一种带通讯管理功能的本安电源的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿设备技术领域，特别涉及一种带通讯管理功能的本安电源。


背景技术：

2.在煤矿井下作业中，通常会使用各种各样的电气设备，这些电气设备使用的电力都由地面伸入井下的电缆供应。由于井下巷道很多也很长，而且各种电气设备的用电需求也不一样，因此需要将地面引入的电源进行交直流转换、以及电压转换等处理，这就是井下电源的作用。
3.虽然井下使用的电源要求本质安全，即本安电源，但是电源本身或者用电设备难免会发生威胁井下环境安全的事故。当这些事故发生时，需要第一时间切断电源供应来消除事故进一步发展的趋势。但是，井下的电源很多，且非常分散，在事故现场断电的效率显然不够高，因此有必要提供一种具有通讯管理功能的本安电源，采用远程的方式控制电源工作状态。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种带通讯管理功能的本安电源，用以解决现有技术中在事故现场断电效率低下的问题。
5.本实用新型实施例提供了一种带通讯管理功能的本安电源，包括：隔爆外壳；
6.隔爆外壳内部设置有电源板和通讯板，隔爆外壳的外侧面上设置有天线，天线与通讯板电连接；
7.电源板上具有本安电源电路和继电器，继电器与本安电源电路的输出端电连接，通讯板接收天线传输的信号，并根据该信号控制继电器的工作状态。
8.在一种可能的实现方式中，通讯板上可以具有依次电连接的信号调理电路、a/d转换电路、控制器和驱动电路，驱动电路的输出端与继电器的控制端电连接。
9.在一种可能的实现方式中，通讯板上还可以具有电源转换电路；电源转换电路的输入端与本安电源的输入电源连接，或者与本安电源电路的输出端连接，电源转换电路的输出端与信号调理电路、a/d转换电路、控制器和驱动电路分别电连接。
10.在一种可能的实现方式中，控制器可以为单片机、微控制器mcu和可编程逻辑器件plc中的一种。
11.在一种可能的实现方式中，隔爆外壳的侧面可以开设有安装孔，安装孔中设置有填充套，天线套接在填充套内部。
12.在一种可能的实现方式中，填充套可以使用橡胶制成。
13.在一种可能的实现方式中，天线的外侧面上可以开设有凹槽，填充套套接在凹槽内部。
14.在一种可能的实现方式中，隔爆外壳的内侧面上可以设置有多个第一支撑杆111，电源板设置在第一支撑杆上。
15.在一种可能的实现方式中，隔爆外壳的内侧面上可以设置有多个第二支撑杆，通讯板设置在第二支撑杆上。
16.在一种可能的实现方式中，天线可以包括：导线和保护壳，导线为螺旋形，保护壳设置在导线的外部。
17.本实用新型中的一种带通讯管理功能的本安电源，具有以下优点：
18.使用天线接收无线控制设备发送的无线控制信号，并由位于隔爆外壳内部的通讯板对无线控制信号进行处理，对本安电源的输出进行控制，实现了本安电源的远程通断控制，无需现场操作，大大提高了井下作业环境的安全。
附图说明
19.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。
20.图1为本实用新型实施例提供的一种带通讯管理功能的本安电源的外部结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的一种带通讯管理功能的本安电源的内部结构示意图；
22.图3为电源板和通讯板上的电路模块示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.现有技术中，虽然要求井下使用的所有电气设备都具有本质安全的特性，但是仍难以避免因电火花造成瓦斯爆炸事故。瓦斯爆炸的破坏性非常大，往往会造成重大人员伤亡和经济损失。一旦发生此类事故，应第一时间切断事发区域内的电源供应，避免事故影响进一步扩大。但是发生事故时，井下人员要么已经受到伤亡，要么忙于救助伤员，根本无暇顾及电源操作。而由地面上的人员下到井下来切断电源又不现实，导致事故现场仍存在安全隐患。
25.针对现有技术中的问题，本实用新型提供了一种带通讯管理功能的本安电源，该本安电源包括隔爆外壳和设置在隔爆外壳内部的电源板、通讯板。通讯板与位于隔爆外壳外部的天线电连接，以接收无线控制设备发送的控制指令，同时通讯板根据控制指令控制电源板上继电器的开闭状态，以对电源板的输出进行控制。实现井下本安电源的远程控制，提高井下管理效率。
26.图1和图2为本实用新型实施例提供的一种带通讯管理功能的本安电源的结构图，图3为通讯板和电源板上电路模块示意图。本实用新型实施例提供的一种带通讯管理功能的本安电源，包括：隔爆外壳100；
27.隔爆外壳100内部设置有电源板110和通讯板120，隔爆外壳100的外侧面上设置有天线200，天线200与通讯板120电连接；
28.电源板110上具有本安电源电路1101和继电器1102，继电器1102与本安电源电路1101的输出端电连接，通讯板120接收天线200传输的信号，并根据该信号控制继电器1102的工作状态。
29.示例性地，为了保证隔爆性能，隔爆外壳100可以使用铝合金、合金钢等材料制造。但是这些材料在提供优良隔爆性能时，也会屏蔽无线电信号，因此本实用新型实施例将天线设置在隔爆外壳100外部，以使通讯板120能够正常接收无线电信号。
30.电源板上的本安电源电路1101用于将输入电源进行交直流转换或电压转换等处理，以满足电气设备的用电需求。本安电源电路1101的输出端以及输出电源分别连接在继电器1102的输入端和输出端上，而继电器1102的控制端则与通讯板120连接，使通讯板120能够控制继电器1102的开闭状态。当继电器1102受控断开时，本安电源电路1101和输出电源之间的连接断开，因此输出电源无电源输出，确保了井下作业环境的安全。
31.在一种可能的实施例中，通讯板120上具有依次电连接的信号调理电路1201、a/d转换电路1202、控制器1203和驱动电路1204，驱动电路1204的输出端与继电器1102的控制端电连接。
32.示例性地，信号调理电路1201包括放大电路、滤波电路和限幅电路。放大电路用于将天线200接收的无线电信号进行功率放大，以便后续电路能够识别。滤波电路用于滤除功率放大后信号中的噪声和干扰，保留有用的信号。限幅电路用于对滤波后的信号进行限幅处理，防止信号幅值过大对a/d转换电路1202的工作造成不利影响。
33.a/d转换电路1202则用于对信号调理电路1201输出的模拟信号转换为数字信号，以便控制器1203能够识别。控制器1203用于对输入的数字信号形式的控制指令进行解析，并按照解析得到的指令控制继电器1102动作。例如发生事故或者需要对线路进行检修时，操作人员使用无线控制设备手机、接入局域网的计算机等发送无线电信号形式的控制指令，该无线电信号被天线200接收到，随后经过信号调理电路1201和a/d转换电路1202的处理后得到数字信号形式的控制指令，该控制指令由控制器1203获取并解析后，得到断开继电器1102的指令，则控制器1203的相应引脚输出高电平或者低电平信号，驱动电路1204响应该电平信号输出相应的电压，在该电压的作用下继电器1102被断开，使本安电源电路1101的输出被切断。
34.在一种可能的实施例中，通讯板120上还具有电源转换电路1205；电源转换电路1205的输入端与本安电源的输入电源连接，或者与本安电源电路1101的输出端连接，电源转换电路1205的输出端与信号调理电路1201、a/d转换电路1202、控制器1203和驱动电路1204分别电连接。
35.示例性地，通讯板120上的信号调理电路1201、a/d转换电路1202、控制器1203和驱动电路1204均需要电源供应才能正常工作，因此本实用新型的实施例使用电源转换电路1205将输入电源或者本安电源电路1101输出的电源转换为和各个电路匹配的电压。例如当输入电源为220v交流电或者本安电源电路1101输出24v直流电时，而信号调理电路1201和a/d转换电路1202需要使用3.3v直流电，控制器1203需要使用5v直流电，驱动电路1204需要使用12v直流电时，则电源转换电路1205将输入的220v交流电或者24v直流电转换为3.3v、
5v和12v直流电，供各个电路使用。
36.在一种可能的实施例中，控制器1203为单片机、微控制器mcu和可编程逻辑器件plc中的一种。
37.示例性地，单片机可以使用爱特梅尔(atmel)公司生产的at89c51系列单片机，微控制器mcu可以使用三菱(mitsubishi)或者西门子(siemens)公司生产的微控制器，而可编程逻辑器件plc可以使用意法半导体(stmicroelectronics)生产的stm32系列plc。
38.在一种可能的实施例中，隔爆外壳100的侧面开设有安装孔，安装孔中设置有填充套210，天线200套接在填充套210内部。
39.示例性地，隔爆外壳100的作用是即使内部发生爆炸，也能将爆炸限制在内部，而不会因为内部爆炸影响外部环境，保障井下安全。而由于天线200必须处在隔爆外壳100外部，因此需要安装孔来安装天线200。在存在安装孔的情况下，会对隔爆外壳100的隔爆性能造成不利影响，为了尽量减轻这种不利影响，使用填充套210套接在安装孔中，然后将天线200插接在填充套210内部，使天线200和安装孔之间的缝隙得到填充。
40.在本实用新型的实施例中，填充套210可以使用软质材料制成，例如橡胶或者硅胶等，可以进一步提升对缝隙的填充效果。
41.在一种可能的实施例中，天线200的外侧面上开设有凹槽，填充套210套接在凹槽内部。
42.示例性地，上述实施例中天线200和填充套210之间依靠摩擦力保持稳定，仍不能提供很可靠的连接，因此本实用新型的实施例在天线200的外侧面上开设凹槽，然后填充套210的内侧面套接在凹槽内。该凹槽可以是沿天线200的周向设置一圈或者多圈，也可以仅仅是在天线200上设置多个单独的凹槽。
43.在一种可能的实施例中，隔爆外壳100的内侧面上设置有多个第一支撑杆111，电源板110设置在第一支撑杆111上。隔爆外壳100的内侧面上设置有多个第二支撑杆121，通讯板120设置在第二支撑杆121上。
44.在一种可能的实施例中，天线200包括导线和保护壳，导线为螺旋形，保护壳设置在导线的外部。
45.示例性地，保护壳可以使用玻璃钢制成，玻璃钢是由玻璃纤维强化后的塑料，其具有电磁波穿透率良好的特点，因此大量应用在天线罩中。本实用新型的实施例中，保护壳可以为空心结构，导线被罩设在保护壳内部，或者保护壳也可以紧密包裹在导线外部。
46.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
47.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。