一种矿用智能喷雾降尘装置的制作方法

本实用新型涉及矿井安全领域，特别涉及一种矿用智能喷雾降尘装置。

背景技术：

煤井内的粉尘浓度较高会严重影响到作业工人的健康，导致尘肺病的发生，同时，矿尘自燃也与矿井内的粉尘浓度有关，自燃严重则可能引发重大爆炸事故，因此，降尘一直是煤炭开采过程中一个不可忽视的因素。

现有的降尘方法和降尘设备由于参数设置不合理或者配置不齐全导致降尘效率不高，同时，国内的降尘配置单一，降尘的效果不显著，存在各种弊端。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、降尘效果好的矿用智能喷雾降尘装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种矿用智能喷雾降尘装置，包括传感器检测单元、主控单元、存储单元、开关量输出模块、通信模块、显示屏、继电器、电磁球阀、喷淋管线和电源模块，所述电源模块为整个装置提供工作电源，传感器检测单元的输出端与主控单元相连，存储单元、显示屏与主控单元相连，主控单元依次经开关量输出模块、继电器、电磁球阀与喷淋管线连接，所述主控单元通过通信模块与上位机相连。

上述矿用智能喷雾降尘装置，所述传感器检测单元包括红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块，红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块的信号输出端与主控单元相连。

上述矿用智能喷雾降尘装置，所述红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块分别采用红外传感器、声控传感器、粉尘传感器、温度传感器、触控传感器和烟雾传感器。

上述矿用智能喷雾降尘装置，所述主控单元包括主控制器、开关量输入模块、频率量输入模块、协处理器、多路选择器、电流量输入模块和I-V变换模块，所述开关量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，开关量输入模块的输出端经光电耦合器与主控制器相连，频率量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，频率量输入模块的输出端与协处理器的输入端相连，协处理器的输出端与多路选择器的输入端相连，多路选择器的输出端与主控制器相连，电流量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，电流量输入模块的输出端经I-V变换模块与主控制器相连。

上述矿用智能喷雾降尘装置，所述主控单元还包括报警模块，报警模块与主控制器相连。

上述矿用智能喷雾降尘装置，还包括遥控器，所述遥控器与主控制器相连。

上述矿用智能喷雾降尘装置，所述主控制器采用STM32F103RBT6。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型设有传感器检测单元，传感器检测单元实时监测红外、声控、粉尘浓度、触控、烟雾信号，并将信号送入主控制器，主控制器根据传感器检测单元采集的信号，输出相应的控制信号，控制电磁球阀的工作状态，从而控制矿用智能喷雾降尘装置的自动喷洒方式，可灵活应对矿井内各种场景，且降尘效果好。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为图1中频率量输入模块和协处理器的电路图。

图3为图1中多路选择器的电路图。

图4为图1中粉尘检测模块的电路图。

图5为图1中主控制器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种矿用智能喷雾降尘装置，包括传感器检测单元、主控单元、存储单元、开关量输出模块、通信模块、显示屏、继电器、电磁球阀、喷淋管线、报警模块、遥控器和电源模块，所述电源模块为整个装置提供工作电源，传感器检测单元的输出端与主控单元相连，存储单元、显示屏、报警模块与主控单元相连，遥控器与主控制器相连，可设置参数和远程遥控；主控单元依次经开关量输出模块、继电器、电磁球阀与喷淋管线连接，控制喷雾降尘的方式；所述主控单元通过通信模块与上位机相连。

所述传感器检测单元包括红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块，红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块的信号输出端与主控单元相连。所述红外检测模块、声控检测模块、粉尘检测模块、温度检测模块、触控检测模块和烟雾检测模块分别采用红外传感器、声控传感器、粉尘传感器、温度传感器、触控传感器和烟雾传感器。传感器检测单元中各路检测模块有开关量和频率量两种接口。

所述主控单元包括主控制器、开关量输入模块、频率量输入模块、协处理器、多路选择器、电流量输入模块和I-V变换模块，所述开关量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，开关量输入模块的输出端经光电耦合器与主控制器相连，光电耦合器选取TLP281-4芯片；频率量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，频率量输入模块的输出端与协处理器的输入端相连，协处理器的输出端与多路选择器的输入端相连，多路选择器的输出端与主控制器相连，协处理器处理频率量输入，起到节约主控制器的系统资源的作用；电流量输入模块的输入端与传感器检测单元相连，电流量输入模块的输出端经I-V变换模块与主控制器相连。I-V变换模块将电流信号转化为电压信号。

本实用新型的工作原理如下：本装置包含粉尘浓度控制式、触控式、光控式、声控式、烟雾温控式五种自动喷洒方式。粉尘传感器实时在线监测矿井内的粉尘浓度值，主控制器接收来自粉尘传感器的浓度信号，并对该信号进行处理和分析，当信号值高于主控制器设定值时，主控器输出开阀信号驱动继电器控制电磁球阀开启，喷淋管线实行喷洒动作，当信号值低于主控制器设定值，该装置自动转入延时喷洒阶段，当延时喷洒执行结束后，主控制器输出电磁球阀关闭信号，喷洒结束；在喷洒停止状态下，声控传感器有信号输入时，如矿井内有爆破作业，主控器输出开阀信号驱动继电器控制电磁球阀开启，喷淋管线实行喷洒动作，当此时声控传感器无信号输入时，该装置自动转入延时喷洒阶段，当延时喷洒执行结束后，主控制器输出电磁球阀关闭信号，喷洒结束；在喷洒过程中，当红外传感器检测到有人通过时会有信号输入到主控单元，主控制器输出电磁球阀关闭信号，喷洒结束，当红外传感器无信号输入时，喷淋管线延时6秒继续喷洒；在喷洒停止状态下，当温度传感器或烟雾传感器检测到大于3秒的信号并输入给主控制箱，主控制箱判断当前矿井内有过温或自燃现象，主控器输出开阀信号驱动继电器控制电磁球阀开启，喷淋管线实行喷洒动作直到无输出信号；在喷洒停止状态下，当触控传感器有大于3秒的信号输入到主控制器时，主控制器判断有煤炭转运，主控器输出开阀信号驱动继电器控制电磁球阀开启，喷淋管线实行喷洒动作直到无输出信号。

如图2所示，本实用新型选取STC15W404S单片机作为协处理器的主控芯片，电阻R1和电阻R2及其其它电器件组成分压电路对输入的频率信号进行分压；单片机通过定时器采集输入信号的频率值，计算出信号频率值后，通过串口输出，送入多路选择器。

如图3所示，多路选择器选用CD4051作为多路模拟开关， A、B、C端为8路模拟输入端口；X0-X5口接TXD51_1到TXD51_6共 6路串口信号，单片机STM32F103RBT6对PB0-PB2进行配置，选通TXD51_1到TXD51_6中一路串口信号输出至PA3口，单片机PA3口接收该串口信号，读取对应频率值。

如图4所示，粉尘传感器上电后，风机启动，粉尘测量腔内吸入粉尘，激光发射头提供测量腔内的光源，激光接收器接收测量腔内的光强信号通过信号放大模块处理后发送给控制器，经过控制器的滤波处理后在显示器显示出来，并通过信号输出模块输出。

如图5所示，本实用新型选取STM32F103RBT6芯片作为主控制器，PA3口接收来自粉尘传感器的光电信号；PA8口通过PWM的方式接收来自频率量输入模块传输过来的信号；OSC_IN口和OSC_OUT口分别接复位电路两端；PC8-PC12接显示屏和报警模块的警示灯提供粉尘显示和报警；VBAT口、VDD_1口、VDD_2口、VDD_3口、VDD_4口、VDDA口并联接电源VCC；VSS_1口、VSS_2口、VSS_3口、VSS_4口、VSSA口并联接地；STM32F103RBT6芯片通过采样端口，实时采集粉尘浓度信号，并将粉尘浓度值在数码管上实时显示。