CN113019479A - 一种用于模拟井下工作环境的试验箱 - Google Patents

一种用于模拟井下工作环境的试验箱 Download PDF

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蔡青
李磊
王思维
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Abstract

本发明公开了一种用于模拟井下工作环境的试验箱，涉及实验器材技术领域。本发明包括控制外壳和内环境箱，两者相互嵌套配合，且相互电性连接。本发明通过在内环境箱中安装有模拟框架，利用其内表面的挡板相互配合构成迷宫结构，用来模拟井下错综复杂的矿道环境，同时迷宫结构的死角结构，能够实现井下发生矿难时对实验对象进行行为活动的限制；另一方面，通过设置补水箱和补水管，利用补水管内部的湿度探测头直接探测煤层中的水分含量，同时连通水泵为煤层补充水分，保持湿度；另外，通过在内环境箱中安装若干咪头，使其与蜂鸣扩音器，能够将实验对象行为活动发出的声音收集并放大播放，模拟非工作时的回声环境。

Description

一种用于模拟井下工作环境的试验箱
技术领域
本发明属于实验器材技术领域，特别是涉及一种用于模拟井下工作环境的试验箱。
背景技术
在实验行为学中，常常使用模型。模型是指对任何起刺激作用的现实物体的模仿，这种模仿可以从很精确到很不精确的范围内变动，以便对诱发动物行为的刺激成分进行分析，弄清到底是什么刺激成分对诱发行为起了作用；在实验行为学实验中，为了能够得到更加直观准确的实验数据，环境刺激的模拟是非常重要的，而且不同的工作环境所需的试验箱的结构是不同的，因此在实验中就需要一种对应的试验箱来模拟相应的工作环境；
在井下工作环境中，通常为了模拟真实的工作环境，需要对光照、声音和湿度都进行控制，而现有的试验箱往往难以同时满足多组条件变量，同时很难做到及时地调节变量，对此，我们设计一种用于模拟井下工作环境的试验箱，来满足上述的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于模拟井下工作环境的试验箱，解决现有的环境模拟试验箱难以同时满足多组条件变量，并且难以及时自动调节变量的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种用于模拟井下工作环境的试验箱，包括控制外壳和内环境箱，所述控制外壳内部与内环境箱嵌套配合，所述控制外壳与内环境箱电性连接；
所述内环境箱内表面焊接有支撑架，所述支撑架上表面放置有模拟框架，所述模拟框架内表面粘连有若干挡板，若干所述挡板相互配合构成迷宫结构；其中模拟框架用于模拟井下的工作环境，迷宫结构中包含有死角，用于模拟发生矿难事故时的井下环境，用于对实验对象在行为方面进行限制；所述内环境箱上表面安装有隔离罩，所述隔离罩和支撑架均为网板结构；
所述内环境箱内底面与支撑架之间设置有填充室，用于填充煤炭层，模拟煤矿内部工作环境；所述内环境箱底表面栓接有中控器，所述中控器下表面栓接有补水箱，所述补水箱上表面栓接连通有若干补水管，且补水管延伸并连通至填充室内部，能够对填充室中进行不定时补充水分，便于保持煤层的湿度；所述补水管内部安装有湿度探测头，所述湿度探测头上表面延伸至补水管外部，能够与煤层充分接触，并直接感应煤层湿度；若干所述湿度探测头之间相互电性连接，且均与中控器电性连接；
所述控制外壳上表面栓接有总控器，所述总控器与中控器电性连接；所述控制外壳一侧面栓接有水泵，所述水泵与补水箱之间通过管道相互连通；所述水泵与总控器电性连接，其中水泵与外接水源连接，用于向填充室中补充水分。
进一步地，所述内环境箱内表面安装有若干咪头，所述模拟框架内表面粘连有若干集音罩，所述集音罩与咪头嵌套配合，咪头通过集音罩将实验对象在内环境箱中行为活动发出的声音直接收录，并用于放大播放，模拟井下非工作时的回声环境。
进一步地，所述总控器下表面延伸至控制外壳内部，所述总控器下表面安装有摄像头和若干照明灯，所述摄像头和照明灯均与总控器电性连接，其中摄像头能够时刻监视观测实验对象的行为状态，照明灯提供光源，模拟井下工作环境的光照。
进一步地，所述控制外壳内表面安装有若干蜂鸣扩音器，所述蜂鸣扩音器与总控器电性连接，用于模拟井下工作时的噪声环境。
进一步地，所述控制外壳内表面粘连有若干隔音棉板，所述隔音棉板与内环境箱接触配合，能够避免试验箱外部声音对内部进行干扰。
进一步地，所述咪头与中控器电性连接，若干所述咪头均匀分布于内环境箱的内壁表面，能够充分收集实验对象在内环境箱中不同位置发出的行为声音。
进一步地，所述中控器内设有蓝牙接收模块，所述总控器内设有蓝牙传输模块，且中控器与总控器之间通过蓝牙接收模块和蓝牙传输模块电性配合，确保控制外壳与内环境箱之间为无线信号连接，避免漏电情况；所述咪头与蜂鸣扩音器之间通过中控器和总控器相互配合，能够在模拟非工作时利用蜂鸣扩音器将所收集到的行为声音放大播放，模拟内环境回声。
进一步地，若干所述补水管均匀分布于内环境箱底表面，两所述补水管之间存在间隔，避免局部补水过量导致的煤层湿度不均匀。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在内环境箱中安装有模拟框架，利用其内表面的挡板相互配合构成迷宫结构，用来模拟井下错综复杂的矿道环境，同时迷宫结构的死角结构，能够实现井下发生矿难时对实验对象进行行为活动的限制；另一方面，通过设置补水箱和补水管，利用补水管内部的湿度探测头直接探测煤层中的水分含量，同时连通水泵为煤层补充水分，保持湿度；
另外，通过在内环境箱中安装若干咪头，使其与蜂鸣扩音器，能够将实验对象行为活动发出的声音收集并放大播放，模拟非工作时的回声环境。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种用于模拟井下工作环境的试验箱的整体结构示意图；
图2为本发明的一种用于模拟井下工作环境的试验箱的主视图；
图3为图2中剖面A-A的结构示意图；
图4为图3中D部分的局部展示图；
图5为图3中E部分的局部展示图；
图6为图2中剖面B-B的结构示意图；
图7为图6中F部分的局部展示图；
图8为图2中剖面C-C的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、控制外壳；2、内环境箱；201、支撑架；202、模拟框架；2021、挡板；203、隔离罩；204、中控器；205、补水箱；2051、补水管；2052、湿度探测头；101、总控器；102、水泵；206、咪头；2022、集音罩；1011、摄像头；1012、照明灯；103、蜂鸣扩音器；104、隔音棉板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-8所示，本发明为一种用于模拟井下工作环境的试验箱，包括控制外壳1和内环境箱2，控制外壳1内部与内环境箱2嵌套配合，控制外壳1与内环境箱2电性连接；
内环境箱2内表面焊接有支撑架201，支撑架201上表面放置有模拟框架202，模拟框架202内表面粘连有若干挡板2021，若干挡板2021相互配合构成迷宫结构；其中模拟框架202用于模拟井下的工作环境，迷宫结构中包含有死角，用于模拟发生矿难事故时的井下环境，用于对实验对象在行为方面进行限制；内环境箱2上表面安装有隔离罩203，隔离罩203和支撑架201均为网板结构；
内环境箱2内底面与支撑架201之间设置有填充室，用于填充煤炭层，模拟煤矿内部工作环境；内环境箱2底表面栓接有中控器204，中控器204下表面栓接有补水箱205，补水箱205上表面栓接连通有若干补水管2051，且补水管2051延伸并连通至填充室内部，能够对填充室中进行不定时补充水分，便于保持煤层的湿度；补水管2051内部安装有湿度探测头2052，湿度探测头2052上表面延伸至补水管2051外部，能够与煤层充分接触，并直接感应煤层湿度；若干湿度探测头2052之间相互电性连接，且均与中控器204电性连接；
控制外壳1上表面栓接有总控器101，总控器101与中控器204电性连接；控制外壳1一侧面栓接有水泵102，水泵102与补水箱205之间通过管道相互连通；水泵102与总控器101电性连接，其中水泵102与外接水源连接，用于向填充室中补充水分。
优选地，内环境箱2内表面安装有若干咪头206，模拟框架202内表面粘连有若干集音罩2022，集音罩2022与咪头206嵌套配合，咪头206通过集音罩2022将实验对象在内环境箱2中行为活动发出的声音直接收录，并用于放大播放，模拟井下非工作时的回声环境。
优选地，总控器101下表面延伸至控制外壳1内部，总控器101下表面安装有摄像头1011和若干照明灯1012，摄像头1011和照明灯1012均与总控器101电性连接，其中摄像头1011能够时刻监视观测实验对象的行为状态，照明灯1012提供光源，模拟井下工作环境的光照。
优选地，控制外壳1内表面安装有若干蜂鸣扩音器103，蜂鸣扩音器103与总控器101电性连接，用于模拟井下工作时的噪声环境。
优选地，控制外壳1内表面粘连有若干隔音棉板104，隔音棉板104与内环境箱2接触配合，能够避免试验箱外部声音对内部进行干扰。
优选地，咪头206与中控器204电性连接，若干咪头206均匀分布于内环境箱2的内壁表面，能够充分收集实验对象在内环境箱2中不同位置发出的行为声音。
优选地，中控器204内设有蓝牙接收模块，总控器101内设有蓝牙传输模块，且中控器204与总控器101之间通过蓝牙接收模块和蓝牙传输模块电性配合，确保控制外壳1与内环境箱2之间为无线信号连接，避免漏电情况；咪头206与蜂鸣扩音器103之间通过中控器204和总控器101相互配合，能够在模拟非工作时利用蜂鸣扩音器103将所收集到的行为声音放大播放，模拟内环境回声。
优选地，若干补水管2051均匀分布于内环境箱2底表面，两补水管2051之间存在间隔，避免局部补水过量导致的煤层湿度不均匀。
需要进一步说明的是，本发明中湿度探测头2052为BRW100-2006土壤温湿度传感器，水泵102为AD20P-1230C无刷直流潜水泵；在实际工作时中控器204和总控器101之间通过蓝牙模块相互通信连接，传输信号，对试验箱内部环境变量进行控制；其中当湿度探测头2052监测到煤层湿度低于设定值，通过中控器204传输信号至总控器101，总控器101控制水泵102启动工作，向填充室中补充水分，以保持煤层湿度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种用于模拟井下工作环境的试验箱，包括控制外壳(1)和内环境箱(2)，其特征在于：所述控制外壳(1)内部与内环境箱(2)嵌套配合，所述控制外壳(1)与内环境箱(2)电性连接；
所述内环境箱(2)内表面焊接有支撑架(201)，所述支撑架(201)上表面放置有模拟框架(202)，所述模拟框架(202)内表面粘连有若干挡板(2021)，若干所述挡板(2021)相互配合构成迷宫结构；所述内环境箱(2)上表面安装有隔离罩(203)，所述隔离罩(203)和支撑架(201)均为网板结构；
所述内环境箱(2)内底面与支撑架(201)之间设置有填充室，所述内环境箱(2)底表面栓接有中控器(204)，所述中控器(204)下表面栓接有补水箱(205)，所述补水箱(205)上表面栓接连通有若干补水管(2051)，且补水管(2051)延伸并连通至填充室内部；所述补水管(2051)内部安装有湿度探测头(2052)，所述湿度探测头(2052)上表面延伸至补水管(2051)外部；若干所述湿度探测头(2052)之间相互电性连接，且均与中控器(204)电性连接；
所述控制外壳(1)上表面栓接有总控器(101)，所述总控器(101)与中控器(204)电性连接；所述控制外壳(1)一侧面栓接有水泵(102)，所述水泵(102)与补水箱(205)之间通过管道相互连通；所述水泵(102)与总控器(101)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述内环境箱(2)内表面安装有若干咪头(206)，所述模拟框架(202)内表面粘连有若干集音罩(2022)，所述集音罩(2022)与咪头(206)嵌套配合。
3.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述总控器(101)下表面延伸至控制外壳(1)内部，所述总控器(101)下表面安装有摄像头(1011)和若干照明灯(1012)，所述摄像头(1011)和照明灯(1012)均与总控器(101)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述控制外壳(1)内表面安装有若干蜂鸣扩音器(103)，所述蜂鸣扩音器(103)与总控器(101)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述控制外壳(1)内表面粘连有若干隔音棉板(104)，所述隔音棉板(104)与内环境箱(2)接触配合。
6.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述咪头(206)与中控器(204)电性连接，若干所述咪头(206)均匀分布于内环境箱(2)的内壁表面。
7.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，所述中控器(204)内设有蓝牙接收模块，所述总控器(101)内设有蓝牙传输模块，且中控器(204)与总控器(101)之间通过蓝牙接收模块和蓝牙传输模块电性配合；所述咪头(206)与蜂鸣扩音器(103)之间通过中控器(204)和总控器(101)相互配合。
8.根据权利要求1所述的一种用于模拟井下工作环境的试验箱，其特征在于，若干所述补水管(2051)均匀分布于内环境箱(2)底表面，两所述补水管(2051)之间存在间隔。
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