CN211524795U - 一种矿井施工用电子信息通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿井施工用电子信息通讯装置，包括供电电源、气体分析仪、CPU和无线通讯单元，无线通讯单元包括无线信号发射器，CPU用于处理所述气体分析仪的检测数据信号，并将处理信号依次通过放大补偿电路、陷波稳压电路和功放发射电路处理后送入无线信号发射器中，避免信号在无线传输过程中出现数据出错或缺失，提高地面救援指挥的准确判断能力，无线信号发射器与井上控制中心建立远程通讯，最终通过无线信号发射器将气体数据信号无差错的发送到井上控制中心，大大增强了矿井施工生产的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子信息通讯技术领域，特别是涉及一种矿井施工用电子信息通讯装置。
背景技术
矿井施工救援应急通讯需要实时、准确地把井下实时信息传送到地面救援指挥控制中心，最大限度地降低事故造成的损失、增强矿井救援决策能力。现有的矿井实时通讯技术利用ZigBee的无线自组网功能完成危险气体检测、人员定位及免提通讯等，从而实现矿井的调度和应急救援。在对井下危险气体进行检测时，通常采用多种类别的传感器进行检测，然后送入中央处理芯片(CPU)中进行数据处理，并通过无线通讯设备发射出去。由于井下无线通讯的封闭性强和空间干扰度较高，气体采集数据在无线传输过程中信号衰减程度较大，造成信号传输误码率高，导致控制中心在接收到无线信号时容易出现数据出错或缺失，影响地面救援指挥的准确判断能力。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种矿井施工用电子信息通讯装置。
其解决的技术方案是：一种矿井施工用电子信息通讯装置，包括供电电源、气体分析仪、CPU和无线通讯单元，所述无线通讯单元包括无线信号发射器，所述CPU用于处理所述气体分析仪的检测数据信号，并将处理信号依次通过放大补偿电路、陷波稳压电路和功放发射电路处理后送入所述无线信号发射器中，所述无线信号发射器与井上控制中心建立远程通讯。
进一步的，所述放大补偿电路包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端通过电阻R1连接所述CPU的信号输出端，并通过电容C1接地，运放器AR1的反相输入端通过并联的电阻R2、电容C2连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R3连接所述陷波稳压电路的输入端。
进一步的，所述陷波稳压电路包括电阻R4，电阻R4的一端连接电容C3的一端和所述放大补偿电路的输出端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C5的一端，电阻R5的另一端连接电容C4的一端，电容C5的另一端通过电阻R6连接电容C3、C4的另一端。
进一步的，所述陷波稳压电路还包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端连接电阻R5的另一端，运放器AR2的同相输入端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端连接电容C5的另一端，并通过电阻R8连接电阻R9的一端和稳压二极管DZ1的阴极，电阻R9的另一端与稳压二极管DZ1的阳极并联接地。
进一步的，所述功放发射电路包括MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接稳压二极管DZ1的阴极和电容C6的一端，MOS管Q1的漏极通过电感L1连接电容C6的另一端和+24V电源，MOS管Q1的源极连接三极管VT1的基极，并通过电阻R10接地，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的集电极通过电阻R11连接+24V电源，并通过电感L2连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接所述无线信号发射器。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型通过气体分析仪实时检测井下危险气体浓度，并将检测信号送入CPU中进行数据处理，并设计无线通讯单元来对CPU的输出信号进行调节，最终通过无线信号发射器将气体数据信号无差错的发送到井上控制中心，大大增强了矿井施工生产的安全性；
2.放大补偿电路利用阻容反馈补偿原理使信号得到快速稳定的输出；陷波稳压电路形成双T网络的陷波滤波器有效地消除空间杂波频率，从而提高气体数据信号的传输精度，降低系统损耗；功放发射电路利用LC选频进一步提高信号发射精度，避免信号在无线传输过程中出现数据出错或缺失，提高地面救援指挥的准确判断能力。
附图说明
图1为本实用新型放大补偿电路原理图。
图2为本实用新型陷波稳压电路原理图。
图3为本实用新型功放发射电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
一种矿井施工用电子信息通讯装置，包括供电电源、气体分析仪、CPU和无线通讯单元。供电电源包括+5V电源和+24V电源，用于给装置供电，气体分析仪用于实时检测井下危险气体浓度，并将检测信号送入CPU中进行数据处理。无线通讯单元包括无线信号发射器，为了保证气体数据信号精确稳定的发射，将CPU输出的处理信号依次通过放大补偿电路、陷波稳压电路和功放发射电路处理后送入无线信号发射器中，无线信号发射器与井上控制中心建立远程通讯。
如图1所示，CPU的输出信号首先送入放大补偿电路中进行信号增强处理。放大补偿电路包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端通过电阻R1连接CPU的信号输出端，并通过电容C1接地，运放器AR1的反相输入端通过并联的电阻R2、电容C2连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R3连接陷波稳压电路的输入端。其中，电阻R1与电容C1形成RC滤波首先对信号进行低通处理，降低网络通道内的尖峰杂波干扰。然后运放器AR1利用阻容反馈补偿原理对RC滤波后的信号进行放大，使信号得到快速稳定的输出。
在CPU将处理后的气体数据信号送入无线发射器的过程中，受到井下空间杂波频率干扰会影响信号传递的稳定性，因此采用陷波稳压电路对运放器AR1的输出信号进一步处理。如图2所示，陷波稳压电路包括电阻R4，电阻R4的一端连接电容C3的一端和放大补偿电路的输出端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C5的一端，电阻R5的另一端连接电容C4的一端，电容C5的另一端通过电阻R6连接电容C3、C4的另一端。上述电路连接形成双T网络的陷波滤波器有效地消除空间杂波频率，从而提高气体数据信号的传输精度。
陷波稳压电路还包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端连接电阻R5的另一端，运放器AR2的同相输入端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端连接电容C5的另一端，并通过电阻R8连接电阻R9的一端和稳压二极管DZ1的阴极，电阻R9的另一端与稳压二极管DZ1的阳极并联接地。其中，运放器AR2充当跟随器作用，将陷波滤波器的输出信号送入运放器AR2中意获得自举的作用，从而大大降低运放器AR1输出信号的阻抗，从而提升滤波Q值，降低系统损耗。
运放器AR2的输出信号经稳压二极管DZ1稳定后送入功放发射电路中进行功率放大。如图3所示，功放发射电路包括MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接稳压二极管DZ1的阴极和电容C6的一端，MOS管Q1的漏极通过电感L1连接电容C6的另一端和+24V电源，MOS管Q1的源极连接三极管VT1的基极，并通过电阻R10接地，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的集电极通过电阻R11连接+24V电源，并通过电感L2连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接无线信号发射器。
在功放发射电路的处理过程中，MOS管Q1对陷波稳压电路的输出信号进行放大，电容C6与电感L1在MOS管Q1的放大过程中起到LC选频作用，进一步提高信号发射精度。MOS管Q1放大后的信号送入三极管VT1中进一步功率放大，使信号达到足够的功率发射强度，最后经电感L2与电容C7串联谐振产生所需的高频信号后，送入无线信号发射器中远程发射出去。
本实用新型在具体使用时，通过气体分析仪实时检测井下危险气体浓度，并将检测信号送入CPU中进行数据处理，并设计无线通讯单元来对CPU的输出信号进行调节。其中，放大补偿电路利用阻容反馈补偿原理使信号得到快速稳定的输出；陷波稳压电路形成双T网络的陷波滤波器有效地消除空间杂波频率，从而提高气体数据信号的传输精度，降低系统损耗；功放发射电路利用LC选频进一步提高信号发射精度，最终通过无线信号发射器将气体数据信号无差错的发送到井上控制中心。井上控制中心对接收的数据信号利用现有的计算机数据处理技术进行数据对比，当危险气体浓度超出安全值时发出预警，地面救援指挥控制中心作出及时做出救援决策，从而大大增强了矿井施工生产的安全性。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种矿井施工用电子信息通讯装置，包括供电电源、气体分析仪、CPU和无线通讯单元，其特征在于：所述无线通讯单元包括无线信号发射器，所述CPU用于处理所述气体分析仪的检测数据信号，并将处理信号依次通过放大补偿电路、陷波稳压电路和功放发射电路处理后送入所述无线信号发射器中，所述无线信号发射器与井上控制中心建立远程通讯。
2.根据权利要求1所述的矿井施工用电子信息通讯装置，其特征在于：所述放大补偿电路包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端通过电阻R1连接所述CPU的信号输出端，并通过电容C1接地，运放器AR1的反相输入端通过并联的电阻R2、电容C2连接运放器AR1的输出端，运放器AR1的输出端通过电阻R3连接所述陷波稳压电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的矿井施工用电子信息通讯装置，其特征在于：所述陷波稳压电路包括电阻R4，电阻R4的一端连接电容C3的一端和所述放大补偿电路的输出端，电阻R4的另一端连接电阻R5、电容C5的一端，电阻R5的另一端连接电容C4的一端，电容C5的另一端通过电阻R6连接电容C3、C4的另一端。
4.根据权利要求3所述的矿井施工用电子信息通讯装置，其特征在于：所述陷波稳压电路还包括运放器AR2，运放器AR2的反相输入端连接电阻R5的另一端，运放器AR2的同相输入端通过电阻R7连接运放器AR2的输出端，运放器AR2的输出端连接电容C5的另一端，并通过电阻R8连接电阻R9的一端和稳压二极管DZ1的阴极，电阻R9的另一端与稳压二极管DZ1的阳极并联接地。
5.根据权利要求4所述的矿井施工用电子信息通讯装置，其特征在于：所述功放发射电路包括MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接稳压二极管DZ1的阴极和电容C6的一端，MOS管Q1的漏极通过电感L1连接电容C6的另一端和+24V电源，MOS管Q1的源极连接三极管VT1的基极，并通过电阻R10接地，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的集电极通过电阻R11连接+24V电源，并通过电感L2连接电容C7的一端，电容C7的另一端连接所述无线信号发射器。
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