本發(fā)明涉及一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器。

背景技術(shù)：
目前，隨著煤炭需求的高速增長，煤炭工業(yè)得到了很大發(fā)展，但是瓦斯爆炸事故頻頻發(fā)生，其中一個(gè)很重要原因是當(dāng)前瓦斯監(jiān)控設(shè)備存在弊端，在瓦斯監(jiān)測方面，國內(nèi)檢測瓦斯?jié)舛鹊膬x器主要是便攜式瓦斯檢測儀，結(jié)構(gòu)簡單攜帶方便，但是只有攜帶者能隨時(shí)知道該處的瓦斯?jié)舛?，在煤礦井上的工作人員不能了解煤礦井下的瓦斯?jié)舛惹闆r,但是由于井下環(huán)境復(fù)雜，而且工人攜帶的時(shí)候往往不能實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，因此需要一種能固定在井下，并且實(shí)時(shí)提供環(huán)境數(shù)據(jù)的檢測器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服以上所述的缺點(diǎn)，提供一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，包括有主機(jī)本體，所述主機(jī)本體內(nèi)設(shè)有用于存儲(chǔ)電池的電源腔，所述電源腔內(nèi)設(shè)有電池；所述主機(jī)本體內(nèi)還設(shè)有電路腔，所述電路腔內(nèi)設(shè)有監(jiān)測電路，所述電池為監(jiān)測電路供電；所述監(jiān)測電路包括有CPU模塊，還包括有與CPU模塊分別信號(hào)連接的溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器、通信裝置；所述通信裝置用于將溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器采集到的信號(hào)傳輸出去；所述溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器分別設(shè)于主機(jī)本體外側(cè)壁；還包括有設(shè)于主機(jī)本體低部的連接桿，所述連接桿的自由端設(shè)有隔離板層，所述隔離板層下部設(shè)有天線層；所述通信裝置包括有通信芯片以及通信天線，所述通信天線設(shè)于天線層內(nèi)；所述主機(jī)本體頂部設(shè)有掛耳。其中，所述通信天線包括有圓形的PCB板，PCB板的一面設(shè)有微帶天線；所述微帶天線包括有四個(gè)振子單元；上下兩個(gè)振子單元為一組，用于輻射垂直極化信號(hào)，左右兩個(gè)振子單元為一組，用于輻射水平極化信號(hào)；所述PCB板中央設(shè)有正方形鏤空孔；每個(gè)振子單元包括有輻射底邊，輻射底邊的兩個(gè)自由端均傾斜延伸出有第一輻射邊，兩個(gè)第一輻射邊之間形成喇叭狀；兩個(gè)第一輻射邊的自由端均延伸出有第二輻射邊，兩個(gè)第二輻射邊之間平行設(shè)置；兩個(gè)第二輻射邊的自由端均傾斜延伸出有第三輻射邊，兩個(gè)第三輻射邊的自由端均向?qū)Ψ窖由斐鲇卸梯椛溥叄贿€包括有呈幾字形的輻射底臂，輻射底臂的兩側(cè)延伸出有兩個(gè)第一輻射臂，兩個(gè)第一輻射臂之間形成喇叭狀；兩個(gè)第一輻射臂的自由端均延伸出有第二輻射臂，兩個(gè)第二輻射臂之間平行設(shè)置；兩個(gè)第二輻射臂的自由端均傾斜延伸出有第三輻射臂，所述第三輻射臂自靠近第二輻射臂的一端至自由端逐漸增寬，兩個(gè)第三輻射臂之間連設(shè)有第四輻射臂；每個(gè)第三輻射臂與相鄰的第三輻射邊之間電性連接有第一連接臂；所述輻射底臂的頂端設(shè)有呈凸字形的寄生振子臂，還包括有饋電盤，所述饋電盤與寄生振子臂之間電性連接有第二連接臂；所述PCB板的另一面設(shè)有四個(gè)與饋電盤對(duì)應(yīng)的饋電孔。其中，每個(gè)所述第二輻射臂均向饋電盤一側(cè)延伸出有T形耦合桿。其中，所述T形耦合桿的桿臂上設(shè)有多個(gè)圓形缺孔。其中，每個(gè)T形耦合桿上的圓形缺孔的數(shù)量為6個(gè)。其中，所述第四輻射臂遠(yuǎn)離饋電盤的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。其中，圓形缺孔內(nèi)填充有半導(dǎo)體。其中，PCB板的邊緣設(shè)有環(huán)狀隔離帶。其中，還包括有設(shè)于隔離板層內(nèi)的金屬隔離板，所述金屬隔離板為圓形，所述金屬隔離板上設(shè)有四個(gè)分別與振子單元對(duì)應(yīng)的隔離孔。其中，所述監(jiān)測電路還包括有存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元用于實(shí)時(shí)記錄溫度傳感器、氧氣濃度探測器、瓦斯?jié)舛忍綔y器的信息；其中，所述監(jiān)測電路還包括有GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與CPU模塊信號(hào)連接；其中，所述監(jiān)測電路還包括有生命探測模塊，所述生命探測模塊與CPU模塊信號(hào)連接；其中，所述天線層下方還設(shè)有封閉式LED燈。本發(fā)明的有益效果為：通過無線通信的方式，將環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至外界，結(jié)構(gòu)簡單合理，能有效實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，保證井下安全。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的監(jiān)測電路的電路原理框圖；圖3是本發(fā)明的通信天線的俯視圖；圖4是本發(fā)明的通信天線的仰視圖圖5是本發(fā)明的金屬隔離板俯視圖；圖6是本發(fā)明的振子單元的結(jié)構(gòu)示意圖圖7是本發(fā)明的通信天線與金屬隔離板不合配時(shí)的頻率范圍仿真測試圖；圖8是本發(fā)明的通信天線與金屬隔離板合配時(shí)的頻率范圍仿真測試圖；圖9是本發(fā)明的通信天線的方向圖；圖1至圖9中的附圖標(biāo)記說明：a1-主機(jī)本體；a11-溫度傳感器；a12-氧氣濃度探測器；a13-瓦斯?jié)舛忍綔y器；a14-生命探測模塊；a2-掛耳；a3-電源腔；a4-電路腔；a5-連接桿；a6-隔離板層；a7-天線層；a8-封閉式LED燈；1-PCB板；11-環(huán)狀隔離帶；12-鏤空孔；13-饋電孔；2-金屬隔離板；21-隔離孔；31-輻射底邊；32-第一輻射邊；33-第二輻射邊；34-第三輻射邊；35-短輻射邊；41-輻射底臂；42-第一輻射臂；43-第二輻射臂；44-第三輻射臂；45-第四輻射臂；46-寄生振子臂；47-饋電盤；51-第一連接臂；52-T形耦合桿；53-圓形缺孔。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并不是把本發(fā)明的實(shí)施范圍局限于此。如圖1至圖9所示，本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，包括有主機(jī)本體a1，所述主機(jī)本體a1內(nèi)設(shè)有用于存儲(chǔ)電池的電源腔a3，所述電源腔a3內(nèi)設(shè)有電池；所述主機(jī)本體a1內(nèi)還設(shè)有電路腔a4，所述電路腔a4內(nèi)設(shè)有監(jiān)測電路，所述電池為監(jiān)測電路供電；所述監(jiān)測電路包括有CPU模塊，還包括有與CPU模塊分別信號(hào)連接的溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13、通信裝置；所述通信裝置用于將溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13采集到的信號(hào)傳輸出去；所述溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13分別設(shè)于主機(jī)本體a1外側(cè)壁；還包括有設(shè)于主機(jī)本體a1低部的連接桿a5，所述連接桿a5的自由端設(shè)有隔離板層a6，所述隔離板層a6下部設(shè)有天線層a7；所述通信裝置包括有通信芯片以及通信天線，所述通信天線設(shè)于天線層a7內(nèi)；所述主機(jī)本體a1頂部設(shè)有掛耳a2；掛耳a2可以用于方便的將檢測器掛設(shè)在井內(nèi)的巖壁上；所述溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13采集信號(hào)，然后傳輸至CPU模塊進(jìn)行處理，CPU模塊再將信號(hào)傳輸出去。通過無線通信的方式，將環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至外界，結(jié)構(gòu)簡單合理，能有效實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，保證井下安全，井內(nèi)由于較深，因此通信裝置需要較好的天線性能。為了進(jìn)一步提高井下環(huán)境監(jiān)測器通信性能，需要提升通信天線性能，因此本實(shí)施例所述一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述通信天線包括有圓形的PCB板1，PCB板1的一面設(shè)有微帶天線；所述微帶天線包括有四個(gè)振子單元；上下兩個(gè)振子單元為一組，用于輻射垂直極化信號(hào)，左右兩個(gè)振子單元為一組，用于輻射水平極化信號(hào)；所述PCB板1中央設(shè)有正方形鏤空孔12；每個(gè)振子單元包括有輻射底邊31，輻射底邊31的兩個(gè)自由端均傾斜延伸出有第一輻射邊32，兩個(gè)第一輻射邊32之間形成喇叭狀；兩個(gè)第一輻射邊32的自由端均延伸出有第二輻射邊33，兩個(gè)第二輻射邊33之間平行設(shè)置；兩個(gè)第二輻射邊33的自由端均傾斜延伸出有第三輻射邊34，兩個(gè)第三輻射邊34的自由端均向?qū)Ψ窖由斐鲇卸梯椛溥?5；還包括有呈幾字形的輻射底臂41，輻射底臂41的兩側(cè)延伸出有兩個(gè)第一輻射臂42，兩個(gè)第一輻射臂42之間形成喇叭狀；兩個(gè)第一輻射臂42的自由端均延伸出有第二輻射臂43，兩個(gè)第二輻射臂43之間平行設(shè)置；兩個(gè)第二輻射臂43的自由端均傾斜延伸出有第三輻射臂44，所述第三輻射臂44自靠近第二輻射臂43的一端至自由端逐漸增寬，兩個(gè)第三輻射臂44之間連設(shè)有第四輻射臂45；每個(gè)第三輻射臂44與相鄰的第三輻射邊34之間電性連接有第一連接臂51；所述輻射底臂41的頂端設(shè)有呈凸字形的寄生振子臂46，還包括有饋電盤47，所述饋電盤47與寄生振子臂46之間電性連接有第二連接臂；所述PCB板1的另一面設(shè)有四個(gè)與饋電盤47對(duì)應(yīng)的饋電孔13。信號(hào)線通過饋電孔13饋電耦合，通過合理的輻射單元的設(shè)計(jì)，改善輻射電流，從而改善輻射特性。通過不小于600次的微帶電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及通過不低于600次仿真試驗(yàn)和參數(shù)調(diào)整下，最終確定了上述天線結(jié)構(gòu)，該天線具備較寬的頻率范圍以及較好的隔離度和方向性以及增益性能，具備較好的通信性能，可進(jìn)一步提高配電柜的通信能力。本實(shí)施例所述一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，還包括有設(shè)于隔離板層a6內(nèi)的金屬隔離板2，所述金屬隔離板2為圓形，所述金屬隔離板2上設(shè)有四個(gè)分別與振子單元對(duì)應(yīng)的隔離孔21。實(shí)際測試中，當(dāng)除去該結(jié)構(gòu)金屬隔離板22或者放置普通金屬隔離板22，如圖7，該天線帶寬可用頻率范圍仍然高達(dá)1.7GHz至2.65GHz；基本滿足通信頻段的要求，其增益也較高，頻帶內(nèi)平均增益大于8.952dBi；滿足實(shí)際使用需要；該形狀隔離板的設(shè)計(jì)也是通過仿真和不斷試驗(yàn)設(shè)計(jì)得出，其中，當(dāng)將本金屬隔離板22放置其他現(xiàn)有技術(shù)天線配合時(shí)包括螺旋立體天線，其匹配性不高，隔離性能增強(qiáng)不明顯，在測試普通天線時(shí)，配合上本金屬隔離板22，平均增益增加0.01-0.15dBi或不增加，隔離性能不變，頻段無改變；而在實(shí)際測試與測試之前的仿真中可以得知，當(dāng)本方案中的通信天線與本方案的隔離板配合時(shí)測試，本方案的通信天線的帶寬、隔離度、增益方面均超過不加隔離板時(shí)的天線設(shè)計(jì)，其中配合后的仿真值如圖8。該整體天線系統(tǒng)帶寬可用頻率范圍達(dá)到了1.6GHz至2.85GHz；其增益也明顯增加，頻帶內(nèi)平均增益大于9.4dBi，相比上升0.3dBi左右；另外其隔離度如果圖頻帶內(nèi)隔離度，隔離度表現(xiàn)較好，如圖7，在S3中可以看出在頻率范圍內(nèi)隔離度大于25.5dB。其方向性也好，如圖9所述，其為全向性天線。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，每個(gè)所述第二輻射臂均向饋電盤47一側(cè)延伸出有T形耦合桿52；T形耦合桿52可有效增強(qiáng)去耦性能，提升增益和提高駐波比性能。本實(shí)施例所述的一種配電柜，所述T形耦合桿52的桿臂上設(shè)有多個(gè)圓形缺孔53。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，每個(gè)T形耦合桿52上的圓形缺孔53的數(shù)量為6個(gè)。通過仿真實(shí)驗(yàn)以及實(shí)際測試發(fā)現(xiàn)，該數(shù)量的缺孔能有效增加T形耦合桿52的去耦性能；本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述第四輻射臂45遠(yuǎn)離饋電盤47的一側(cè)設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能有效增加其隔離性能。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，圓形缺孔53內(nèi)填充有半導(dǎo)體。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，PCB板1的邊緣設(shè)有環(huán)狀隔離帶11。環(huán)狀隔離帶11能有效增強(qiáng)隔離性能，完善天線的電氣性能。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元用于實(shí)時(shí)記錄溫度傳感器a11、氧氣濃度探測器a12、瓦斯?jié)舛忍綔y器a13的信息。當(dāng)通信裝置出問題的時(shí)候，可以不間斷的記錄環(huán)境數(shù)據(jù)，方便建檔。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與CPU模塊信號(hào)連接；可以用于探測檢測器位置，方便查找。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述監(jiān)測電路還包括有生命探測模塊a14，所述生命探測模塊a14與CPU模塊信號(hào)連接；可以在出現(xiàn)事故的時(shí)候，充當(dāng)探測器，來監(jiān)測是否有人員傷亡。本實(shí)施例所述的一種自存儲(chǔ)煤礦井下環(huán)境監(jiān)測器，所述天線層a7下方還設(shè)有封閉式LED燈a8。不僅實(shí)現(xiàn)探測功能，還能實(shí)現(xiàn)照明，一舉兩得。以上所述僅是本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，包含在本發(fā)明專利申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。