一種基于stm32的井下智能救援礦燈的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于STM32的井下智能救援礦燈，包括：主控模塊包括STM32F103ZET6單片機；信號采集模塊包括瓦斯傳感器模塊；報警模塊包括報警器；照明模塊包括燈泡；驅(qū)動模塊包括超聲波電路模塊；發(fā)射模塊包括換能器模塊；開關(guān)模塊包括礦燈開關(guān)、求救開關(guān)。本實用新型實現(xiàn)了井下礦燈的智能化、多功能，除了提供照明功能外，還可以方便對井下被困人員進行精確定位，能夠主動給地面發(fā)射超聲波信號，信號的方向性好，損耗小，為地面救援人員對于地下被困人員的發(fā)現(xiàn)和定位提供方便；縮短了救援時間，保障了礦工的生命安全。
【專利說明】
一種基于STM32的井下智能救援礦燈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及煤礦井下安全救援領(lǐng)域，具體為一種基于STM32的井下智能救援礦燈。
【背景技術(shù)】
[0002]礦燈是一種重要的井下照明設(shè)備，礦井下面是完全黑暗的環(huán)境，井下作業(yè)人員需要借助礦燈井下照明和工作，礦燈是每個礦工必備的工具，一般安裝于安全帽之上，傳統(tǒng)的礦燈只有單一的照明功能，不能發(fā)揮其他作用，比如，無法對瓦斯氣體的含量進行檢測，不能提供瓦斯超標報警，不能在礦難發(fā)生后，幫助礦工尋求救援，無法幫助地面救援人員及時準確的找到地下人員的位置等信息。傳統(tǒng)的井下定位設(shè)備多采用發(fā)射電磁波的方式工作，但是電磁波在地層中的傳播距離短、損耗大，對于事故后井下人員的定位效果不理想。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型目的是提供一種基于STM32的井下智能救援礦燈，以解決目前市場上大多數(shù)礦燈不具備多功能，只有單一照明功能，不能對進行環(huán)境進行檢測，不能在礦難發(fā)生后，為礦工求救提供幫助等問題。本裝置以STM32單片機為控制核心，以瓦斯傳感器對進行瓦斯含量進行檢測，并且能通過超聲波電路產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號，驅(qū)動換能器產(chǎn)生超聲波，超聲波能夠傳播至地面上，地面人員可以通過超聲波確定被埋人員的方位信息，避免了盲目的開挖，便于救援的開展。
[0004]為達到上述目的，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于STM32的井下智能救援礦燈，包括:主控模塊、信號采集模塊、報警模塊、照明模塊、驅(qū)動模塊、發(fā)射模塊、開關(guān)模塊;主控模塊包括STM32F103ZET6單片機;信號采集模塊包括瓦斯傳感器模塊;報警模塊包括報警器;照明模塊包括燈泡;驅(qū)動模塊包括超聲波電路模塊;發(fā)射模塊包括換能器模塊;開關(guān)模塊包括礦燈開關(guān)、求救開關(guān)。瓦斯傳感器與單片機是電氣連接；報警器與單片機是電氣連接;燈泡與單片機是電氣連接;超聲波電路模塊與單片機是電氣連接;換能器模塊與超聲波電路模塊是電氣連接;礦燈開關(guān)、求救開關(guān)與單片機是電氣連接。
[0005]所述單片機負責接收瓦斯傳感器采集到的瓦斯?jié)舛刃畔ⅲ邮臻_關(guān)模塊發(fā)送的開關(guān)控制信號，進行相應(yīng)的運算和處理，并輸出控制信號給燈泡、報警器和超聲波電路模塊，單片機選用STM32F103ZET6芯片，STM32F103ZET6是一款性價比較高、使用廣泛的單片機。
[0006]所述瓦斯傳感器模塊負責采集礦井中的瓦斯?jié)舛刃畔?，并傳遞給單片機進行處理，瓦斯傳感器采用GJC4型礦用瓦斯傳感器，該傳感器能將井下甲烷氣體濃度轉(zhuǎn)換成電信號傳送給處理器處理，具有體積小、測量精度高的優(yōu)點。
[0007]所述報警器負責在井下瓦斯含量超標時發(fā)出報警聲，它的工作由單片機進行控制，當瓦斯傳感器檢測到的瓦斯含量超過安全值時，單片機就會控制報警器報警。
[0008]所述燈泡負責發(fā)光進行照明，燈泡采用高亮度的LED燈泡，效率高、壽命長，燈泡的工作由單片機控制，當?shù)V燈開關(guān)閉合時，單片機會控制燈泡工作發(fā)光。
[0009]所述超聲波電路模塊負責產(chǎn)生換能器的驅(qū)動信號，超聲波電路模塊產(chǎn)生高頻的電平信號加于換能器上，使換能器發(fā)出超聲波。
[0010]所述換能器負責產(chǎn)生超聲波，它是超聲波的生成模塊，它的工作由超聲波驅(qū)動電路模塊控制。
[0011]所述礦燈開關(guān)和求救開關(guān)分別負責用于開啟礦燈照明功能和超聲波發(fā)射求救功會K。
[0012]本實用新型通過瓦斯傳感器對礦井中的瓦斯氣體濃度進行精確測量，并將測量結(jié)果及時傳輸給單片機，單片機對結(jié)果進行處理和運算，并將測量結(jié)果與礦井中瓦斯氣體的安全濃度值進行比較，當瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r，單片機立即發(fā)送控制信號給報警器，報警接收到信號后發(fā)出報警聲，作為瓦斯?jié)舛瘸瑯说奶崾?，對井下作業(yè)人員進行及時提醒，保證人員及時撤離，防止危險的發(fā)生;礦燈開關(guān)是照明控制開關(guān)，當?shù)V工需要使用照明功能時，只要閉合礦燈開關(guān)，開關(guān)控制信號被傳送給單片機，單片機發(fā)送開啟指令給燈泡，燈泡發(fā)光，關(guān)閉礦燈開關(guān)時，單片機停止發(fā)送開啟信號給燈泡，燈泡熄滅;求救開關(guān)用于開啟求救功能，當危險發(fā)生時或者礦工被困在井下等待救援時，需要閉合求救開關(guān)，單片機接收到求救開關(guān)閉合信號時，立即發(fā)送控制指令給超聲波電路，超聲波電路接收到指令后開始工作，超聲波電路主要產(chǎn)生換能器驅(qū)動信號，產(chǎn)生的換能器驅(qū)動信號是高頻的電平信號，它加在換能器的輸入端，換能器開始工作，換能器能把高頻電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，高頻的機械振動會產(chǎn)生超聲波，超聲波在礦井下和地層中的傳播能力比較強，損耗要小于電磁波，可以順利的傳播到地面，地面的救援人員憑借專門的超聲波接收設(shè)備便可以接收到井下發(fā)出的超聲波，判斷出井下被困人員的具體位置信息，救援時只要朝超聲波的發(fā)射源方向進行挖掘即可，避免了盲目挖掘的低效率，縮短了救援時間，也避免了盲目開挖可能對礦工造成的傷害，提高了井下救援的效率。
[0013]本實用新型的優(yōu)點是:實現(xiàn)了井下礦燈的智能化、多功能，除了提供照明功能外，還可以方便對于事故后的井下被困人員進行精確定位，閉合救援開關(guān)后，能夠主動給地面發(fā)射超聲波信號，信號的方向性好，損耗小，為地面救援人員對于地下被困人員的發(fā)現(xiàn)和定位提供方便;縮短了救援時間，保障了礦工的生命安全。
【附圖說明】
[0014]附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
【具體實施方式】
[0015]下面根據(jù)附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0016]結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，基于STM32的井下智能救援礦燈，包括:主控模塊、信號采集模塊、報警模塊、照明模塊、驅(qū)動模塊、發(fā)射模塊、開關(guān)模塊;主控模塊包括STM32F103ZET6單片機;信號采集模塊包括瓦斯傳感器模塊;報警模塊包括報警器；照明模塊包括燈泡;驅(qū)動模塊包括超聲波電路模塊;發(fā)射模塊包括換能器模塊;開關(guān)模塊包括礦燈開關(guān)、求救開關(guān)。瓦斯傳感器與單片機是電氣連接;報警器與單片機是電氣連接;燈泡與單片機是電氣連接；超聲波電路模塊與單片機是電氣連接;換能器模塊與超聲波電路模塊是電氣連接;礦燈開關(guān)、求救開關(guān)與單片機是電氣連接。本實用新型通過瓦斯傳感器對礦井中的瓦斯氣體濃度進行精確測量，并將測量結(jié)果及時傳輸給單片機，單片機對結(jié)果進行處理和運算，并將測量結(jié)果與礦井中瓦斯氣體的安全濃度值進行比較，當瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r，單片機立即發(fā)送控制信號給報警器，報警接收到信號后發(fā)出報警聲，作為瓦斯?jié)舛瘸瑯说奶崾荆瑢伦鳂I(yè)人員進行及時提醒，保證人員及時撤離，防止危險的發(fā)生;礦燈開關(guān)是照明控制開關(guān)，當?shù)V工需要使用照明功能時，只要閉合礦燈開關(guān)，開關(guān)控制信號被傳送給單片機，單片機發(fā)送開啟指令給燈泡，燈泡發(fā)光，關(guān)閉礦燈開關(guān)時，單片機停止發(fā)送開啟信號給燈泡，燈泡熄滅;求救開關(guān)用于開啟求救功能，當危險發(fā)生時或者礦工被困在井下等待救援時，需要閉合求救開關(guān)，單片機接收到求救開關(guān)閉合信號時，立即發(fā)送控制指令給超聲波電路，超聲波電路接收到指令后開始工作，超聲波電路主要產(chǎn)生換能器驅(qū)動信號，產(chǎn)生的換能器驅(qū)動信號是高頻的電平信號，它加在換能器的輸入端，換能器開始工作，換能器能把高頻電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，高頻的機械振動會產(chǎn)生超聲波，超聲波在礦井下和地層中的傳播能力比較強，損耗要小于電磁波，可以順利的傳播到地面，地面的救援人員憑借專門的超聲波接收設(shè)備便可以接收到井下發(fā)出的超聲波，判斷出井下被困人員的具體位置信息，救援時只要朝超聲波的發(fā)射源方向進行挖掘即可，避免了盲目挖掘的低效率，縮短了救援時間，也避免了盲目開挖可能對礦工造成的傷害，提高了井下救援的效率。
[0017]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.基于STM32的井下智能救援礦燈，其特征在于包括:主控模塊、信號采集模塊、報警模塊、照明模塊、驅(qū)動模塊、發(fā)射模塊、開關(guān)模塊;主控模塊包括STM32F103ZET6單片機;信號采集模塊包括瓦斯傳感器模塊;報警模塊包括報警器;照明模塊包括燈泡;驅(qū)動模塊包括超聲波電路模塊;發(fā)射模塊包括換能器模塊;開關(guān)模塊包括礦燈開關(guān)、求救開關(guān);瓦斯傳感器與單片機是電氣連接;報警器與單片機是電氣連接;燈泡與單片機是電氣連接;超聲波電路模塊與單片機是電氣連接;換能器模塊與超聲波電路模塊是電氣連接;礦燈開關(guān)、求救開關(guān)與單片機是電氣連接。
【文檔編號】F21W131/402GK205535690SQ201620295777
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】蔣倩倩, 何剛
【申請人】安徽理工大學(xué)