一种基于环境空气质量自动监测的通风系统的制作方法

1.本技术涉及采矿作业的技术领域，特别涉及一种基于环境空气质量自动监测的通风系统。


背景技术：

2.在矿石地下开采及其它地下工程施工时，独头掘进作业是常见的工作，目前在大多数情况下，均采用炸药爆破手段破岩，由此产生的爆破烟尘及一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体。
3.采矿作业人员在进行采矿作业时，爆破烟尘及一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体首先是对会对采矿作业人员身心健康产生很大危害，其次是过大的粉尘浓度影响了作业人员的视线，产生作业安全隐患。


技术实现要素：

4.为了降低采矿作业的安全隐患，本技术提供了一种基于环境空气质量自动监测的通风系统。
5.一种基于环境空气质量自动监测的通风系统，包括用于通风的风机m；
6.用于启停所述风机m的启动器，所述启动器的进线端连接有驱动电源，所述启动器的出线端与所述风机m连接；
7.用于控制所述启动器进线端和出线端的导通状态的控制模块，所述控制模块的输出端与所述启动器的控制端连接；
8.用于实时检测并输出空气中氧气含量值的氧气检测模块，所述氧气检测模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；
9.所述控制模块还用于接收所述氧气含量值，并在所述氧气含量值低于预设氧气阈值时输出用于控制所述启动器进线端和出线端导通的第一通风信号。
10.通过采用上述技术方案，在采矿作业时，通过采集作业环境中氧气的含量，在氧气浓度低时，自动启动风机m进行辅助通风，从而降低因氧气不足而造成的作业人员缺氧的风险。
11.可选的，所述控制模块包括第一控制单元、第一电阻器r1、开关管q和中间继电器ka；
12.所述第一控制单元的输入端用于接收所述氧气含量值，用于在所述氧气含量值低于预设氧气阈值时输出第一控制信号；所述第一控制单元的输出端与所述开关管q的控制端连接，所述开关管q的输入端与所述第一电阻器r1连接，所述第一电阻器r1的另一端连接有控制电源vcc，所述开关管q的输出端与所述中间继电器ka线圈的一端连接，所述中间继电器ka线圈的另一端接地；
13.所述中间继电器ka常开触点与所述控制模块的输出端连接。
14.通过采用上述技术方案，当空气中氧气含量值低于预设氧气阈值时，第一控制单
元输出第一控制信号，从而使得开关管q导通，中间继电器ka的线圈得电，使的中间继电器ka的常开触点闭合。
15.可选的，所述控制模块还包括第二控制单元、第二电阻器r2、第一二极管d1和第二二极管d2；
16.所述第二控制单元的输入端与用于实时检测并输出空气中毒害气体含量值的毒害气体检测模块连接，用于在所述毒害气体含量值高于预设毒害气体阈值时输出第二控制信号；
17.所述第一控制单元的输出端与所述第一二极管d1的阳极连接，所述第二控制单元的输出端与所述第二二极管d2的阳极连接；
18.所述第一二极管d1的阴极、所述第二二极管d2的阴极和所述第二电阻器r2的一端连接，且共同与所述开关管q的控制端连接；
19.所述第二电阻器r2的另一端接地。
20.通过采用上述技术方案，当空气中毒害气体含量值高于预设氧气阈值时，第二控制单元输出第二控制信号，从而使得开关管q导通，中间继电器ka的线圈得电，使的中间继电器ka的常开触点闭合。
21.可选的，所述控制模块还包括第三控制单元和第三二极管d3；
22.所述第三控制单元的输入端与用于实时检测并输出空气中可吸入颗粒物含量值的可吸入颗粒物检测模块连接，用于在所述可吸入颗粒物含量值高于预设可吸入颗粒物阈值时输出第三控制信号；
23.所述第三控制单元的输出端与所述第三二极管d3的阳极连接，所述第三二极管d3的阴极与所述开关管q的控制端连接。
24.通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，当空气中可吸入颗粒物含量值高于预设氧气阈值时，第三控制单元输出第三控制信号，从而使得开关管q导通，中间继电器ka的线圈得电，使的中间继电器ka的常开触点闭合。
25.可选的，所述第一控制单元包括第一基准电路和第一运算电路；
26.所述第一运算电路的输入端与所述第一控制单元的输入端连接，所述第一运算电路的输出端与所述第一控制单元的输出端连接，所述第一运算电路的基准端与用于输出基准电压值的所述第一基准电路连接。
27.通过采用上述技术方案，第一基准电路能够输出基准电压，基准电压作为预设氧气阈值，第一运算电路通过依据基准电压与氧气含量值的大小关系来输出第一控制信号。
28.可选的，所述第一基准电路包括基准源芯片u、第三电阻器r3、第四电阻器r4、第五电阻器r5和第一电容器c1；
29.所述第三电阻器r3的一端连接有第一电源vcc1，另一端与所述第四电阻器r4一端连接，所述第四电阻器r4的另一端分别与所述第五电阻器r5的一端和所述基准源芯片u的基准端连接，所述第五电阻器r5的另一端接地；
30.所述基准源芯片u的阴极端与所述第四电阻器r4的一端连接，用于输出基准电压值，所述基准源芯片u的阳极端接地；
31.所述第一电容器c1的一端接地，另一端与所述基准源芯片u的阴极端连接。
32.通过采用上述技术方案，基准源芯片u通过采集基准端的电压值与自身内部的预
设基准电压值比较，从而在基准芯片u的输出端能够输出稳定且可调的基准电压。
33.可选的，所述第一运算电路包括运算放大器a和第六电阻器r6；
34.所述运算放大器a的同相输入端与所述第一基准电路的输出端连接，所述运算放大器的反向输入端与所述第一运算电路的输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述第六电阻器r6连接，所述第六电阻器r6的另一端与所述第一运算电路的输出端连接。
35.通过采用上述技术方案，当运算放大器a的同相输入端的电压大于反向输入端时，即基准电压大于氧气检测模块输出的电压时，表明空气中氧气含量小于预设氧气阈值，从而运算放大器a的输出端输出第一控制信号。
36.可选的，所述控制模块还包括时控开关，所述时控开关的输入端与所述驱动电源连接，所述时控开关的输出端与所述启动器的控制端连接。
37.通过采用上述技术方案，设置时控开关能够根据采场或独头巷道的工作时段提前启动风机m进行通风。
38.可选的，所述通风系统还包括显示模块，所述显示模块分别与所述氧气检测模块、所述毒害气体检测模块和所述可吸入颗粒物检测模块连接，用于接收并显示所述氧气含量值，所述毒害气体含量值和所述可吸入颗粒物含量值。
39.通过采用上述技术方案，便于直观了解采场和/或独头巷的空气质量情况。
40.可选的，所述显示模块包括模数转换器芯片，所述模数转换器芯片分别与所述氧气检测模块、所述毒害气体检测模块和所述可吸入颗粒物检测模块连接；
41.运算处理芯片，所述运算处理芯片与所述模数转换器芯片连接；
42.显示器，所述显示器与所述运算处理芯片连接。
43.综上所述，本技术至少包括以下有益效果：
44.1.设置控制模块的目的是，在采矿作业时，通过在作业环境中实时采集的氧气含量、毒害气体含量和可吸入颗粒物含量，控制模块控制启动器启停风机m，从而降低采矿作业的安全隐患。
45.2.设置时控开关的目的是，能够根据采场或独头巷道的工作时段提前启动风机m进行通风。
46.3.设置显示模块的目的是，便于作业人员直观了解采场和/或独头巷的空气质量情况。
附图说明
47.图1是本技术基于环境空气质量自动监测的通风系统的电路结构示意图；
48.图2是本技术控制模块的电路结构示意图；
49.图3是本技术第一控制单元的电路结构示意图；
50.图4是本技术第二控制单元的电路结构示意图；
51.图5是本技术显示模块的结构框图。
52.附图标记说明：100、控制模块；110、第一控制单元；111、第一基准电路；112、第一运算电路；120、第二控制单元；130、第三控制单元；140、时控开关；200、氧气检测模块；300、毒害气体检测模块；400、可吸入颗粒物检测模块；500、显示模块；510、模数转换芯片；520、运算处理芯片；530、显示器。
具体实施方式
53.本技术结合附图1-附图5为例进一步进行详细说明。
54.本技术公布了一种基于环境空气质量自动监测的通风系统，作为基于环境空气质量自动监测的通风系统的一种实施方式，如附图1和附图2所示，包括用于通风的风机m；用于启停风机m的启动器，启动器采用交流接触器km，交流接触器km主触头进线端通过断路器qs驱动电源连接，交流接触器km主触头的出线端通过热继电器fr与风机m连接；用于控制交流接触器km主触头进线端和出线端的导通状态的控制模块100，控制模块100的输出端与交流接触器km线圈的一端连接，交流接触器km线圈的另一端与零线连接；用于实时检测并输出空气中氧气含量值的氧气检测模块200，氧气检测模块200的输出端与控制模块100的输入端连接；控制模块100还用于接收氧气含量值，并在氧气含量值低于预设氧气阈值时输出用于控制启动器进线端和出线端导通的第一通风信号。本实施方式中，氧气检测模块200的采用氧气传感器。
55.如附图2所示，作为控制模块100的一种实施方式，控制模块100包括第一控制单元110、第一电阻器r1、开关管q和中间继电器ka；其中，开关管q采用npn型三极管
56.第一控制单元110的输入端用于接收氧气含量值，用于在氧气含量值低于预设氧气阈值时输出第一控制信号；第一控制单元110的输出端与开关管q的基极连接，开关管q的集电极与第一电阻器r1连接，第一电阻器r1的另一端连接有控制电源vcc，开关管q发射极与中间继电器ka线圈的一端连接，中间继电器ka线圈的另一端接地；中间继电器ka常开触点的一端与火线连接，中间继电器ka常开触点的另一端与控制模块100的输出端连接。
57.需要说明的是，在其他实施方式中，开关管q还可以采用pnp型三极管、nmos管或pmos管。
58.如附图3所示，作为第一控制单元110的一种实施方式，第一控制单元110包括第一基准电路111和第一运算电路112；第一运算电路112的输入端与第一控制单元110的输入端连接，第一运算电路112的输出端与第一控制单元110的输出端连接，第一运算电路112的基准端与用于输出基准电压值的第一基准电路111连接。
59.作为第一基准电路111的一种实施方式，第一基准电路111包括基准源芯片u、第三电阻器r3、第四电阻器r4、第五电阻器r5和第一电容器c1；其中，基准源芯片u采用tl431，第三电阻器r3的一端连接有第一电源vcc1，另一端与第四电阻器r4一端连接，第四电阻器r4的另一端分别与第五电阻器r5的一端和基准源芯片u的基准端连接，第五电阻器r5的另一端接地；基准源芯片u的阴极端与第四电阻器r4的一端连接，用于输出基准电压值，基准源芯片u的阳极端接地；第一电容器c1的一端接地，另一端与基准源芯片u的阴极端连接。
60.作为第一运算电路112的一种实施方式，第一运算电路112包括运算放大器a和第六电阻器r6；其中，运算放大器a采用lm358，运算放大器a的同相输入端与第一基准电路111的输出端连接，运算放大器a的反向输入端与第一运算电路112的输入端连接，运算放大器a的输出端与第六电阻器r6连接，第六电阻器r6的另一端与第一运算电路112的输出端连接。
61.如附图2和附图4所示，作为控制模块100的进一步实施方式，控制模块100还包括第二控制单元120、第二电阻器r2、第一二极管d1和第二二极管d2；第二控制单元120的输入端与用于实时检测并输出空气中毒害气体含量值的毒害气体检测模块300连接，用于在毒害气体含量值高于预设毒害气体阈值时输出第二控制信号；第一控制单元110的输出端与
第一二极管d1的阳极连接，第二控制单元120的输出端与第二二极管d2的阳极连接；第一二极管d1的阴极、第二二极管d2的阴极和第二电阻器r2的一端连接，且共同与开关管q的控制端连接；第二电阻器r2的另一端接地。
62.如附图4所示，本实施方式中，第二控制单元120包括第二基准电路和第二运算电路；第二运算电路的输入端与第二控制单元120的输入端连接，第二运算电路的输出端与第二控制单元120的输出端连接，第二运算电路的基准端与用于输出基准电压值的第二基准电路连接。
63.其中，第二基准电路的电路结构与第一基准电路111的电路结构相同，第二运算电路的电路结构与第一运算电路112的电路结构相同，本技术在此不再赘述，第二控制单元120的与第一控制单元110的区别在于，第二控制单元120中，运算放大器a的同相输入端与第二运算电路的输入端连接，运算放大器a的反向输入端与第二运算电路的输出端连接。
64.另外，本技术中，第三控制单元130的电路结构与第二控制单元120的电路结构相同。
65.需要说明的是，本技术中第二控制单元120可以设置有都多个，多个第二控制单元120对应多个毒害气体检测模块300，其中毒害气体检测模块300可以是一氧化碳传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、硫化氢传感器以及瓦斯传感器等。
66.作为控制模块100的再进一步实施方式，控制模块100还包括第三控制单元130和第三二极管d3；第三控制单元130的输入端与用于实时检测并输出空气中可吸入颗粒物含量值的可吸入颗粒物检测模块400连接，用于在可吸入颗粒物含量值高于预设可吸入颗粒物阈值时输出第三控制信号；第三控制单元130的输出端与第三二极管d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极与开关管q的控制端连接。其中，可吸入颗粒物检测模块400可以是pm2.5传感器，也可以采用pm10传感器。
67.本实施方式中，通过第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第二电阻器r2组成或门电路，当输出第一控制信号、第二控制信号或第三控制信号时，开关管q的基极均为高电平，使得开关管q导通，中间继电器ka的线圈得电，进而使中间继电器ka的常开触点闭合。
68.如附图1所示，作为控制模块100的又一种实施方式，控制模块100还包括时控开关140，时控开关140的输入端与驱动电源连接，时控开关140的两输出端与分别连接于所述交流接触器km线圈的两端。
69.本实施方式中，时控开关140采用kg316t型时控开关140，该时控开关140能根据用户设定的时间，自动打开和关闭各种用电设备的电源，开关时间可按天循环或按周循环，每天走时误差小于0.5秒。
70.如附图5所示，为了能够直观了解采场和/或独头巷的空气质量情况，通风系统还包括显示模块500，显示模块500分别与氧气检测模块200、毒害气体检测模块300和可吸入颗粒物检测模块400连接，用于接收并显示氧气含量值，毒害气体含量值和可吸入颗粒物含量值。
71.作为显示模块500的一种实施方式，显示模块500包括模数转换器芯片，模数转换器芯片分别与氧气检测模块200、毒害气体检测模块300和可吸入颗粒物检测模块400连接；运算处理芯片520，运算处理芯片520与模数转换器芯片连接；显示器530，显示器530与运算
处理芯片520连接。
72.本实施例的实施原理为：
73.第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第二电阻器r2组成或门电路，当输出第一控制信号、第二控制信号或第三控制信号时，开关管q的基极均为高电平，使得开关管q导通，中间继电器ka的线圈得电，进而使中间继电器ka的常开触点闭合，从而使交流接触器km的线圈得电，交流接触器km的主触头闭合，风机m得电进行通风。
74.另外通过时控开关140能够定时启闭风机m，从而能够根据采场或独头巷道的工作时段提前进行通风。
75.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。