本發(fā)明涉及礦下電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)及其電力設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著礦業(yè)的快速發(fā)展，礦下使用電子設(shè)備越來越多，如果如此多的電力設(shè)備均從礦上拉線輸送到礦下，會存在一定的安全隱患。同時也增大了礦上電力輸送的壓力，也容易造成電力的輸送故障及短缺。隨著采礦技術(shù)的不斷提升，對礦業(yè)挖掘的深度也不斷提升，因此礦下工作人員所處的環(huán)境也越來越惡劣，周圍的溫度也越來越高，熱能也就越多。因此給礦下工作人員帶來跟多的不適，甚至存在人身安全隱患。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用空氣熱能進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)并不在少數(shù)，例如中國專利101344078公開了一種利用空氣熱能轉(zhuǎn)化為動能和電能的裝置及其方法，具體公開了一種利用空氣熱能轉(zhuǎn)化為動能和電能的裝置及其方法，其特征在于：包括工質(zhì)、熱泵、與工質(zhì)容器相通的汽輪機、與汽輪機相通的熱交換器，其采用熱泵原理以及熱管原理充分吸收空氣中的熱量,把熱能轉(zhuǎn)化為動能或電能,在轉(zhuǎn)化過程過能量損失極少,空氣熱能利用率高,通過熱泵內(nèi)部工質(zhì)物理狀態(tài)的變化源源不斷的吸收空氣中的熱量,從而不斷的給汽輪機以動力,帶動汽輪機做功,以持續(xù)的給外界輸出能量。該技術(shù)方案主要公開了將熱能轉(zhuǎn)換為動能或電能的普遍適用裝置，但是沒有專門用在礦業(yè)領(lǐng)域的裝置，另外，轉(zhuǎn)換好的電能，如何進(jìn)行礦下電力輸送，以及控制、調(diào)配等完整的傳輸系統(tǒng)的開發(fā)，都是需要具體實際解決和研究的。

再例如中國專利104405460A公開了一種空氣能發(fā)電系統(tǒng)，包括通風(fēng)管道，風(fēng)機，蓄熱池，分別與通風(fēng)管道及蓄熱池連接，將通風(fēng)管道內(nèi)空氣的熱量傳遞至蓄熱池內(nèi)的第一換熱器；填充在蓄熱池內(nèi)，吸收并存儲由第一換熱器釋放的熱量的第一液體工質(zhì)；與蓄熱池連接，吸收所述蓄熱池內(nèi)第一液體工質(zhì)的熱量并將熱量轉(zhuǎn)化為機械能的熱機；與熱機連接的蓄冷池；蓄冷池內(nèi)填充有吸收熱機釋放的乏熱的第二液體工質(zhì)；分別與蓄熱池及蓄冷池連接，吸收蓄冷池內(nèi)熱量并將熱量轉(zhuǎn)移至蓄熱池內(nèi)的熱泵和發(fā)電機。該技術(shù)方案主要運用的是在地面的裝置，面對位于地下的裝置時，不一定適合使用，況且，當(dāng)位于地下設(shè)備例如礦下設(shè)備時，另外，轉(zhuǎn)換好的電能，如何進(jìn)行礦下電力輸送，以及控制、調(diào)配等完整的傳輸系統(tǒng)的開發(fā)，都是需要具體實際解決和研究的。該技術(shù)方案中，也沒有給出明確的解決方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的礦下電量使用量大幅度提成造成的電力短缺及安全性問題，且礦下周圍環(huán)境溫度高，對礦下工作人員的工作安全帶來影響的問題，本發(fā)明提供了一種礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)及其電力設(shè)備。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)，其創(chuàng)新點在于：包括熱能發(fā)電系統(tǒng)和無線電能傳輸系統(tǒng)，該熱能發(fā)電系統(tǒng)和無線電能傳輸系統(tǒng)均位于礦下，熱能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能由無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸給用戶；所述熱能發(fā)電系統(tǒng)包括環(huán)境檢測模塊和熱能轉(zhuǎn)換電能模塊；所述環(huán)境檢測模塊是用于檢測無線能量接收模塊所吸收進(jìn)來的能量中的熱能；所述熱能轉(zhuǎn)換電能模塊用于將檢測到的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

在一些實施方式中，還包括控制中心，所述控制中心位于礦上地面，且控制并分析相關(guān)的電能數(shù)據(jù)。

在一些實施方式中，所述控制中心包括控制室及遠(yuǎn)程控制室，所述控制室及所述遠(yuǎn)程控制室間通過互聯(lián)網(wǎng)通信。

在一些實施方式中，所述熱能發(fā)電系統(tǒng)還包括能量檢測控制模塊；所述能量檢測控制模塊用于檢測熱能和電能的轉(zhuǎn)化效率。

在一些實施方式中，所述無線電能傳輸系統(tǒng)包括無線能量接收模塊和無線能量發(fā)送模塊；所述無線能量接收模塊用于接收礦下環(huán)境中的能量，為熱能轉(zhuǎn)換模塊提供熱源；所述無線能量發(fā)送模塊用于輸送轉(zhuǎn)換后電能為用電單元供電。

在一些實施方式中，所述無線電能傳輸系統(tǒng)還包括無線傳輸動態(tài)調(diào)整模塊，所述無線傳輸動態(tài)調(diào)整模塊用于系統(tǒng)對無線接收和發(fā)送能量的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。

在一些實施方式中，所述無線電能傳輸系統(tǒng)還包括蓄電單元和電能存儲控制模塊；所述電能存儲控制模塊用于保護(hù)蓄電單元，且控制蓄電單元的存儲量及對存儲的電能進(jìn)行檢測。

在一些實施方式中，所述無線電能傳輸系統(tǒng)還包括驅(qū)動模塊，所述驅(qū)動模塊用于驅(qū)動蓄電單元給用電單元供電。

在一些實施方式中，所述礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)還包括通信模塊；所述通信模塊用于將環(huán)境檢測模塊檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)及，熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸?shù)降V上的控制中心。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)的礦下電力設(shè)備，其特征在于：包括礦下電能接收設(shè)備、礦下電力控制站、及電能接收機構(gòu)，所述電能接收機構(gòu)設(shè)于礦燈或礦下運輸設(shè)備內(nèi)，所述充電接收設(shè)備設(shè)于所述電能接收機構(gòu)內(nèi)，所述礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)設(shè)于所述礦下充電站內(nèi)，所述礦下電力控制站控制礦下充電站供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明的礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)，可以直接利用礦下的熱空氣，將空氣熱能轉(zhuǎn)換成電能，最后轉(zhuǎn)換成電力供使用，另外，通過一定的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，解決了電力設(shè)備需要從礦上拉線輸送到礦下，消除了一定的安全隱患，同時也解決了礦下周圍的溫度也越來越高，對礦下工作人員帶來諸多的不適，甚至存在人身安全隱患的問題，智能化程度相當(dāng)高，使用便利，值得大范圍推廣。

二、本發(fā)明的礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)，解決現(xiàn)有礦下電量使用量大幅度提高造成的電力短缺及安全性問題，及更好的利用工作人員的周圍環(huán)境能量。

三、本發(fā)明的礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)，可以利用空氣中的熱能轉(zhuǎn)換為電能，該裝置可充分利用空氣中熱能，還具有一定的檢測和控制中心，進(jìn)行實時的調(diào)整和分析。同時還可以利用無線電能傳輸?shù)难b置，減少了礦上為礦下供電造成的安全隱患，又可以將礦下的環(huán)境數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)降V上，供礦上控制中心分析，以降低工作人員危險性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明熱能發(fā)電系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明無線電能傳輸系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明披露了一種礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)，如圖1所示：包括熱能發(fā)電系統(tǒng)和無線電能傳輸系統(tǒng)，該熱能發(fā)電系統(tǒng)和無線電能傳輸系統(tǒng)均位于礦下，熱能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能由無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸給用戶。本實施方式中，將熱能發(fā)電裝置及無線電能傳輸系統(tǒng)均安裝在礦下，通過熱能發(fā)電系統(tǒng)，將礦下空氣中的熱能轉(zhuǎn)換為電能的功能，可充分利用礦下產(chǎn)生的熱能并轉(zhuǎn)換為電能，這樣就可以減少從礦上輸送電力到礦下，也可以降低電力輸送過程的危險性。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，本實施方式中礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)還包括控制中心，所述控制中心位于礦上地面，且控制并分析相關(guān)的電能數(shù)據(jù)。為了提高控制效果，所述控制中心包括控制室101及遠(yuǎn)程控制室102，所述控制室101及所述遠(yuǎn)程控制室102間通過互聯(lián)網(wǎng)通信。

如圖1所示：作為優(yōu)選的，本實施方式中熱能發(fā)電系統(tǒng)主要包括環(huán)境檢測模塊1和熱能轉(zhuǎn)換電能模塊2；其中，

環(huán)境檢測模塊1是用于檢測無線能量接收模塊所吸收進(jìn)來的能量中的熱能。

熱能轉(zhuǎn)換電能模塊2用于將環(huán)境檢測模塊吸收檢測到的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

可選的，在本實施方式中，空氣熱能轉(zhuǎn)換電能模塊2中允許包括環(huán)境檢測模塊1中的熱泵、雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成。其原理是主要利用熱泵從礦下空氣中吸取熱能，利用雙發(fā)電系統(tǒng)將所吸取的熱能轉(zhuǎn)換成電能。并不限制的，還可以同時采用熱泵原理以及熱管原理充分吸收空氣中的熱量，把熱能轉(zhuǎn)化為電能，在轉(zhuǎn)化過程中盡量保證能量損失極少，空氣熱能利用率高，通過環(huán)境檢測模塊1中的熱泵內(nèi)部工質(zhì)物理狀態(tài)的變化源源不斷的吸收空氣中的熱量。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，本實施方式熱能發(fā)電系統(tǒng)中還可以包括能量檢測控制模塊3，能量檢測控制模塊3用于檢測熱能和電能的轉(zhuǎn)化效率；如果檢測到熱能和電能的轉(zhuǎn)化效率不高，可以將檢測信號反饋至熱能轉(zhuǎn)換電能模塊，熱能轉(zhuǎn)換電能模塊根據(jù)信號指示，做出調(diào)整或?qū)崿F(xiàn)檢修，起到監(jiān)控、督促的作用。

如前所述，如圖1所示：本實施方式中無線電能傳輸系統(tǒng)主要包括無線能量接收模塊5和無線能量發(fā)送模塊6；所述無線能量接收模塊5用于接收礦下環(huán)境中的空氣中的能量，為熱能轉(zhuǎn)換電能模塊2提供熱源；所述無線能量發(fā)送模塊6用于輸送轉(zhuǎn)換后的電能，為用電單元或用電設(shè)備供電。

理論上，一個無線能量發(fā)送模塊6可以對應(yīng)多個電能需求設(shè)備，通過無線能量發(fā)送模塊6發(fā)送的電能可以被多個電能需求設(shè)備接收；一個無線能量接收模塊5，也可以接收覆蓋基本整個礦下的空氣熱能。進(jìn)一步的，所有運行數(shù)據(jù)可以通過通信線路進(jìn)行數(shù)據(jù)有線或無線傳輸?shù)娇刂浦行?；該控制中心用于監(jiān)控、電力使用情況，并實時存儲、分析數(shù)據(jù)資料，并用于實時傳輸電力使用情況及數(shù)據(jù)至電力控制及檢測中心；最后可以由云端或互聯(lián)網(wǎng)將控制中心的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。上述各組成部分構(gòu)成一個有效系統(tǒng)，通過從熱能轉(zhuǎn)換電能模塊2上獲得電能，以無線方式發(fā)送傳輸；并進(jìn)行有效監(jiān)視與控制，電力線的設(shè)置的用電設(shè)備與應(yīng)急用電設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)視與控制；所有設(shè)備裝置，終端，組成能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)控制。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，如圖1所示：所述無線電能傳輸系統(tǒng)還包括無線傳輸動態(tài)調(diào)整模塊4，所述無線傳輸動態(tài)調(diào)整模塊4用于系統(tǒng)對無線接收和發(fā)送能量的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。

為了進(jìn)一步增加本實施方式無線電能傳輸系統(tǒng)的功能，如圖2所示：所述控制中心的控制室101還設(shè)置數(shù)據(jù)儲存/處理模塊103，用于實時存儲、分析電力使用數(shù)據(jù)資料；還設(shè)置有控制操作臺104以及控制顯示屏幕105，增加系統(tǒng)智能化程度，又方便操作，不累贅。同樣的，如圖2所示，控制中心的遠(yuǎn)程控制室102也設(shè)置有第二控制操作臺106以及第二控制顯示屏幕107，增加系統(tǒng)智能化程度的同時，又方便操作，不累贅。

可選的，所述無線能量接收模塊5可以包括無線能量接收器、驅(qū)動模塊9以及電源控制模塊；所述無線能量接收器用于接收從礦下環(huán)境中的空氣熱能，為熱能轉(zhuǎn)換電能模塊提供熱源；所述驅(qū)動模塊9用于驅(qū)動蓄電單元7給用電單元10供電；所述電源控制模塊用于控制提供給用電設(shè)備的電量及電流大小，用于保護(hù)用電設(shè)備供電安全。

為了進(jìn)一步增加無線電能傳輸系統(tǒng)的功能，如圖1所示，本實施方式所述無線能量接收模塊5還包括電能存儲控制模塊8；所述電能存儲控制模塊8用于保護(hù)蓄電單元7，且控制蓄電單元7的存儲量及對存儲的電能進(jìn)行檢測。

為了進(jìn)一步增加無線電能傳輸系統(tǒng)的功能，如圖1所示，本實施方式所述無線能量接收模塊還包括蓄電單元7；所述蓄電單元7用于存儲電能，作為備用電量。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)還包括通信模塊11；所述通信模塊11用于將環(huán)境檢測模塊1檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)及該裝置的熱能轉(zhuǎn)化電能模塊2的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳輸?shù)降V上控制中心。

如前所述，本實施方式中的無線電能傳輸系統(tǒng)可以選擇為非接觸式無線電能傳輸系統(tǒng)。如圖2所示：同一個傳輸電纜上，可以安裝若干套的非接觸式無線電能傳輸系統(tǒng)，(參考圖2，以分布式結(jié)構(gòu)多點分布，可以有效的進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測)構(gòu)成電能提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。例如，支路和主干路上均排布有無線電能傳輸系統(tǒng)，該無線電能傳輸系統(tǒng)將空氣熱能傳輸給熱能發(fā)電裝置，通過熱能發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換成電能后，再次通過進(jìn)行無線傳輸將電能輸送給用電設(shè)備(即圖2所示的無線能量交換模塊300)，此外，用不完的電，可以存儲在例如圖2所示的集中儲電模塊600中；當(dāng)然，由于是通過無線非接觸式供電，所有應(yīng)急用電設(shè)備400或用電設(shè)備500無需安裝與電纜上，只需安裝在無線范圍內(nèi)均可點亮。還可以在原有電力布線上安裝，形成網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行有效監(jiān)控，這樣也方便了安裝人員的安裝。

本實施方式的礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，將熱能發(fā)電系統(tǒng)及無線電能傳輸系統(tǒng)均安裝在礦下，該系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)換為電能的功能可充分利用礦下產(chǎn)生的熱能并轉(zhuǎn)換為電能，這樣就可以減少從礦上輸送電力到礦下，也可以降低電力輸送過程的危險性。此外，能量轉(zhuǎn)換之后，將電能輸送到用電單元采用無線輸送方式，也減少了電纜線的使用，降低了電力輸送過程的危險性。整個系統(tǒng)還帶有通信模塊，可將礦下的數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)降V上供礦上控制中心監(jiān)控和分析，同時大大降低了礦下工作人員的危險性。

作為進(jìn)一步擴展的，例如，將該利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)還可以安裝在家中，當(dāng)該系統(tǒng)用于家中，家中用電設(shè)備就無需插電，只需將用電設(shè)備放置于電磁場無線范圍內(nèi)，均可使用，這樣家中用電設(shè)備移動方便，無需固定一個位置，家中也減少電線，降低了接觸式觸電的危險性，同時另一方面，家中熱空氣的有效吸收并進(jìn)行轉(zhuǎn)化二次利用能量，節(jié)省國家電力資源。

本發(fā)明的另一個目的是提供具有礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)的礦下電力設(shè)備，其創(chuàng)新點在于：包括礦下電能接收設(shè)備、礦下電力控制站、及電能接收機構(gòu)；所述電能接收機構(gòu)設(shè)于礦燈或礦下運輸設(shè)備內(nèi)，所述充電接收設(shè)備設(shè)于所述電能接收機構(gòu)內(nèi)，所述礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)設(shè)于所述礦下充電站內(nèi)，所述礦下電力控制站控制礦下充電站供電。可以將礦下利用空氣熱能轉(zhuǎn)化電能系統(tǒng)集成或安裝在礦下充電站內(nèi)，采用礦下熱能轉(zhuǎn)化成電能，節(jié)約資源的同時，還可以實現(xiàn)資源的再利用。另一方面，礦下電力設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。

上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。