CN211777603U - 基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。所述装置包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器和声光报警装置。所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。所述供能装置包括蓄电池和压电陶瓷发电单元。所述声光报警装置包括蜂鸣器和红色光管。所述一氧化碳传感器包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。该装置采用压电陶瓷供电，其灵敏度和安全性高，供电量大。该装置还采用实时移动监测模式对一氧化碳进行监测预警，更好地解决了井下作业的安全性问题。

Description

基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置

技术领域

本实用新型涉及安全监测技术领域，尤其涉及一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。

背景技术

目前我国有着逾千万人数的采矿工作人员，而国内矿井监管设备不齐全，极易造成安全事故。井下条件较为复杂多变，矿洞中大量的伴生有害气体更是时刻威胁着井下工作者生命安全。一氧化碳中毒是极大危害井下人员生命安全的事故，一氧化碳在浓度超过0.0024％即可致死。而且一氧化碳为无色、无味、无刺激性的气体，其密度与空气接近，需要检测装置才能够监测到。矿井下空气中的一氧化碳时刻威胁着矿工的生命安全，因此对井下空气中的一氧化碳做实时监测预警非常重要。

传统的矿井一氧化碳监测装置大多采用电瓶供电的形式。这种监测装置设备笨重且复杂，不方便携带。而且在使用的过程中需要及时更换电池或充电。但是由于忘记及时更换电池、充电或其他原因，导致一氧化碳监测装置电量不足时会影响监测装置无法正常检测一氧化碳并进行报警提示，这会给现场作业人员造成严重的安全隐患。有鉴于此，有必要设计一种自发电的井下一氧化碳实时监测装置。

申请号为CN201220546713.4的实用新型专利公开了一种一氧化碳报警仪，该一氧化碳报警仪设有振动发电机、充电控制电路、电源、报警单元、报警处理电路及一氧化碳监测单元。所述振动发电机包括：磁圈、线圈绕组、铁芯、第一定位杆、第二定位杆、四个振动弹簧及底座。该振动发电机能够进行电磁感应振动发电，从而保证报警仪在任何情况下都能具备电源并正常使用的功能，实现自动充电的功能。但是该报警仪的不足之处在于：所述振动发电机中的配件材料容易受井下潮湿、多盐环境腐蚀，使用寿命不长，而且自动充电功率没有得到很大程度上提升。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。

为了实现上述实用新型的目的，本实用新型提供了一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。该装置包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器和声光报警装置；

所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。

优选的，所述供能装置包括蓄电池和压电陶瓷发电单元；所述供能装置采用整流稳压电路存储能量，以使所述一氧化碳传感器持续工作。

优选的，所述压电陶瓷发电单元包括若干个并联连接的压电陶瓷片，用以增大输出功率。

优选的，所述一氧化碳传感器包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。

优选的，所述监测探头为一氧化碳敏感探头。

优选的，所述声光报警装置包括蜂鸣器和/或红色光管。

优选的，所述蜂鸣器和所述红色光管均与所述信号传输单元信号连接。优选的，所述基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置为基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴，用于矿井工作人员使用，用以进行一氧化碳气体的实时移动监测预警。

优选的，所述一氧化碳传感器还设有可调电位器，用以调整一氧化碳气体报警浓度。

优选的，所述压电陶瓷发电单元还设有电容器，用以储存电能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型提供了一种基于压电式陶瓷供电给一氧化碳气体报警装置，采用简单的电路连接压电式陶瓷和一氧化碳传感器和声光报警器两个元件，可达到检测气体浓度后蜂鸣器报警的作用。相比较传统的矿工自带可供电4小时的笨重电瓶，本实用新型提供的装置小巧便于携带，压电式陶瓷是芯片大小，一氧化碳传感器和报警器仅有水瓶盖大小，该装置能源消耗小，能源动力足，安全性可靠性更好。本装置对传统报警装置的电源设备进行了改进，造价便宜且实时监测，对保障矿工的安全具有重要意义。

2.本实用新型提供了一种基于压电式陶瓷供电给一氧化碳气体报警装置，采用压电式陶瓷供电，其灵敏度和安全性高，且供电量大。当施加轻微的压力时，压电式陶瓷便产生大量电荷，从而形成稳定的电压和电流。而且压电陶瓷体积小，通过并联能够增大发电功率，解决了装置动力不足的问题。

3.本实用新型提供了一种基于压电式陶瓷供电给一氧化碳气体报警装置，采用将压电式陶瓷嵌在鞋底，一氧化碳气体报警装置装在鞋上的方式达到便捷，实时监控的目的。作业人员在走路过程中给予压电式陶瓷一定的压力，从而供电给一氧化碳气体报警装置，形成了边走边监控的实时移动监测模式，解决了井下作业的安全性问题，还能更好地提高工作效率。

4.本实用新型提供了一种基于压电式陶瓷供电给一氧化碳气体报警装置，不仅能够广泛应用于矿工井下作业，还能够通过变换传感器的气体监测探头种类，用以适用于化工厂，加油站等领域的气体检测报警。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1提供的一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1提供的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴的结构示意图。

图4为本发明实施例1提供的一氧化碳传感器的结构示意图。

附图标记：

1、蓄电池；2、压电陶瓷发电单元；3、一氧化碳传感器。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

请参阅图1所示，本实用新型提供了一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。该装置包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器3和声光报警装置；所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器3信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。

进一步地，所述供能装置包括蓄电池1和压电陶瓷发电单元2；所述供能装置采用整流稳压电路存储能量，以使所述一氧化碳传感器3持续工作。

进一步地，所述压电陶瓷发电单元2包括若干个并联连接的压电陶瓷片，用以增大输出功率。

进一步地，所述一氧化碳传感器3包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。

进一步地，所述监测探头为一氧化碳敏感探头。

进一步地，所述声光报警装置包括蜂鸣器和/或红色光管。

进一步地，所述蜂鸣器和所述红色光管均与所述信号传输单元信号连接。

进一步地，所述基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置为基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴，用于矿井工作人员使用，用以进行一氧化碳气体的实时移动监测预警。

进一步地，所述一氧化碳传感器3还设有可调电位器，用以调整一氧化碳气体报警浓度。

进一步地，所述压电陶瓷发电单元还设有电容器，用以储存电能。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

实施例1

请参阅图2-3所示，本实施例提供了一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴。

该监测报警靴包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器3和声光报警装置；所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器3信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。

所述供能装置包括蓄电池1和压电陶瓷发电单元2；所述供能装置采用整流稳压电路存储能量，用以传感器持续工作。

如图4所示，所述一氧化碳传感器3包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。

所述声光报警装置包括蜂鸣器和红色光管。所述蜂鸣器和所述红色光管均与所述信号传输单元信号连接。

1)本实施例中，采用压电陶瓷作为该监测报警靴的自供能材料，具体工作过程是：利用压电陶瓷的压电性，将机械压力转变为电压，能量传递到一氧化碳传感器作为一氧化碳装置输入电源。利用压电陶瓷的压电性，将工作人员床上该监测报警靴进行走路时传递给压电陶瓷的压力，转化为输出电压，供给一氧化碳传感器，并加装电容器储存电能，只要人不停给压电陶瓷施加压力，一氧化碳传感器就会获得充足的能量供给。

作为本方案的优选，所述压电陶瓷发电单元采用若干个压电陶瓷片以并联方式构成，用以增大输出功率。

本实施例采用的压电陶瓷发电的功能装置稳定性好，对潮湿多盐的矿井环境不敏感，有很强的抗腐蚀性能，使用寿命长。

2)鉴于本实施例的监测环境为潮湿多盐的矿井环境，所以要考虑该监测报警靴的长期稳定性，还要求一氧化碳监测探头具备灵敏度高、量程宽、抗干扰能力强、稳定性好的特点。所述一氧化碳传感器还设有可调电位器，在实际使用时可根据需要调整一氧化碳气体报警浓度。

3)实施效果：经过对所述监测报警靴的调试以及矿井下场地实验，测试结果表明该监测报警靴能够在有外力挤压的情况下独立完成发电，产生的电流经过稳压器能保证一氧化碳传感器和声光报警装置工作，实现一氧化碳监测和报警双重功能。

本实施例中，通一氧化碳监测探头进行一氧化碳气体浓度的数据采集和数据处理，当一氧化碳气体浓度大于预定浓度时，声光报警装置接受到一氧化碳传感器传输的信号，控制蜂鸣器开始慢速鸣响，和红色光管亮灯指示。随着浓度的升高，蜂鸣器的鸣响频率也逐步加快，红色光管不断闪烁预警，对矿井安全作业具有极大的预警指示作用。

本实施例提供的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴，将监测、报警、自供能有效结合并集成在一起，成为井下工作人员随身穿戴的移动传感载体设备，实现实时移动高精度的监测和报警功能，对矿井安全作业具有极大的预警指示作用。

本领域技术人员应当理解，本实用新型提供的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置还能够广泛应用于化工厂，加油站等气体检测报警区域。该监测报警装置，采用简单的电路连接压电式陶瓷和气体传感器和声光报警器两个元件，可达到检测气体浓度后蜂鸣器报警的作用。相比较传统的矿工自带可供电4小时的笨重电瓶，本实用新型提供的装置小巧便于携带，压电式陶瓷是芯片大小，一氧化碳传感器和报警器仅有水瓶盖大小，该装置能源消耗小，能源动力足，安全性可靠性更好。本装置对传统报警装置的电源设备进行了改进，造价便宜且实时监测，对保障矿工的安全具有重要意义。采用将压电式陶瓷嵌在鞋底，气体监测和报警装置装在鞋上的方式达到便捷，实时监控的目的。作业人员在走路过程中给予压电式陶瓷一定的压力，从而供电给气体监测和报警装置，形成了边走边监控的实时移动监测模式，解决了井下作业的安全性问题，还能更好地提高工作效率。

综上所述，本实用新型提供了一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置。所述装置包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器和声光报警装置。所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。所述供能装置包括蓄电池和压电陶瓷发电单元。所述声光报警装置包括蜂鸣器和红色光管。所述一氧化碳传感器包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。该装置采用压电陶瓷供电，其灵敏度和安全性高，供电量大。该装置还采用实时移动监测模式，更好地解决了井下作业的安全性问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置包括供能装置、稳压器、电源指示器、一氧化碳传感器和声光报警装置；

所述声光报警装置与所述一氧化碳传感器信号连接；所述稳压器分别与所述供能装置、所述电源指示器、所述声光报警装置、所述一氧化碳传感器电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述供能装置包括蓄电池和压电陶瓷发电单元；所述供能装置采用整流稳压电路存储能量，以使所述一氧化碳传感器持续工作。

3.根据权利要求2所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述压电陶瓷发电单元包括若干个并联连接的压电陶瓷片，用以增大输出功率。

4.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述一氧化碳传感器包括监测探头、模数转换器、微处理器、存储器和信号传输单元。

5.根据权利要求4所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述监测探头为一氧化碳敏感探头。

6.根据权利要求4所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述声光报警装置包括蜂鸣器和/或红色光管。

7.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述蜂鸣器和所述红色光管均与所述信号传输单元信号连接。

8.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置为基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警靴，用于矿井工作人员使用，用以进行一氧化碳气体的实时移动监测预警。

9.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述一氧化碳传感器还设有可调电位器，用以调整一氧化碳气体报警浓度。

10.根据权利要求2所述的基于压电陶瓷的井下自供能一氧化碳监测报警装置，其特征在于：所述压电陶瓷发电单元还设有电容器，用以储存电能。

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