本发明涉及煤矿安全生产技术领域，具体为一种自供电的矿井瓦斯浓度检测装置。
背景技术：
矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。因此，对矿井中瓦斯浓度的实时检测意义重大，可以降低瓦斯对工作人员的伤害。但是传统的瓦斯浓度检测装置一般都是采用电池供电或者直接从地面取电方式供电。电池供电方式需要定期更换电池，容易出现装置供电不足而导致失效问题；地面取电方式需要布置电源线，成本高，装置安装不方便，也不安全。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种自供电的矿井瓦斯浓度检测装置；采用自供电技术，解决传统装置需要经常更换电池或取电不方便的问题。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：一种自供电的矿井瓦斯浓度检测装置，包括自供电模块，瓦斯传感器，微控制器，zigbee模块，所述的自供电模块包括压电陶瓷，能量收集单元，锂电池充电管理单元，备用锂电池，所述的自供电模块、瓦斯传感器、zigbee模块分别与微控制器电气连接，所述的瓦斯传感器、zigbee模块分别与自供电模块电气连接。
所述的压电陶瓷采用pzt陶瓷发电片自发电。
所述的能量收集单元采用凌力尔特ltc3588-2型号，收集压电陶瓷产生的微弱能量。
所述的锂电池充电管理单元采用凌力尔特ltc4071型号。
所述的瓦斯传感器采用gjc4型mjc4/3.0l型号传感器，用于检测矿井瓦斯浓度的大小。
所述的微控制器采用德州仪器msp430c1111。
所述的zigbee模块采用2.4g的cc2530解决方案。
有益效果：
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：本发明利用井下工作环境的特点，采用压电陶瓷获取矿井环境中机械振动能量并进行能量的存储和利用，实现装置的自供电，使装置可以长期稳定地运行在矿井复杂环境中，解决了矿井瓦斯浓度检测装置取电不方便，电池长期供电容易断电的问题，zigbee建立的无线局域网实现瓦斯浓度数据的回传共享，提高了矿井瓦斯浓度检测的可靠性。
附图说明
图1是系统的整体框图
在图1中：1、压电陶瓷，2、能量收集单元，3、瓦斯传感器，4、微控制器，5、锂电池充电管理单元，6、自供电模块，7、备用锂电池，8、zigbee模块。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
一种自供电的矿井瓦斯浓度检测装置，包括自供电模块(6)，瓦斯传感器(3)，微控制器(4)，zigbee模块(8)，所述的自供电模块(6)包括压电陶瓷(1)，能量收集单元(2)，锂电池充电管理单元(5)，备用锂电池(7)，所述的自供电模块(6)、瓦斯传感器(3)、zigbee模块(8)分别与微控制器(4)电气连接，所述的瓦斯传感器(3)、zigbee模块(8)分别与自供电模块(6)电气连接。
所述的压电陶瓷(1)采用pzt陶瓷发电片自发电。
所述的能量收集单元(2)采用凌力尔特ltc3588-2型号，收集压电陶瓷产生的微弱能量。
所述的锂电池充电管理单元(5)采用凌力尔特ltc4071型号。
所述的瓦斯传感器(3)采用gjc4型mjc4/3.0l传感器，用于检测矿井瓦斯浓度的大小。
所述的微控制器(4)采用德州仪器msp430c1111。
所述的zigbee模块(8)采用2.4g的cc2530解决方案。
压电陶瓷(1)通过与矿井环境中的机械振动发生共振，产生正压电效应，向能量收集单元(2)输送微弱的交流电，能量收集单元(2)对能量进行储存，当能量储存到阈值时，能量收集单元(2)会将能量的一部分给微控制器(4)、瓦斯传感器(3)、zigbee模块(8)使用，另一部分给锂电池充电管理单元(5)存储，锂电池充电管理单元(5)会将能量收集单元(2)多余的能量存储在备用锂电池(7)中，当能量收集单元(2)能量不足以维持负载正常工作时，备用锂电池(7)会通过能量收集单元(2)向负载提供能量。从而克服传统矿井瓦斯浓度检测装置只靠电池供电或向地面取电的弊端。当系统供电正常时，微控制器(4)会读取瓦斯传感器(3)的瓦斯浓度数据，并将数据通过zigbee模块(8)上传至地面上位机，实时监控。
于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。