)模组供电电压为2.1 - 3.6 V，该模组自带无线天线，无线电传输距离大于100m，具有UART通信接口，无线信号传输电路5的UART通信接口连接至MCU微控制器4的UART引脚，即XBee-PRO (S2)模组的第2脚和第3脚与STM32F103的第16脚、第17脚连接，实现MCU微控制器与无线信号传输电路的通信功能;具体的电路连接如图3所示。
[00?9]电源6的输入由蓄电池7提供，蓄电池7米用型号为26650磷酸铁锂蓄电池，输出的额定电压为3.3V;电源6分成二级电压转换，第一级采用集成电路芯片LM2731实现3V转5乂电压，LM2731连接方式依据芯片数据手册中建议电路连接，第二级采用集成电路芯片TP54231实现5V转3.3V电压，电源6部分的5V电源提供给声音传感器2、功率放大器3、无线信号传输电路5，电源6部分的3.3V电源提供给M⑶微控制器4，电池管理电路8采用型号为CN3705多类型电池充电管理集成电路，输入电压为7.5V到28V，与蓄电池7相连接，实现对蓄电池7的充放电管理，蓄电池7统一经过电池管理电路8的CN3705芯片给各个功能电路供电，电池管理电路8对外留有接线端子，实现蓄电池7从外部充电；具体的电路连接如图4所示。
[0020]微地震地声监测仪按照上述工艺安装完成后，接通外部电源，将预编制的软件固件下载至MCU微控制器4和无线信号传输电路5中，且对磷酸铁锂蓄电池7进行充电，当磷酸铁锂蓄电池7充满电后即可安装于现场使用，首先将微地震地声监测仪用固定架的方式安装于矿山井下采空区附近预定的监测点，计算机连接无线信号传输电路5的适配器，通过计算机上的配套软件接收微地震地声监测仪预制程序算法计算后的数据并显示该监测点的声音信号和分析结果。
[0021]在对矿山采空区域岩层变化监测时，可设置多个监测点，现场布置微地震地声监测仪时可参考图2所示，将微地震地声监测仪12安装在矿山井下采空区域10被监测的矿山井下采空区岩层11的附近，每个监测点通过Zigbee无线自组网协议组成无线数据传输网络实现每个监测点数据的传输功能，当岩层发生形态变化时，通过微地震地声监测仪内部的MCU微控制器4以及特定智能算法对监测的声波信号进行智能分析计算，分析出矿山井下采空区岩层11形变的程度和位置，同时通过多个监测点的联合计算分析出岩层形变的大致范围，实现矿山井下采空区岩层11形变监测的智能化，大幅度提高矿山井下采空区岩层11形变监测的可靠性和准确度。
【主权项】
1.一种微地震地声监测仪，其特征在于:包括外壳(I )、声音传感器(2)、功率放大器(3)、MCU微控制器(4)、无线信号传输电路(5)、电源(6)、蓄电池(7)、电池管理电路(8)以及印制电路板(9)，所述印制电路板(9)通过螺丝固定在外壳(I)的底部，所述声音传感器(2)、功率放大器(3)、MCU微控制器(4)、无线信号传输电路(5)、电源(6)以及电池管理电路(8)焊接于印刷电路板9上，蓄电池(7)通过电池固定盒固定在印制电路板(9)上;声音传感器(2)与功率放大器(3)连接，功率放大器连接MCU微控制器，MCU微控制器连接无线信号传输电路，电源(6 )连接声音传感器(2 )、功率放大器(3 )、iCU微控制器(4 )、无线信号传输电路(5 )和电池管理电路(8)，电池管理电路(8)与蓄电池(7)连接。2.根据权利要求1所述的一种微地震地声监测仪，其特征在于:所述声音传感器(2)采用4522P型双电容全指向驻极体电容咪头；所述功率放大器(3)采用采用美国TexasInstruments公司的LM386型低电压功率放大器，LM386型低电压功率放大器的第3脚连接4522P型双电容咪头的正极，LM386型低电压功率放大器的第I脚、第5脚、第7脚、第8脚焊接由电阻和电容组成的滤波器，实现信号噪声的滤除；所述MCU微控制器(4)采用ST公司的STM32F103芯片，内置FLASH和SRAM并集成有ADC模数转化器，所述MCU微控制器(4)的ADC模数转换器接口 STM32F103的第14脚连接功率放大器(3)的第5脚，实现模拟信号与数字信号的转换;所述无线信号传输电路5采用美国Digi Internat1nal公司的XBee-PRO (S2)模组，所述XBee-PRO (S2)模组采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信协议且内部集成控制器，XBee-PRO (S2)模组自带无线天线，具有UART通信接口，所述无线信号传输电路(5 )的UART通信接口连接至MCU微控制器(4 )的UART引脚，实现MCU微控制器(4 )与无线信号传输电路(5)的通信功能;所述蓄电池(7)采用型号为26650磷酸铁锂蓄电池，输出的额定电压为3.3V;所述电源(6)的输入由蓄电池(7)提供，电源(6)分成二级电压转换，第一级采用集成电路芯片LM2731实现3V转5V电压，第二级采用集成电路芯片TP54231实现5V转.3.3V电压，电源(6)的5V电源提供给声音传感器(2)、功率放大器(3 )和无线信号传输电路(5)，电源(6)的3.3V电源提供给MCU微控制器(4)，所述电池管理电路(8)采用型号为CN3705多类型电池充电管理集成电路，实现对蓄电池(7)的充放电管理，所述电池管理电路(8)对外设置有接线端子，实现蓄电池(7)从外部充电。
【专利摘要】本发明提供一种微地震地声监测仪，包括外壳、声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路、电源、蓄电池、电池管理电路以及印制电路板，印制电路板通过螺丝固定在外壳的底部，其它元器件固定在印刷电路板上，声音传感器与功率放大器连接，功率放大器连接MCU微控制器，MCU微控制器连接无线信号传输电路，电源连接声音传感器、功率放大器、MCU微控制器、无线信号传输电路和电池管理电路，电池管理电路与蓄电池连接；本发明采用无线电传输信号、内置蓄电池以及多点监测、无线自组网和智能联合计算，提高了监测信号的准确度，降低了监测信号的干扰，大幅度提高了监测系统的可靠性，实现了矿山井下岩层形变监测的数字化和智能化。
【IPC分类】G01H17/00, G08C17/02
【公开号】CN105628181
【申请号】CN201510989263
【发明人】王爱莲, 郭晓红, 高劲松, 刘春莲, 伍伟丽
【申请人】太原理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月28日