CN211905738U - 一种矿山井下智能感应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种矿山井下智能感应装置，包括：控制模块，及分别与所述控制模块相连的通信模块、电源模块、雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块；其中，所述雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块用于感应下井人员和/或井下车辆的活动信号；所述通信模块与一后台计算机相连，用于将所述下井人员和/或井下车辆的活动信号发送给所述后台计算机。本实用新型提供的技术方案，三种感应功能集成在一起，可以互相验证感应结果，使得感应结果可以更加准确有效，解决了矿山井下智能感应装置感应功能单一，当出现感应故障时，感应失灵，导致“人员定位系统”无法正常工作的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿井感应控制技术领域，具体涉及一种矿山井下智能感应装置。
背景技术
近年来，随着国家提出建设智能矿山，使得矿山的智能化、无人化程度进一步提高，根据国家应急管理部(原安监总局)规定，地下矿山井下必须设置“矿山安全六大系统”，而其中一个系统为“人员定位系统”，该系统功能需要实现对井下人员分布和行踪查询。
目前，国内矿山井下使用的感应装置较少，感应类型主要为红外线感应开关、微波雷达感应开关、RFID射频感应开关等几种。
(1)井下人员定位系统的无线读卡分站，一般采用RFID技术，读卡分站通过微波天线发出微波查询信号，每个下井人员或车辆佩带一个电子标签，其内置微波天线接收到微波查询信号后，一部分微波能量转化成电能供其自身电路工作，同时另一部分微波经过电子标签自身调制后，将带有自身信息的微波反射回去。微波天线将接收到的电子标签反射的数据信息的微波信号传给读卡分站，读卡分站得到电子标签储存的识别代码信息。然后读卡分站将读到的电子标签信息通过网络传递给后台计算机。
(2)井下车场码头出入口设置红外线开关(或红外光栅)，当有人通过时，红外开关发出无源信号，信号送入后台计算机系统。
目前，不论哪种感应类型，感应功能单一，当出现感应故障时，感应失灵，或者无法得到准确的感应结果，导致“人员定位系统”无法正常工作。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种矿山井下智能感应装置，以解决现有技术中矿山井下智能感应装置感应功能单一，当出现感应故障时，感应失灵，导致“人员定位系统”无法正常工作的问题。
为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种矿山井下智能感应装置，包括：
控制模块，及分别与所述控制模块相连的通信模块、电源模块、雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块；其中，
所述雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块用于感应下井人员和/或井下车辆的活动信号；所述通信模块与一后台计算机相连，用于将所述下井人员和/或井下车辆的活动信号发送给所述后台计算机。
优选地，所述控制模块，包括：
单片机U1及其外围电路，其中，
所述单片机U1的型号为：STM32F103C8T6。
优选地，所述雷达感应模块，包括：
雷达感应头及与所述雷达感应头相连的功率放大电路；
所述功率放大电路包括：功放三极管Q1，三极管的基极通过电阻R9与单片机U1的32号引脚相连；集电极通过电阻R5与5V直流电相连，同时通过插座J2与雷达感应头相连。
优选地，所述通信模块，包括：
CAN总线收发芯片U3，U3的型号为TJA1050；
U3的1号引脚与单片机U1的46号引脚相连；2号引脚接地，3号引脚外接5V直流电，同时，通过电容C7接地；4号引脚与单片机U1的45号引脚相连；5号引脚空置，6号引脚和7号引脚分别与CAN总线上的插座J1相连，8号引脚接地。
优选地，所述电源模块，包括：
依次相连的24V直流电、第一降压电路、第二降压电路；其中，
所述第一降压电路，用于将24V直流电降压为5V直流电；
所述第二降压电路，用于将5V直流电降压为3.3V直流电，为所述控制模块供电。
优选地，所述第一降压电路，包括：
线性稳压芯片U2，U2的型号为LM2596-5.0；
U2的1号引脚与24V直流电相连，同时通过并联的电容C17和电容C6接地；3号、5号引脚接地；2号引脚通过反接的二极管D1接地，同时通过一滤波电路接地。
优选地，所述滤波电路，包括：
电感L2，及并联的电容C18和C19；
并联的电容C18和C19一端接地，另一端与U2的4号引脚相连，同时通过电感L2与U2的2号引脚相连。
优选地，所述装置，还包括：
串联的电阻R22及发光二极管D2；
串联后的电路，并联在电容C18和C19两端。
优选地，所述第二降压电路，包括：
稳压芯片MK1，MK1的型号为AMS1117-3.3；
MK1的3号引脚与第一降压电路相连，同时通过并联的电容C8和C9接地；MK1的2号引脚输出3.3V直流电，同时通过并联的电容C10、C11、C12、C13、C14接地，同时通过串联的电阻R25和LED灯LED3接地。
优选地，所述射频感应模块内设有RFID芯片，型号为：RC522
所述红外感应模块型号为：HC-SR501 RD-624。
本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
通过雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块可以感应下井人员的活动轨迹，通过雷达感应模块、射频感应模块可以感应井下车辆的活动信号，三种感应功能集成在一起，可以互相验证感应结果，使得感应结果可以更加准确有效，解决了矿山井下智能感应装置感应功能单一，当出现感应故障时，感应失灵，导致“人员定位系统”无法正常工作的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施例提供的一种矿山井下智能感应装置的示意框图；
图2A～图2B为本实用新型一实施例提供的控制模块的电路原理图；
图3为本实用新型一实施例提供的雷达感应模块的电路原理图；
图4为本实用新型一实施例提供的通信模块的电路原理图；
图5为本实用新型一实施例提供的第一降压电路的电路原理图；
图6为本实用新型一实施例提供的第二降压电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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方式，都属于本实用新型所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1，本实用新型一实施例提供的一种矿山井下智能感应装置，包括：
控制模块1，及分别与所述控制模块1相连的通信模块2、电源模块3、雷达感应模块4、射频感应模块5、红外感应模块6；其中，
所述雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块用于感应下井人员和/或井下车辆的活动信号；所述通信模块与一后台计算机相连，用于将所述下井人员和/或井下车辆的活动信号发送给所述后台计算机。
本实施例提供的技术方案，通过雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块可以感应下井人员的活动轨迹，通过雷达感应模块、射频感应模块可以感应井下车辆的活动信号，三种感应功能集成在一起，可以互相验证感应结果，使得感应结果可以更加准确有效，解决了矿山井下智能感应装置感应功能单一，当出现感应故障时，感应失灵，导致“人员定位系统”无法正常工作的问题。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，同时具有如下几种感应功能(市场上感应装置基本只具有单一功能)：
1、微波雷达感应功能：当有人或车辆(移动物体)进入雷达感应模块的探测范围，雷达感应模块工作，发送至后台计算机。
2、RFID射频感应功能：根据国家规定，矿山下井人员或车辆均需要每人或车辆配戴一枚识别卡，该卡编号唯一，目前均采用RFID射频卡。雷达感应模块发出射频信号，当有人或车辆佩带(或安装)的电子标签(或无源RFID射频卡)进入磁场后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，感应装置中的解读器读取信息并解码后，发送至后台计算机。
3、红外线感应功能：当有人进入红外感应模块的探测范围，红外感应模块工作，发送至后台计算机。
参见图2A和图2B，优选地，所述控制模块1，包括：
单片机U1及其外围电路，其中，
所述单片机U1的型号为：STM32F103C8T6。
优选地，参见图3，所述雷达感应模块4，包括：
雷达感应头及与所述雷达感应头相连的功率放大电路；
所述功率放大电路包括：功放三极管Q1，三极管的基极通过电阻R9与单片机U1的32号引脚相连；集电极通过电阻R5与5V直流电相连，同时通过插座J2与雷达感应头相连。
优选地，参见图4，所述通信模块2，包括：
CAN总线收发芯片U3，U3的型号为TJA1050；
U3的1号引脚与单片机U1的46号引脚相连；2号引脚接地，3号引脚外接5V直流电，同时，通过电容C7接地；4号引脚与单片机U1的45号引脚相连；5号引脚空置，6号引脚和7号引脚分别与CAN总线上的插座J1相连，8号引脚接地。
可以理解的是，现有的矿山井下感应装置，通信采用MODBUS协议，485通信口居多。由于井下距离较长，感应装置安装距离较远，采用硬线的电信号和普通485通信均有衰减，而本实施例提供的技术方案，采用CAN总线通信保证通信质量，CAN总线可以保持通信高速率的情况下达到5公里。
优选地，所述电源模块3，包括：
依次相连的24V直流电、第一降压电路、第二降压电路；其中，
所述第一降压电路，用于将24V直流电降压为5V直流电；
所述第二降压电路，用于将5V直流电降压为3.3V直流电，为所述控制模块供电。
需要说明的是，目前国内矿山井下感应装置应用最多的是井下人员定位系统，仅具备RFID射频识别的人员定位功能，而其供电电源采用AC220V，而本实施例提供的技术方案，电源采用DC24V可以确保人身安全不会触电。由于井下环境潮湿，极易产生触电事故，因此，采用DC24V安全电压，无论现场环境如何恶劣，线路损坏，都不会对现场检修及维护人员构成触电危险。
优选地，参见图5，所述第一降压电路，包括：
线性稳压芯片U2，U2的型号为LM2596-5.0；
U2的1号引脚与24V直流电相连，同时通过并联的电容C17和电容C6接地；3号、5号引脚接地；2号引脚通过反接的二极管D1接地，同时通过一滤波电路接地。
优选地，所述滤波电路，包括：
电感L2，及并联的电容C18和C19；
并联的电容C18和C19一端接地，另一端与U2的4号引脚相连，同时通过电感L2与U2的2号引脚相连。
优选地，所述装置，还包括：
串联的电阻R22及发光二极管D2；
串联后的电路，并联在电容C18和C19两端。
优选地，参见图6，所述第二降压电路，包括：
稳压芯片MK1，MK1的型号为AMS1117-3.3；
MK1的3号引脚与第一降压电路相连，同时通过并联的电容C8和C9接地；MK1的2号引脚输出3.3V直流电，同时通过并联的电容C10、C11、C12、C13、C14接地，同时通过串联的电阻R25和LED灯LED3接地。
优选地，所述射频感应模块内设有RFID芯片，型号为：RC522
所述红外感应模块型号为：HC-SR501 RD-624。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
Claims (10)
1.一种矿山井下智能感应装置，其特征在于，包括：
控制模块，及分别与所述控制模块相连的通信模块、电源模块、雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块；其中，
所述雷达感应模块、射频感应模块、红外感应模块用于感应下井人员和/或井下车辆的活动信号；所述通信模块与一后台计算机相连，用于将所述下井人员和/或井下车辆的活动信号发送给所述后台计算机。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块，包括：
单片机U1及其外围电路，其中，
所述单片机U1的型号为：STM32F103C8T6。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述雷达感应模块，包括：
雷达感应头及与所述雷达感应头相连的功率放大电路；
所述功率放大电路包括：功放三极管Q1，三极管的基极通过电阻R9与单片机U1的32号引脚相连；集电极通过电阻R5与5V直流电相连，同时通过插座J2与雷达感应头相连。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通信模块，包括：
CAN总线收发芯片U3，U3的型号为TJA1050；
U3的1号引脚与单片机U1的46号引脚相连；2号引脚接地，3号引脚外接5V直流电，同时，通过电容C7接地；4号引脚与单片机U1的45号引脚相连；5号引脚空置，6号引脚和7号引脚分别与CAN总线上的插座J1相连，8号引脚接地。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块，包括：
依次相连的24V直流电、第一降压电路、第二降压电路；其中，
所述第一降压电路，用于将24V直流电降压为5V直流电；
所述第二降压电路，用于将5V直流电降压为3.3V直流电，为所述控制模块供电。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一降压电路，包括：
线性稳压芯片U2，U2的型号为LM2596-5.0；
U2的1号引脚与24V直流电相连，同时通过并联的电容C17和电容C6接地；3号、5号引脚接地；2号引脚通过反接的二极管D1接地，同时通过一滤波电路接地。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波电路，包括：
电感L2，及并联的电容C18和C19；
并联的电容C18和C19一端接地，另一端与U2的4号引脚相连，同时通过电感L2与U2的2号引脚相连。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
串联的电阻R22及发光二极管D2；
串联后的电路，并联在电容C18和C19两端。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二降压电路，包括：
稳压芯片MK1，MK1的型号为AMS1117-3.3；
MK1的3号引脚与第一降压电路相连，同时通过并联的电容C8和C9接地；MK1的2号引脚输出3.3V直流电，同时通过并联的电容C10、C11、C12、C13、C14接地，同时通过串联的电阻R25和LED灯LED3接地。
10.根据权利要求1～9任一项所述的装置，其特征在于，
所述射频感应模块内设有RFID芯片，型号为：RC522；
所述红外感应模块型号为：HC-SR501 RD-624。
Priority Applications (1)
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| CN202020187179.7U CN211905738U (zh) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | 一种矿山井下智能感应装置 |
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|---|---|
| CN211905738U true CN211905738U (zh) | 2020-11-10 |
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| CN202020187179.7U Active CN211905738U (zh) | 2020-02-19 | 2020-02-19 | 一种矿山井下智能感应装置 |
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