一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置的制作方法

本发明涉及一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置，属于环境安全技术领域。

背景技术：

现阶段我国煤炭产量巨大，煤炭开采的过程中会产生大量的煤尘，这些煤尘不仅污染作业环境，降低了生产场所的能见度，而且对矿工的身体健康产生危害。长期吸入煤尘后引起身体器官的病变，轻者能引起呼吸道炎症、慢性中毒和皮肤病，重者可导致尘肺病。该发明由国家自然科学基金项目（61562051）、云南省应用基础研究计划重点项目（2014fa029）资助研究，主要在于探索cps等实时嵌入式控制系统时序建模方法在矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置上的应用与推广，通过煤尘传感器解决矿井以及矿道的煤尘检测方面离散逻辑控制与连续时间行为的关联转换难题，为矿道的煤尘检测与洒水降尘控制计算进程逻辑时间与物理进程物理时间的一致性提供理论依据。在此理论方法支撑下，本装置设计一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置通过煤尘传感器对矿井以及矿道的煤尘检测并进行洒水降尘，从而降低煤尘浓度，降低煤尘对环境的污染，抑制了对煤尘对矿工的危害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置，以用于矿井及矿道煤尘检测及其降尘。

本发明的技术方案是：本发明包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

所述电磁阀控制电路21包括：电阻r1、电阻r2、三极管t1、三级管t2、二极管d1、电磁阀，其中电阻r1一端接单片机at89c51芯片的p1.0脚，一端接三极管t1的基极，三极管发射极接电源，三极管的集电极接电阻r2一端，电阻r2另一端接三极管t2的基极，三极管t2的发射极接地，三极管t2的集电极接电磁阀，二极管d1与电磁阀并联后接电源。

所述电量检测电路24包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管t3、三极管t4、三极管t5、发光二极管d2、发光二极管d3、二极管d4。其中输入信号p1连接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r3一端，电阻r3另一端接三极管t3的基极，三极管t3的发射极接电阻r4一端，电阻r4另一端接三接管t4的基极。三极管t4的发射极接电阻r5一端，电阻r5另一端接三极管t5的发射极，三极管t5的集电极接发光二极管d2的一端，发光二极管d2另一端接电阻r6，电阻r6与电阻r7并联然后接电阻r9一端，电阻r8一端接三极管t5的基极，另一端接电阻r10一端，电阻r10另一端接发光二极管d3的一端，发光二极管d3的另一端接三极管t4的集电极，电阻r11一端接电阻r4的一端，另一端三极管t3的集电极，电阻r12一端接电阻r11一端，一端接电阻r13一端，电阻r13输出信号p2。

充电电路23包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、二极管d5、发光二极管d6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、lm7812芯片、lm555芯片。其中电容c1接12v电压并于电容c2并联，lm7812芯片的管脚1接电容c2，lm7812芯片的管脚2接电容c3，lm7812芯片的gnd脚接地，电阻r14一端接电容c3，一端接lm555芯片的cv脚，lm555芯片的r脚接电容c3的一端，lm555芯片的trig脚接电容c4一端，电容c4另一端接电阻r15，lm555芯片的gnd脚接地，lm555芯片的q脚接电阻r16一端，电阻r16另一端接二极管d5一端，二极管d5另一端接电源，发光二极管d6一端接电阻r17，另一端接电阻r18，电阻r18另一端接电源vcc。

所述显示电路22包括电阻r19、电阻r20、电容c5、芯片max7219、8位共阴极led数码管。其中芯片max7219的管脚12接电阻r19一端，电阻r19另一端接单片机at89c51芯片的p1.1脚，芯片max7219的管脚13和管脚1分别接单片机at89c51芯片的p1.2脚和p1.3脚，芯片max7219的管脚18一端与电阻r20相连并接入5v电压，电阻r20另一端与电容c5相连，电容c5另一端与芯片max7219的管脚4相连并接地，芯片max7219管脚2、管脚11、管脚6、管脚7、管脚3、管脚10、管脚5、管脚9、管脚14、管脚16、管脚20、管脚23、管脚21、管脚15、管脚17、管脚22分别与8位共阴极led数码管的相应段相连。

本发明的工作原理是：本设备主要应用于矿井和矿道中。当电量检测电路24检测到蓄电池2电量充足时，煤尘传感器5开始进行工作，当测得矿井和矿道浓度超过待测标准时，煤尘传感器5将信号发送给单片机模块20，单片机模块20接受信号后然后控制电磁阀14打开，微型抽水泵15开始工作，然后通过抽水管道19将水通过喷头17进行喷洒从而降低煤尘的浓度。当电量检测电路24检测到蓄电池2电量低于20%时，就会通过led显示屏显示出来，此时煤尘传感器5停止工作，待工作人员将电充满以后煤尘传感器5继续工作，并开始检测煤尘浓度。

本发明的有益效果是：结构简单、成本低廉，可以根据煤尘传感器来检测煤尘是否超标，近而通过喷头进行洒水降尘、降低空气的污染和事故的发生。

附图说明

图1为本发明的装置图；

图2为本发明的控制模块结构图；

图3为本发明电磁阀控制电路图；

图4为本发明电量检测电路图；

图5为本发明的充电电路图；

图6为本发明的显示电路图；

图中各标号：1-控制模块，2-蓄电池，3-底座，4-充电接口，5-煤尘传感器，6-显示屏底座，7-显示屏支架，8-led显示屏，9-固定水箱螺丝，10-固定水箱钢板，11-水箱，12-水箱支架，13-水箱顶盖，14-电磁阀，15-微型抽水泵15，16-万向轴，17-喷头，18-喷嘴，19-抽水管，20-单片机模块，21-电磁阀控制电路，22-显示电路，23-充电电路，24-电量检测电路。

具体实施方式

实施例1：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

实施例2：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

实施例3：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

所述电磁阀控制电路21包括：电阻r1、电阻r2、三极管t1、三级管t2、二极管d1、电磁阀，其中电阻r1一端接单片机at89c51芯片的p1.0脚，一端接三极管t1的基极，三极管发射极接电源，三极管的集电极接电阻r2一端，电阻r2另一端接三极管t2的基极，三极管t2的发射极接地，三极管t2的集电极接电磁阀，二极管d1与电磁阀并联后接电源。

实施例4：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

所述电磁阀控制电路21包括：电阻r1、电阻r2、三极管t1、三级管t2、二极管d1、电磁阀，其中电阻r1一端接单片机at89c51芯片的p1.0脚，一端接三极管t1的基极，三极管发射极接电源，三极管的集电极接电阻r2一端，电阻r2另一端接三极管t2的基极，三极管t2的发射极接地，三极管t2的集电极接电磁阀，二极管d1与电磁阀并联后接电源。

所述电量检测电路24包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管t3、三极管t4、三极管t5、发光二极管d2、发光二极管d3、二极管d4。其中输入信号p1连接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r3一端，电阻r3另一端接三极管t3的基极，三极管t3的发射极接电阻r4一端，电阻r4另一端接三接管t4的基极。三极管t4的发射极接电阻r5一端，电阻r5另一端接三极管t5的发射极，三极管t5的集电极接发光二极管d2的一端，发光二极管d2另一端接电阻r6，电阻r6与电阻r7并联然后接电阻r9一端，电阻r8一端接三极管t5的基极，另一端接电阻r10一端，电阻r10另一端接发光二极管d3的一端，发光二极管d3的另一端接三极管t4的集电极，电阻r11一端接电阻r4的一端，另一端三极管t3的集电极，电阻r12一端接电阻r11一端，一端接电阻r13一端，电阻r13输出信号p2。

实施例5：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

所述电磁阀控制电路21包括：电阻r1、电阻r2、三极管t1、三级管t2、二极管d1、电磁阀，其中电阻r1一端接单片机at89c51芯片的p1.0脚，一端接三极管t1的基极，三极管发射极接电源，三极管的集电极接电阻r2一端，电阻r2另一端接三极管t2的基极，三极管t2的发射极接地，三极管t2的集电极接电磁阀，二极管d1与电磁阀并联后接电源。

所述电量检测电路24包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管t3、三极管t4、三极管t5、发光二极管d2、发光二极管d3、二极管d4。其中输入信号p1连接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r3一端，电阻r3另一端接三极管t3的基极，三极管t3的发射极接电阻r4一端，电阻r4另一端接三接管t4的基极。三极管t4的发射极接电阻r5一端，电阻r5另一端接三极管t5的发射极，三极管t5的集电极接发光二极管d2的一端，发光二极管d2另一端接电阻r6，电阻r6与电阻r7并联然后接电阻r9一端，电阻r8一端接三极管t5的基极，另一端接电阻r10一端，电阻r10另一端接发光二极管d3的一端，发光二极管d3的另一端接三极管t4的集电极，电阻r11一端接电阻r4的一端，另一端三极管t3的集电极，电阻r12一端接电阻r11一端，一端接电阻r13一端，电阻r13输出信号p2。

充电电路23包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、二极管d5、发光二极管d6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、lm7812芯片、lm555芯片。其中电容c1接12v电压并于电容c2并联，lm7812芯片的管脚1接电容c2，lm7812芯片的管脚2接电容c3，lm7812芯片的gnd脚接地，电阻r14一端接电容c3，一端接lm555芯片的cv脚，lm555芯片的r脚接电容c3的一端，lm555芯片的trig脚接电容c4一端，电容c4另一端接电阻r15，lm555芯片的gnd脚接地，lm555芯片的q脚接电阻r16一端，电阻r16另一端接二极管d5一端，二极管d5另一端接电源，发光二极管d6一端接电阻r17，另一端接电阻r18，电阻r18另一端接电源vcc。

实施例6：如图1-6所示，一种矿用煤尘浓度实时嵌入式检测及自动降尘装置包括控制模块1、蓄电池2、底座3、充电接口4、煤尘传感器5、显示屏底座6、显示屏支架7、led显示屏8、螺丝9、钢板10、水箱11、水箱支架12、水箱顶盖13、电磁阀14、微型抽水泵15、万向轴16、喷头17、喷嘴18、抽水管19，其中控制模块1、煤尘传感器5、充电接口4、蓄电池2固定在底座3上，显示屏底座6位于底座3上方，led显示屏8通过显示屏支架7固定在显示屏底座6上，水箱11通过螺丝9和钢板10固定在底座3上方，水箱11上方通过支架12固定有顶盖13，水箱11一侧设有抽水管19，电磁阀14、微型抽水泵15固定于抽水管19上，抽水管19末端通过万向轴16与喷头17相连，喷头17上设有若干喷嘴18。

所述控制模块1包括单片机模块20、电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2，其中单片机模块20分别与电磁阀控制电路21、显示电路22、充电电路23、电量检测电路24、蓄电池2相连。

所述电磁阀控制电路21包括：电阻r1、电阻r2、三极管t1、三级管t2、二极管d1、电磁阀，其中电阻r1一端接单片机at89c51芯片的p1.0脚，一端接三极管t1的基极，三极管发射极接电源，三极管的集电极接电阻r2一端，电阻r2另一端接三极管t2的基极，三极管t2的发射极接地，三极管t2的集电极接电磁阀，二极管d1与电磁阀并联后接电源。

所述电量检测电路24包括电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、三极管t3、三极管t4、三极管t5、发光二极管d2、发光二极管d3、二极管d4。其中输入信号p1连接电阻r2一端，电阻r2另一端接电阻r3一端，电阻r3另一端接三极管t3的基极，三极管t3的发射极接电阻r4一端，电阻r4另一端接三接管t4的基极。三极管t4的发射极接电阻r5一端，电阻r5另一端接三极管t5的发射极，三极管t5的集电极接发光二极管d2的一端，发光二极管d2另一端接电阻r6，电阻r6与电阻r7并联然后接电阻r9一端，电阻r8一端接三极管t5的基极，另一端接电阻r10一端，电阻r10另一端接发光二极管d3的一端，发光二极管d3的另一端接三极管t4的集电极，电阻r11一端接电阻r4的一端，另一端三极管t3的集电极，电阻r12一端接电阻r11一端，一端接电阻r13一端，电阻r13输出信号p2。

充电电路23包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、二极管d5、发光二极管d6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、lm7812芯片、lm555芯片。其中电容c1接12v电压并于电容c2并联，lm7812芯片的管脚1接电容c2，lm7812芯片的管脚2接电容c3，lm7812芯片的gnd脚接地，电阻r14一端接电容c3，一端接lm555芯片的cv脚，lm555芯片的r脚接电容c3的一端，lm555芯片的trig脚接电容c4一端，电容c4另一端接电阻r15，lm555芯片的gnd脚接地，lm555芯片的q脚接电阻r16一端，电阻r16另一端接二极管d5一端，二极管d5另一端接电源，发光二极管d6一端接电阻r17，另一端接电阻r18，电阻r18另一端接电源vcc。

所述显示电路22包括电阻r19、电阻r20、电容c5、芯片max7219、8位共阴极led数码管。其中芯片max7219的管脚12接电阻r19一端，电阻r19另一端接单片机at89c51芯片的p1.1脚，芯片max7219的管脚13和管脚1分别接单片机at89c51芯片的p1.2脚和p1.3脚，芯片max7219的管脚18一端与电阻r20相连并接入5v电压，电阻r20另一端与电容c5相连，电容c5另一端与芯片max7219的管脚4相连并接地，芯片max7219管脚2、管脚11、管脚6、管脚7、管脚3、管脚10、管脚5、管脚9、管脚14、管脚16、管脚20、管脚23、管脚21、管脚15、管脚17、管脚22分别与8位共阴极led数码管的相应段相连。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。