一种基于stm32的井下智能救援矿灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于STM32的井下智能救援矿灯，包括：主控模块包括STM32F103ZET6单片机；信号采集模块包括瓦斯传感器模块；报警模块包括报警器；照明模块包括灯泡；驱动模块包括超声波电路模块；发射模块包括换能器模块；开关模块包括矿灯开关、求救开关。本实用新型实现了井下矿灯的智能化、多功能，除了提供照明功能外，还可以方便对井下被困人员进行精确定位，能够主动给地面发射超声波信号，信号的方向性好，损耗小，为地面救援人员对于地下被困人员的发现和定位提供方便；缩短了救援时间，保障了矿工的生命安全。
【专利说明】
一种基于STM32的井下智能救援矿灯
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤矿井下安全救援领域，具体为一种基于STM32的井下智能救援矿灯。
【背景技术】
[0002]矿灯是一种重要的井下照明设备，矿井下面是完全黑暗的环境，井下作业人员需要借助矿灯井下照明和工作，矿灯是每个矿工必备的工具，一般安装于安全帽之上，传统的矿灯只有单一的照明功能，不能发挥其他作用，比如，无法对瓦斯气体的含量进行检测，不能提供瓦斯超标报警，不能在矿难发生后，帮助矿工寻求救援，无法帮助地面救援人员及时准确的找到地下人员的位置等信息。传统的井下定位设备多采用发射电磁波的方式工作，但是电磁波在地层中的传播距离短、损耗大，对于事故后井下人员的定位效果不理想。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的是提供一种基于STM32的井下智能救援矿灯，以解决目前市场上大多数矿灯不具备多功能，只有单一照明功能，不能对进行环境进行检测，不能在矿难发生后，为矿工求救提供帮助等问题。本装置以STM32单片机为控制核心，以瓦斯传感器对进行瓦斯含量进行检测，并且能通过超声波电路产生超声波驱动信号，驱动换能器产生超声波，超声波能够传播至地面上，地面人员可以通过超声波确定被埋人员的方位信息，避免了盲目的开挖，便于救援的开展。
[0004]为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于STM32的井下智能救援矿灯，包括:主控模块、信号采集模块、报警模块、照明模块、驱动模块、发射模块、开关模块;主控模块包括STM32F103ZET6单片机;信号采集模块包括瓦斯传感器模块;报警模块包括报警器;照明模块包括灯泡;驱动模块包括超声波电路模块;发射模块包括换能器模块;开关模块包括矿灯开关、求救开关。瓦斯传感器与单片机是电气连接；报警器与单片机是电气连接;灯泡与单片机是电气连接;超声波电路模块与单片机是电气连接;换能器模块与超声波电路模块是电气连接;矿灯开关、求救开关与单片机是电气连接。
[0005]所述单片机负责接收瓦斯传感器采集到的瓦斯浓度信息，接收开关模块发送的开关控制信号，进行相应的运算和处理，并输出控制信号给灯泡、报警器和超声波电路模块，单片机选用STM32F103ZET6芯片，STM32F103ZET6是一款性价比较高、使用广泛的单片机。
[0006]所述瓦斯传感器模块负责采集矿井中的瓦斯浓度信息，并传递给单片机进行处理，瓦斯传感器采用GJC4型矿用瓦斯传感器，该传感器能将井下甲烷气体浓度转换成电信号传送给处理器处理，具有体积小、测量精度高的优点。
[0007]所述报警器负责在井下瓦斯含量超标时发出报警声，它的工作由单片机进行控制，当瓦斯传感器检测到的瓦斯含量超过安全值时，单片机就会控制报警器报警。
[0008]所述灯泡负责发光进行照明，灯泡采用高亮度的LED灯泡，效率高、寿命长，灯泡的工作由单片机控制，当矿灯开关闭合时，单片机会控制灯泡工作发光。
[0009]所述超声波电路模块负责产生换能器的驱动信号，超声波电路模块产生高频的电平信号加于换能器上，使换能器发出超声波。
[0010]所述换能器负责产生超声波，它是超声波的生成模块，它的工作由超声波驱动电路模块控制。
[0011]所述矿灯开关和求救开关分别负责用于开启矿灯照明功能和超声波发射求救功會K。
[0012]本实用新型通过瓦斯传感器对矿井中的瓦斯气体浓度进行精确测量，并将测量结果及时传输给单片机，单片机对结果进行处理和运算，并将测量结果与矿井中瓦斯气体的安全浓度值进行比较，当瓦斯浓度超标时，单片机立即发送控制信号给报警器，报警接收到信号后发出报警声，作为瓦斯浓度超标的提示，对井下作业人员进行及时提醒，保证人员及时撤离，防止危险的发生;矿灯开关是照明控制开关，当矿工需要使用照明功能时，只要闭合矿灯开关，开关控制信号被传送给单片机，单片机发送开启指令给灯泡，灯泡发光，关闭矿灯开关时，单片机停止发送开启信号给灯泡，灯泡熄灭;求救开关用于开启求救功能，当危险发生时或者矿工被困在井下等待救援时，需要闭合求救开关，单片机接收到求救开关闭合信号时，立即发送控制指令给超声波电路，超声波电路接收到指令后开始工作，超声波电路主要产生换能器驱动信号，产生的换能器驱动信号是高频的电平信号，它加在换能器的输入端，换能器开始工作，换能器能把高频电信号转化为机械振动，高频的机械振动会产生超声波，超声波在矿井下和地层中的传播能力比较强，损耗要小于电磁波，可以顺利的传播到地面，地面的救援人员凭借专门的超声波接收设备便可以接收到井下发出的超声波，判断出井下被困人员的具体位置信息，救援时只要朝超声波的发射源方向进行挖掘即可，避免了盲目挖掘的低效率，缩短了救援时间，也避免了盲目开挖可能对矿工造成的伤害，提高了井下救援的效率。
[0013]本实用新型的优点是:实现了井下矿灯的智能化、多功能，除了提供照明功能外，还可以方便对于事故后的井下被困人员进行精确定位，闭合救援开关后，能够主动给地面发射超声波信号，信号的方向性好，损耗小，为地面救援人员对于地下被困人员的发现和定位提供方便;缩短了救援时间，保障了矿工的生命安全。
【附图说明】
[0014]附图1是本实用新型的结构框图；
【具体实施方式】
[0015]下面根据附图对本实用新型进行详细说明:
[0016]结构框图如图1所示，基于STM32的井下智能救援矿灯，包括:主控模块、信号采集模块、报警模块、照明模块、驱动模块、发射模块、开关模块;主控模块包括STM32F103ZET6单片机;信号采集模块包括瓦斯传感器模块;报警模块包括报警器；照明模块包括灯泡;驱动模块包括超声波电路模块;发射模块包括换能器模块;开关模块包括矿灯开关、求救开关。瓦斯传感器与单片机是电气连接;报警器与单片机是电气连接;灯泡与单片机是电气连接；超声波电路模块与单片机是电气连接;换能器模块与超声波电路模块是电气连接;矿灯开关、求救开关与单片机是电气连接。本实用新型通过瓦斯传感器对矿井中的瓦斯气体浓度进行精确测量，并将测量结果及时传输给单片机，单片机对结果进行处理和运算，并将测量结果与矿井中瓦斯气体的安全浓度值进行比较，当瓦斯浓度超标时，单片机立即发送控制信号给报警器，报警接收到信号后发出报警声，作为瓦斯浓度超标的提示，对井下作业人员进行及时提醒，保证人员及时撤离，防止危险的发生;矿灯开关是照明控制开关，当矿工需要使用照明功能时，只要闭合矿灯开关，开关控制信号被传送给单片机，单片机发送开启指令给灯泡，灯泡发光，关闭矿灯开关时，单片机停止发送开启信号给灯泡，灯泡熄灭;求救开关用于开启求救功能，当危险发生时或者矿工被困在井下等待救援时，需要闭合求救开关，单片机接收到求救开关闭合信号时，立即发送控制指令给超声波电路，超声波电路接收到指令后开始工作，超声波电路主要产生换能器驱动信号，产生的换能器驱动信号是高频的电平信号，它加在换能器的输入端，换能器开始工作，换能器能把高频电信号转化为机械振动，高频的机械振动会产生超声波，超声波在矿井下和地层中的传播能力比较强，损耗要小于电磁波，可以顺利的传播到地面，地面的救援人员凭借专门的超声波接收设备便可以接收到井下发出的超声波，判断出井下被困人员的具体位置信息，救援时只要朝超声波的发射源方向进行挖掘即可，避免了盲目挖掘的低效率，缩短了救援时间，也避免了盲目开挖可能对矿工造成的伤害，提高了井下救援的效率。
[0017]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.基于STM32的井下智能救援矿灯，其特征在于包括:主控模块、信号采集模块、报警模块、照明模块、驱动模块、发射模块、开关模块;主控模块包括STM32F103ZET6单片机;信号采集模块包括瓦斯传感器模块;报警模块包括报警器;照明模块包括灯泡;驱动模块包括超声波电路模块;发射模块包括换能器模块;开关模块包括矿灯开关、求救开关;瓦斯传感器与单片机是电气连接;报警器与单片机是电气连接;灯泡与单片机是电气连接;超声波电路模块与单片机是电气连接;换能器模块与超声波电路模块是电气连接;矿灯开关、求救开关与单片机是电气连接。
【文档编号】F21W131/402GK205535690SQ201620295777
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】蒋倩倩, 何刚
【申请人】安徽理工大学