一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、從控單元、電力載波通信模塊、主控單元和液晶屏，溫度傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器分別與從控單元信號(hào)傳輸連接，從控單元、電力載波通信模塊和主控單元依次信號(hào)傳輸連接，液晶屏電性連接于主控單元的輸出端。本實(shí)用新型利用PT100溫度傳感器、SHT75濕度傳感器和MQ216氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)礦井內(nèi)的溫度、濕度和氣體濃度，并借助礦井內(nèi)必有的220V交流電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，滿足檢測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳送穩(wěn)定、能形成有效數(shù)據(jù)庫等要求。當(dāng)主控單元判斷出采集的數(shù)據(jù)大于設(shè)定的閾值時(shí)，及時(shí)報(bào)警，便于礦井負(fù)責(zé)人快速及時(shí)地處理問題，降低曠工在井下的危險(xiǎn)。
【專利說明】
一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于礦用數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，能夠在各種環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)量環(huán)境中的溫度、濕度、氣體濃度等信息。
【背景技術(shù)】
[0002]由于火力發(fā)電廠的日益擴(kuò)大，煤炭需求量也隨之迅猛增長(zhǎng)，因此煤礦開材料變得越來越大，礦井挖的越來越深，導(dǎo)致礦工在礦井內(nèi)面臨各種危險(xiǎn)和困難。其一是礦井中瓦斯氣體濃度飆升，容易引發(fā)瓦斯爆炸;其二是礦井中難以忍受的悶熱，容易導(dǎo)致礦工身體出現(xiàn)問題;其三是礦井潮濕的環(huán)境，容易引發(fā)礦工各種病癥。因此一套安全可靠的溫度、濕度以及氣體濃度檢測(cè)裝置是保證礦井安全生產(chǎn)的必備之物。由于礦井中遍布著交流電力線，因此采用電力線載波作為通信方式，具有很多的無可比擬的先天優(yōu)勢(shì)，比如:信道可靠性高、投資少、見效快速等。采用交流電源線作為通信線路，省去了不必要的線路敷設(shè)，而且它還可以與其他的小系統(tǒng)進(jìn)行連接，像消防安防系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，因此電力載波通信具有廣闊的發(fā)展前景，它與礦井中的各種溫度、濕度以及氣體傳感器相連，可以實(shí)時(shí)的將礦井中環(huán)境狀況發(fā)給控制中心，實(shí)時(shí)的保證礦工的安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，溫度、濕度以及氣體濃度采集準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)性、可靠性和實(shí)用性高。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、從控單元、電力載波通信模塊、主控單元和液晶屏，所述溫度傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器分別與從控單元信號(hào)傳輸連接，所述從控單元、電力載波通信模塊和主控單元依次信號(hào)傳輸連接，所述液晶屏電性連接于主控單元的輸出端；
[0005]所述電力載波通信模塊包括載波調(diào)制器、升壓耦合器、變壓降壓器、選頻濾波器和解調(diào)器，所述載波調(diào)制器的輸入端與從控單元的輸出端相連，所述解調(diào)器的輸出端與主控單元的輸入端相連，所述載波調(diào)制器與升壓耦合器電連接，所述變壓降壓器、選頻濾波器和解調(diào)器依次電性連接，所述升壓耦合器和變壓降壓器之間設(shè)有接收升壓耦合器升壓耦合的信息并將信息以交流信號(hào)傳輸給變壓降壓器的交流電力線。
[0006]其中，所述電力載波通信模塊還包括電性連接于所述載波調(diào)制器和升壓耦合器之間的信號(hào)放大器。
[0007]其中，所述電力載波通信模塊還包括電性連接于選頻濾波器和解調(diào)器之間的穩(wěn)壓整流器。
[0008]其中，所述主控單元的輸出端上還通過USB 2.0 OTG連接有SD讀寫存儲(chǔ)器。通過上述結(jié)構(gòu)，主控單元將接收到的溫度、濕度及氣體濃度信息按照時(shí)間順序以一定的格式(如Excel格式)存儲(chǔ)到U盤或SD讀寫存儲(chǔ)器上。
[0009]所述主控單元的輸出端上還連接有報(bào)警器。主控單元接收到溫度傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器采集到的數(shù)據(jù)，然后其控制中心將采集的數(shù)據(jù)和已設(shè)定好的閾值范圍進(jìn)行對(duì)比判斷，當(dāng)出現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)超過閾值的情況時(shí)，通過報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0010]優(yōu)選的，所述溫度傳感器選用PT100溫度傳感器。所述濕度傳感器選用SHT75濕度傳感器。所述氣體傳感器選用MQ216氣體傳感器。所述從控單元為STM32從控單元，所述主控單元為STM32主控單元。所述液晶屏選用TFT液晶觸摸屏。
[0011]其中，所述交流電力線為220V交流電力線，可直接借用鋪設(shè)在礦井內(nèi)的交流電力線作為通信線路，不需要另外鋪設(shè)通信線路，信道可靠性高、投資少、見效快。
[0012]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:本實(shí)用新型利用PT100溫度傳感器、SHT75濕度傳感器和MQ216氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)礦井內(nèi)的溫度、濕度和氣體濃度，并借助礦井內(nèi)必有的220V交流電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，滿足檢測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)傳送穩(wěn)定、能形成有效數(shù)據(jù)庫等要求。當(dāng)主控單元判斷出采集的溫度、濕度、氣體濃度等數(shù)據(jù)大于設(shè)定的閾值時(shí)，及時(shí)報(bào)警，便于礦井負(fù)責(zé)人快速及時(shí)地處理問題，降低曠工在井下的危險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2為實(shí)施例一中電力載波通信模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明:
[0016]1、溫度傳感器；
[0017]2、濕度傳感器；
[0018]3、氣體傳感器；
[0019]4、從控單元；
[0020]5、電力載波通信模塊;50、載波調(diào)制器;51、信號(hào)放大器;52、升壓耦合器;53、變壓降壓器;54、選頻濾波器;55、穩(wěn)壓整流器;56、解調(diào)器;57、交流電力線；
[0021]6、主控單元；
[0022]7、液晶屏；
[0023]8、SD讀寫存儲(chǔ)器；
[0024]9、報(bào)警器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的礦井內(nèi)溫度傳感器、濕度傳感器以及氣體傳感器檢測(cè)遲緩，數(shù)據(jù)傳送不穩(wěn)定，無法形成有效數(shù)據(jù)庫，檢測(cè)準(zhǔn)確性差，報(bào)警不及時(shí)等問題，提供一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，包括溫度傳感器1、濕度傳感器2、氣體傳感器3、從控單元4、電力載波通信模塊5、主控單元6、液晶屏7、SD讀寫存儲(chǔ)器8和報(bào)警器9，所述溫度傳感器1、濕度傳感器2和氣體傳感器3分別與從控單元4信號(hào)傳輸連接，所述從控單元4、電力載波通信模塊5和主控單元6依次信號(hào)傳輸連接，所述液晶屏7和報(bào)警器9分別電性連接于主控單元6的輸出端，所述SD讀寫存儲(chǔ)器8通過USB 2.0 OTG電性連接于主控單元6的輸出端。
[0028]本實(shí)施例中，所述溫度傳感器I選用PT100溫度傳感器，所述濕度傳感器選2用SHT75濕度傳感器，所述氣體傳感器3選用MQ216氣體傳感器，所述從控單元4為STM32從控單元，所述主控單元6為使用STM32F107VCT6芯片的STM32主控單元，所述液晶屏7選用TFT液晶觸摸屏。
[0029]如圖2所示，所述電力載波通信模塊5為頻率在150khz以下的低頻通信，包括載波調(diào)制器50、信號(hào)放大器51、升壓耦合器52、變壓降壓器53、選頻濾波器54、穩(wěn)壓整流器55和解調(diào)器56，所述載波調(diào)制器50的輸入端與從控單元4的輸出端相連，所述解調(diào)器56的輸出端與主控單元6的輸入端相連，所述載波調(diào)制器50、信號(hào)放大器51和升壓耦合器52依次電連接，所述變壓降壓器53、選頻濾波器54、穩(wěn)壓整流器55和解調(diào)器56依次電性連接，所述升壓耦合器53和變壓降壓器53之間設(shè)有接收升壓耦合器52升壓耦合的信息并將信息以交流信號(hào)傳輸給變壓降壓器53的交流電力線57，其中，所述信號(hào)放大器采用LM358運(yùn)算放大器，采用雙電源供電，負(fù)壓供電使用的是ICL7660SIBAT。所述選頻濾波器分為高頻和低頻濾波，針對(duì)性過濾。所述交流電力線57為220V交流電力線。所述電力載波通信模塊的工作原理為:載波調(diào)制器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成調(diào)制信號(hào)，信號(hào)放大器將調(diào)制信號(hào)進(jìn)行線性放大，通過升壓耦合器將信息耦合到220V交流電力線上，通過220V交流電力線以交流信號(hào)的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;在信號(hào)接收端變壓降壓器將交流信號(hào)進(jìn)行變壓降壓，然后選頻濾波器進(jìn)行選頻濾波，篩選出有效的信息數(shù)據(jù)，通過穩(wěn)壓整流器進(jìn)行穩(wěn)壓整流、解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)后輸出到主控單元。
[0030]本實(shí)用新型的工作原理為:檢測(cè)裝置上電以后，STM32從控單元同時(shí)控制MQ216氣體傳感器、PT100溫度傳感器以及SHT75濕度傳感器采集環(huán)境中的氣體濃度、溫度和濕度情況，然后STM32從控單元將采集到的數(shù)據(jù)通過電力載波通信模塊上傳到STM32主控單元，STM32主控單元接收并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)將數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序以Excel格式存儲(chǔ)到U盤或者SD讀寫存儲(chǔ)器中，同時(shí)可以將采集到的溫度、濕度和氣體濃度在TFT液晶觸摸屏上顯示，然后STM32主控單元的控制中心根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的閾值范圍進(jìn)行判斷，當(dāng)STM32主控單元判斷出采集的溫度、濕度、氣體濃度等數(shù)據(jù)大于設(shè)定的閾值時(shí)，及時(shí)報(bào)警。
[0031]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、從控單元、電力載波通信模塊、主控單元和液晶屏，所述溫度傳感器、濕度傳感器和氣體傳感器分別與從控單元信號(hào)傳輸連接，所述從控單元、電力載波通信模塊和主控單元依次信號(hào)傳輸連接，所述液晶屏電性連接于主控單元的輸出端； 所述電力載波通信模塊包括載波調(diào)制器、升壓耦合器、變壓降壓器、選頻濾波器和解調(diào)器，所述載波調(diào)制器的輸入端與從控單元的輸出端相連，所述解調(diào)器的輸出端與主控單元的輸入端相連，所述載波調(diào)制器與升壓耦合器電連接，所述變壓降壓器、選頻濾波器和解調(diào)器依次電性連接，所述升壓耦合器和變壓降壓器之間設(shè)有接收升壓耦合器升壓耦合的信息并將信息以交流信號(hào)傳輸給變壓降壓器的交流電力線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電力載波通信模塊還包括電性連接于所述載波調(diào)制器和升壓耦合器之間的信號(hào)放大器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電力載波通信模塊還包括電性連接于選頻濾波器和解調(diào)器之間的穩(wěn)壓整流器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述主控單元的輸出端上還連接有SD讀寫存儲(chǔ)器。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述主控單元的輸出端上還連接有報(bào)警器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述溫度傳感器選用PTlOO溫度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述濕度傳感器選用SHT75濕度傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述氣體傳感器選用MQ216氣體傳感器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述從控單元為STM32從控單元，所述主控單元為STM32主控單元。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電力線載波通信的多功能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述交流電力線為220V交流電力線，所述液晶屏選用TFT液晶觸摸屏。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205607445SQ201620423607
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】姜海濤, 嚴(yán)曉杰, 蘭風(fēng), 盧雙, 李志偉, 姜程程, 李志紅
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院