烷、一氧化碳的实时检测，提高发生矿道火灾或者爆炸的风险预警。

所述带通滤波电路包括第一至第三电阻、第一至第三电容以及运算放大器，其中，第一电阻的一端为输入端，另一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电容的另一端分别与运算放大器的反相输入端、第三电阻的一端连接，第二电容的另一端分别与第三电阻的另一端、运算放大器的输出端、第三电容的一端连接；第三电容的另一端为输出端，运算放大器的正相输入端接地。

所述放大器包括第一至第三电阻、第一和第二电容、三极管，第一电容的一端分别与第一电阻的一端、三极管的基极连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、电源连接，第二电阻的另一端分别与三极管的集电极、第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与三极管的发射极分别接地。

所述土壤湿度传感器的型号为DHT11，实时检测矿道内的土壤湿度，提高矿道渗水的预警，杜绝矿道内发生漏水而引起的危险。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种矿道预警装置，其特征在于，该装置包括用于供电的电源模块以及主控模块、若干土壤湿度传感器、若干可燃气体传感器、第一和第二放大器、第一和第二带通滤波器、第一和第二模数转换器、无线通讯设备；其中：

若干所述土壤湿度传感器均匀分布在矿道内的土层，用于检测矿道内土层各个位置的土壤湿度；

若干所述可燃气体传感器均匀分布在矿道内，用于检测矿道内各个位置的可燃气体；

所述第一和第二放大器分别与所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器连接，用于对所述土壤湿度传感器和可燃气体传感器的检测信号进行放大；

所述第一和第二带通滤波器分别与所述第一和第二放大器连接，用于滤除所述第一和第二放大器的输出信号中的噪声信号；

所述第一和第二模数转换器分别与所述第一和第二带通滤波器连接，用于将所述第一和第二带通滤波器输出的信号转换为数字信号；

所述主控模块分别与所述第一和第二模数转换器连接，用于接收所述第一和第二模数转换器输出的数字信号，并将接收到的数字信号通过无线通讯设备传输至远程控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种矿道预警装置，其特征在于，所述可燃气体传感器包括瓦斯传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器。

3.根据权利要求1所述的一种矿道预警装置，其特征在于，所述第一和第二带通滤波电路均包括第一至第三电阻、第一至第三电容以及运算放大器，其中，第一电阻的一端为输入端，另一端分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地，第一电容的另一端分别与运算放大器的反相输入端、第三电阻的一端连接，第二电容的另一端分别与第三电阻的另一端、运算放大器的输出端、第三电容的一端连接；第三电容的另一端为输出端，运算放大器的正相输入端接地。

4.根据权利要求1所述的一种矿道预警装置，其特征在于，所述第一和第二放大器均包括第一至第三电阻、第一和第二电容、三极管，第一电容的一端分别与第一电阻的一端、三极管的基极连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、电源连接，第二电阻的另一端分别与三极管的集电极、第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与三极管的发射极分别接地。

5.根据权利要求1所述的一种矿道预警装置，其特征在于，所述土壤湿度传感器的型号为DHT11。

6. 根据权利要求1所述的一种矿道预警装置，其特征在于，所述主控模块采用ArduinoNANO型号单片机。