CN205507489U - 一种自供能井下环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自供能井下环境监控系统，包括无线监测终端、排换气单元和井下控制中心，所述无线监测终端包括振动能量收集模块、风能收集模块、能量管理模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块，所述振动能量收集模块、风能收集模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块与所述能量管理模块连接，所述气体传感器、温湿度传感器与所述控制器连接，所述控制器通过无线通信模块与所述井下控制中心连接，所述井下控制中心与所述排换气单元连接。本实用新型可以实现对井下环境的无线监控，排出有毒有害气体并对温湿度进行调节，免除供电线路对井下通道空间造成影响，对井下其它能源进行利用，节省工厂用电。

Description

一种自供能井下环境监控系统

技术领域

本实用新型涉及井下环境安全监测技术领域，具体涉及一种自供能井下环境监控系统。

背景技术

随着社会的不断发展，人们对资源的需求量不断增加，尤其对煤矿等资源的需求量越来越大，致使更多的煤矿被很大程度的开发，这样，就需要更多的煤矿工人在煤矿井下进行工作。在煤矿不断开采的过程中，煤矿井下的有害气体往往不能及时地排除，从而引发爆炸等安全事故，同时一氧化碳、硫化氢等有毒气体还给煤矿工人的人身安全带来隐患。因此，需要对煤矿井下的有害气体进行监控，以便保证煤矿工人的人身安全，保障煤矿安全生产。传统的监测系统包括有对井下有害气体、环境温湿度等进行监测，但是井下通道众多，对于监测装置的供电导致现场布线复杂，事故频发。

为了解决布线问题，申请号为CN201110137293.4的发明提出一种便携式无线井下气体检测仪，包括：传感器，用于感应井下气体的含量并产生相应的测量值；加速度计，用于获取当前时刻的加速度值；处理单元，与传感器和加速度计相连，用于比较测量值与预设值，并根据比较结果执行相应的操作，和根据加速度值计算当前位置信息；无线发射器与无线接收器，与处理单元相连，用于对处理单元与外围设备进行无线通信。电源，用于对与电源相连的传感器、加速度计、处理单元和无线发射器与无线接收器供电。根据该井下气体检测仪，可动态监测井下煤矿的各类危险气体并可提前预测和发现井下灾害，从而保障了井下人员的人身安全。该发明通过移动时监测解决布线问题，但是增加了作业人员的工作强度，需要移动该检测仪对井下进行巡回监测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种自供能井下环境监控系统，可以实现对井下环境的无线监控，排出有毒有害气体并对温湿度进行调节，免除供电线路对井下通道空间造成影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种自供能井下环境监控系统，包括无线监测终端、排换气单元和井下控制中心，所述无线监测终端包括振动能量收集模块、风能收集模块、能量管理模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块，所述振动能量收集模块、风能收集模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块与所述能量管理模块连接，所述气体传感器、温湿度传感器与所述控制器连接，所述控制器通过无线通信模块与所述井下控制中心连接，所述井下控制中心与所述排换气单元连接。

进一步的，所述振动能量收集模块包括压电陶瓷换能器，所述压电陶瓷换能器设置在井下振动设备上。

进一步的，所述风能收集模块包括小型风力发电机。

进一步的，所述能量管理模块包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。

进一步的，所述无线通信模块包括Zigbee模块。

进一步的，所述排换气单元包括井下的换气管道和换气扇，所述井下控制中心包括工业计算机。

本实用新型提供了一种自供能井下环境监控系统，无线监测终端实现对井下环境的监测，通过气体传感器对井下有害气体含量进行监测，温湿度传感器对井下环境温湿度进行监测，可以随时掌握井下环境情况，避免对工作人员造成伤害或引发其它事故。气体传感器优选红外气体传感器，受周围环境影响较小，适合井下环境监测。无线监测终端的电能依靠振动能量收集模块和风能收集模块，因为大型设备的使用和通道之间纵横交错，井下具有丰富的风能和振动能量，振动能量收集模块可以采集大型设备或其基座上的振动能量，风能收集模块可以对井下风能进行转换，两个相辅相成，共同将其它形式的能量转换为电能并存储在能量管理模块，然后由能量管理模块统一对无线监测终端的其它设备进行供电，实现对井下环境的无线监测。控制器可采用单片机芯片，接收来自两个传感器的信息，并通过无线通信模块发送至井下控制中心，井下控制中心对信息进行汇总，在井下温湿度超标或有害气体超标时打开排换气单元对井下的空气进行更换，保证工作人员的身体健康以及排除安全隐患。

本实用新型可以实现对井下环境的无线监控，排出有毒有害气体并对温湿度进行调节，免除供电线路对井下通道空间造成影响，对井下其它能源进行利用，节省工厂用电，适合在井下推广使用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型自供能井下环境监控系统的系统结构图；

图2是本实用新型无线监测终端的系统结构图。

具体实施方式

下面结合图1和图2对本实用新型技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

如图1所示：本实施例提供了一种自供能井下环境监控系统，包括无线监测终端1、排换气单元2和井下控制中心3，所述无线监测终端1包括振动能量收集模块4、风能收集模块5、能量管理模块6、气体传感器7、温湿度传感器8、控制器9和无线通信模块10，所述振动能量收集模块4、风能收集模块5、气体传感器7、温湿度传感器8、控制器9和无线通信模块10与所述能量管理模块6连接，所述气体传感器7、温湿度传感器8与所述控制器9连接，所述控制器9通过无线通信模块10与所述井下控制中心3连接，所述井下控制中心3与所述排换气单元2连接。

所述无线通信模块10包括Zigbee模块，其是一种短距离、低速率无线网络技术，该模块体积小，能耗低，适合本实用新型自供能的情况，且其网络容量大，能够建设更多的无线监测终端，构建井下环境监测网络，对信息的传递起到重要作用。

所述排换气单元2包括井下的换气管道16和换气扇17，所述井下控制中心3包括工业计算机18。排换气单元接收井下控制中心的指令进行排换气，当工业计算机接收到无线监测终端的信息后与正常值进行比较，当温湿度不在正常值范围内或有毒有害气体超标后，打开换气扇，通过换气管道对井下的气体进行更换。

实施例二

如图1和图2所示：本实施例提供了一种自供能井下环境监控系统，包括无线监测终端1、排换气单元2和井下控制中心3，所述无线监测终端1包括振动能量收集模块4、风能收集模块5、能量管理模块6、气体传感器7、温湿度传感器8、控制器9和无线通信模块10，所述振动能量收集模块4、风能收集模块5、气体传感器7、温湿度传感器8、控制器9和无线通信模块10与所述能量管理模块6连接，所述气体传感器7、温湿度传感器8与所述控制器9连接，所述控制器9通过无线通信模块10与所述井下控制中心3连接，所述井下控制中心3与所述排换气单元2连接。

所述振动能量收集模块4包括压电陶瓷换能器11，所述压电陶瓷换能器11设置在井下振动设备上。压电陶瓷换能器可以将井下振动设备的振动能量转换为电能，在具体选择使用时旋转转换功率较大的压电陶瓷换能器，或者将换能器设置在设备基座上，也可以收集到振动能量。振动能量的收集还可以降低振动对井下硐室或通道的影响，减少井下坍塌的几率。

所述风能收集模块5包括小型风力发电机12，小型风力发电机可以对井下通道内的风力进行转换，将其转换为电能发送至能量管理单元。

所述能量管理模块包括整流器13、蓄电池14和DC/DC电源模块15。整流器接收来自振动能量收集模块和风能收集模块转换来的电能，并将其转化为直流电存储至蓄电池内，利于电力的存储，可以在收集不到能量时也能对无线监测终端供电，保证井下环境的不间断监测。DC/DC电源模块是一种开关电源模块，可以有多个输入和输出，体积小运行可靠，且输出电业稳定，确保对无线监测终端用电设备的稳定供电，保证设备的正常运行。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自供能井下环境监控系统，其特征在于：包括无线监测终端、排换气单元和井下控制中心，所述无线监测终端包括振动能量收集模块、风能收集模块、能量管理模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块，所述振动能量收集模块、风能收集模块、气体传感器、温湿度传感器、控制器和无线通信模块与所述能量管理模块连接，所述气体传感器、温湿度传感器与所述控制器连接，所述控制器通过无线通信模块与所述井下控制中心连接，所述井下控制中心与所述排换气单元连接。

2.如权利要求1所述的自供能井下环境监控系统，其特征在于：所述振动能量收集模块包括压电陶瓷换能器，所述压电陶瓷换能器设置在井下振动设备上。

3.如权利要求1所述的自供能井下环境监控系统，其特征在于：所述风能收集模块包括小型风力发电机。

4.如权利要求1所述的自供能井下环境监控系统，其特征在于：所述能量管理模块包括整流器、蓄电池和DC/DC电源模块。

5.如权利要求1所述的自供能井下环境监控系统，其特征在于：所述无线通信模块包括Zigbee模块。

6.如权利要求1所述的自供能井下环境监控系统，其特征在于：所述排换气单元包括井下的换气管道和换气扇，所述井下控制中心包括工业计算机。