[发明专利]煤矿井下搜索机器人多传感器环境探测系统

说明书

技术领域

本发明属于环境探测技术领域，尤其涉及一种煤矿井下搜索机器人多传感器环境探测系统。

背景技术

近年来，我国矿难事故频繁发生，煤矿安全生产问题引起了社会的广泛关注。对于煤矿来说，除了规范管理之外，还要采用先进的技术和设备用于矿难的预防与救护工作。灾害一旦发生，救护过程中最为重要也是最危险的阶段，就是事故现场勘查阶段，这时事故区域往往情况不明，贸然派人员下井极易发生二次事故从而导致更多人员的伤亡。救护人员面临的危险主要包括，二次爆炸、毒气(特别是CO 等)、冒落等等。因此，在井下事故发生后以及其他可能存在危险因素的情况下，急需一种能够代替救工作人员或者护队员进入危险区域完成现场环境探测的设备，将现场的气体情况、温度、图像等环境信息检测出来并将数据传回指挥中心，从而大大减少工作人员到危险区域探测的危险性。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种无需人工进入危险区域进行环境探测，探测可靠、实时、准确的煤矿井下搜索机器人多传感器环境探测系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括温湿度传感器、风速传感器、瓦斯传感器、气体传感器、一氧化碳电化学传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、A/D转换电路、MCU、CAN总线、外部辅助电路、电源模块，其结构要点MCU分别与温湿度传感器、风速传感器、A/D转换电路、CAN总线、外部辅助电路、电源模块相连，A/D转换电路分别与第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路相连，第一信号调理电路与瓦斯传感器相连，第二信号调理电路与气体传感器相连、第三信号调理电路与一氧化碳电化学传感器相连；所述CAN总线用于上传检测数据。

作为一种优选方案，本发明所述风速传感器采用风杯式风速传感器。

作为另一种优选方案，本发明所述瓦斯传感器采用催化燃烧式瓦斯传感器。

另外，本发明所述气体传感器采用热导式气体传感器。

本发明有益效果。

本发明给出了一种多传感器环境探测系统设计，形成一体化的环境信息综合检测系统，针对矿难发生时特征比较明显的有毒有害气体、温湿度、风速等几种传感器的信息进行采集，同时为了简化系统结构，提高系统的可靠性，通讯采用CAN总线结构。这样充分结合了单片机处理速度快，易扩展和CAN总线数据传输的可靠性、开放性，在硬件上保证了危险环境探测的实时性和准确性。本发明经过升级改造后亦可用于煤矿井下环境监测系统，具有推广应用前途。

附图说明

图1是本发明原理框图。

图2是本发明软件流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括温湿度传感器、风速传感器、瓦斯传感器、气体传感器、一氧化碳电化学传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、A/D转换电路、MCU、CAN总线、外部辅助电路、电源模块，MCU分别与温湿度传感器、风速传感器、A/D转换电路、CAN总线、外部辅助电路、电源模块相连，A/D转换电路分别与第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路相连，第一信号调理电路与瓦斯传感器相连，第二信号调理电路与气体传感器相连、第三信号调理电路与一氧化碳电化学传感器相连；所述CAN总线用于上传检测数据。

所述风速传感器采用风杯式风速传感器。当风杯转动时，通过主轴带动多齿转盘旋转，使下面光敏三极管接收上面发光二极管照射下来的光线，处于导通或截止状态，形成与风杯转速成正比的频率信号，通过计数器计数，换算后得到实际风速值。风杯式风速传感器接线方便且安装简单，量程宽，稳定性好，不受风向和温度的影响，输出信号传输距离远，抗干扰能力强。

所述瓦斯传感器采用催化燃烧式瓦斯传感器。

所述气体传感器采用热导式气体传感器。

本发明以Atmega168 单片机为核心，瓦斯和CO气体传感器输出的与气体浓度成正比的电信号经过信号调理电路后通过A/D 转换器，转换后的数字信号由单片机处理；由于温湿度传感器和风速传感器直接输出数字信号，可直接送入单片机处理。

系统程序结构主要由传感器数据采集和数据上传两大部分组成。系统上电后先对各部分初始化，这段时间内各传感器预热达到稳定工作阶段，而后单片机读取分别读取各传感器数据并进行处理，处理后的数据按照一定的数据格式形成数据帧，通过CAN 总线上传。系统通过短时间循环处理各传感器输出数据，可以达到近似实时检测气体浓度、风速和温湿度环境参数，从而可以简化系统结构，节省硬件资源。