技术领域本发明属于煤岩界面识别的技术领域，具体涉及一种无线无源煤岩界面识别装置。
背景技术：
可靠的煤岩界面识别系统在经济效益和安全作业两方面都具有重要的研究意义，它能使采煤机拥有自动追踪煤岩界面的能力，不仅有助于引导煤矿井下采煤自动化，减轻设备如刮板输送机的磨损，减少设备维修量和停机时间，延长机器寿命，提高生产效益，还能减少那些在洗煤过程中必须除去的矸石﹑灰粉和硫的含量，提高煤炭质量，另一方面，它有助于减少高瓦斯矿瓦斯爆炸等恶性事故，使作业人员远离危险工作面，改善作业环境，保障工人安全，对煤炭工业的可持续发展有很大的促进作用。传统的截割力测试技术是通过在滚筒截齿上安装测力传感器，测量釆煤过程中作用在滚筒截齿上力的大小来获取滚筒当前的截割状态，截割载荷是一种非周期信号，表现出的非线性动力学行为具有混沌特性，用此方法实现煤岩识别需要包括大容量数据存储设备、采煤机电气控制设备、安全型振动加速度传感器、力传感器、通信数据传输线、采煤机机载有线电源和嵌入式计算机，再通过串口通信模块实现同采煤机的通信。利用传统方法进行煤岩识别时，将拾振点分别安装于采煤机机身和顶、底板上，通过有线信号连接和机载有线供电，在模拟试验台上研究了截割力在滚筒截割不同介质时的变化规律。但是，该方法通过有线的方法实现相关功能模块的电源供给、采集信号的传输，而采煤机滚筒强旋转，高冲击的工作特点决定了常规有线信号传输及机载有线供电模式不能有效的适应当前井下生产设备日趋高速化、自动化和智能化，无法最大程度上实现工作面无人化的要求。
技术实现要素：
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种将所有器件集成在一起、可同时进行多参量测量、且可进行自供电的无线无源煤岩界面识别装置。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种无线无源煤岩界面识别装置，包括壳体和底座，壳体固定安装在底座上，壳体内设有压力传感器、传感器组、俘能器、电路板、金属连杆和预压弹簧，所述压力传感器设置在所述底座上，所述俘能器位于所述压力传感器的上方，所述金属连杆呈T型，T型金属连杆的横杆的顶部与所述俘能器的顶部接触，T型金属连杆的竖杆穿过开孔伸出所述壳体外，所述开孔位于所述壳体上，所述预压弹簧套设在所述金属连杆位于所述壳体内的竖杆上，所述压力传感器、所述传感器组分别与所述电路板电气连接，所述电路板通过无线网络与外部监控中心相连。所述电路板上设有能量管理电路、传感器信号采集电路、信号处理电路和无线数据传输电路，传感器信号采集电路的输入端分别与压力传感器和传感器组相连，传感器信号采集电路的输出端与信号处理电路的输入端相连，信号处理电路的输出端与无线数据传输电路的输入端相连，能量管理电路均分别给传感器信号采集电路、信号处理电路和无线数据传输电路进行供电，俘能器的输出端与能量管理电路的输入端相连。所述金属连杆设有挖空部，所述传感器组和电路板均设置在金属连杆的挖空部内。所述底座上设有固定杆和卡座，压力传感器固定安装在固定杆与卡座之间，俘能器通过固定杆安装在压力传感器的上方。所述传感器组包括振动传感器、应力传感器、声音传感器、角速度传感器。所述无线数据传输电路的输出端与监控中心连接。所述无线数据传输电路通过天线与监控中心连接。所述壳体通过螺钉安装在底座上。本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、本发明一种无线无源煤岩界面识别装置，包括壳体和底座，壳体固定安装在底座上，壳体内设有压力传感器、传感器组、俘能器、电路板、金属连杆和预压弹簧，电路板通过无线网络与外部监控中心相连；本发明将压力传感器、传感器组、俘能器、电路板、金属连杆和预压弹簧集成在一体，实现了基于煤岩界面识别传感系统的微型化集成制造，当伸出壳体外的金属连杆受到外力作用后对俘能器产生压力，由于材料的压电效应，俘能器把机械能转化为电能，通过电路板上的能量管理电路进行电能收集、管理、输出，实现装置的无源自供电，通过无线网络将多参量传感器所测得信息传输到外部监控中心，实现对采煤机的实时监控。整个装置不仅降低了系统的功耗和体积，且安装方便、便于工人维护。2、本发明电路板上设有能量管理电路、传感器信号采集电路、信号处理电路和无线数据传输电路；当金属连杆收到外力作用后对俘能器产生压力，俘能器把机械能转化为电能，能量管理电路将浮能器产生的电能进行收集并为传感器信号采集电路、信号处理电路和无线数据传输电路进行供电，传感器信号采集电路将压力传感器和传感器组的信号传输到信号处理电路，信号处理电路经过处理后将信号传输到无线数据传输电路，无线数据传输电路通过天线将信号传输到后台监控中心，实现对整个装置的控制。附图说明下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的电路板结构示意图；图中：1为壳体，2为底座，3为压力传感器，4为传感器组，5为俘能器，6为电路板，7为金属连杆，8为预压弹簧，9为开孔，10为挖空部，11为能量管理电路，12为传感器信号采集电路，13为信号处理电路，14为无线数据传输电路，15为固定杆，16为卡座，17为监控中心。具体实施方式如图1所示，一种无线无源煤岩界面识别装置，包括壳体1和底座2，壳体1固定安装在底座2上，壳体1内设有压力传感器3、传感器组4、俘能器5、电路板6、金属连杆7和预压弹簧8，所述金属连杆7设有挖空部10，所述传感器组4和电路板6均设置在金属连杆7的挖空部10内，节省了使用空间，所述压力传感器3设置在所述底座2上，所述俘能器5位于所述压力传感器3的上方，所述金属连杆7呈T型，T型金属连杆7的横杆的顶部与所述俘能器5的顶部接触，T型金属连杆7的竖杆穿过开孔9伸出所述壳体1外，所述开孔9位于所述壳体1上，所述预压弹簧8套设在所述金属连杆7位于所述壳体1内的竖杆上，所述压力传感器3、所述传感器组4分别与所述电路板6电气连接，所述电路板6通过无线网络与外部监控中心17相连。具体地，所述金属连杆7可设有挖空部10，所述挖空部10可设置在T型金属连杆7的横杆部，所述传感器组4和电路板6均设置在金属连杆7的挖空部10内。本发明将压力传感器3、传感器组4、俘能器5、电路板6、金属连杆7和预压弹簧8集成在一体，实现了基于煤岩界面识别传感系统的微型化集成制造，当伸出壳体外的金属连杆7受到外力作用后对俘能器5产生压力，由于材料的压电效应，俘能器5把机械能转化为电能，通过电路板6上的能量管理电路11进行电能收集管理，实现了对装置的无源自供电，电路板6通过无线网络将压力传感器3、传感器组4所测得信息传输到外部监控中心17，实现对装置的实时监控，整个装置不仅降低了系统的功耗和体积，且安装方便、便于工人维护。如图2所示，所述电路板6上设有能量管理电路11、传感器信号采集电路12、信号处理电路13和无线数据传输电路14，传感器信号采集电路12的输入端分别与压力传感器3和传感器组4相连，传感器信号采集电路12的输出端与信号处理电路13的输入端相连，信号处理电路13的输出端与无线数据传输电路14的输入端相连，能量管理电路11均分别给传感器信号采集电路12、信号处理电路13和无线数据传输电路14进行供电，俘能器5的输出端与能量管理电路11的输入端相连，所述无线数据传输电路14的输出端与监控中心17连接，所述无线数据传输电路14通过天线与监控中心17连接；具体地，当金属连杆7受到外力作用后对俘能器5产生压力，俘能器5把机械能转化为电能，能量管理电路11将浮能器5产生的电能进行收集并为传感器信号采集电路12、信号处理电路和无线数据传输电路进行供电，传感器信号采集电路将压力传感器和传感器组的信号传输到信号处理电路13，信号处理电路13经过处理后将信号传输到无线数据传输电路14，无线数据传输电路14通过天线将信号传输到后台监控中心17，实现对整个装置的控制。所述底座2上设有固定杆15和卡座16，压力传感器3固定安装在固定杆15与卡座16之间，俘能器5通过固定杆15安装在压力传感器3的上方，压力传感器3和俘能器5均呈圆环状，压力传感器3套设在固定杆15上并与卡座16卡接，俘能器5套设在固定杆15上。所述固定杆15竖直设置在所述底座2上，所述连接杆5上开有第一竖直通孔，所述底座上开有第二竖直通孔，所述第一竖直通孔、所述第二竖直通孔和所述挖空部10相连通，所述与无线数据传输电路14连接的天线依次穿过第一竖直通孔、第二竖直通孔后将信号传输到后台监控中心17。所述传感器组4还包括振动传感器、应力传感器、声音传感器、角速度传感器。所述壳体1通过螺钉安装在底座2上，通过调节壳体1与底座2的螺钉可以调节预压弹簧8的预压力大小，壳体1内部填充环氧树脂、聚酰胺树脂材料灌封，以起到敏感元件保护及抗震缓冲的作用。本发明将传感器、俘能器和无线数据传输模块集成一体，不仅降低了系统的功耗和体积，且安装方便、便于工人维护，通过无线数据传输模块实现信号的无线传输，保证了监控中心能够实时监控煤岩界面识别装置的工作状态，具有突出的实质性特点和显著的进步；上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，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。