[发明专利]高海拔矿山井下运输环境感知装置及方法

权利要求书

1.高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，包括NI-SB RIO开发板、传感器模块、振弦式传感器读数模块、PCB板、无线模块、16路电信号面板、RJ45接口、电源模块、机箱；装置以PCB板作为连接的载体，NI-SB RIO开发板、振弦式传感器读数模块、无线模块、16路电信号面板、RJ45接口、电源模块均通过PCB板进行连接，16路电信号面板8个通道接振弦式传感器读数模块，8个通道接NI-SB RIO开发板；电源模块与所有安装在PCB板上的模块连接；NI-SB RIO开发板分别与振弦式传感器读数模块、无线模块、RJ45接口连接，将装置按一定的间距布置在巷道中，利用多类型传感技术，实现对井下巷道温湿度、各类气体粉尘含量、风速风压、巷道围岩变形高海拔矿山井下运输环境的实时感知和数据的存储传输，为保障井下无轨运输车辆安全提供基础数据。

2.根据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，该装置采用220V DC供电，支持接入0-20mA模拟量信号传感器、频率0-3330Hz的振弦式传感器，具备16通道信号同步采集功能，采集信号可通过有线、无线两种方式输出。

3.根据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，所述的NI-SB RIO开发板属于嵌入式开发内核，用于控制传感器、采集和传输数据。

4.根据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，所述的传感器模块包括温湿度传感器、气体传感器、颗粒物粉尘传感器、风速风压传感器和用于监测巷道围岩变形的振弦式力学传感器，各传感器都连接在机箱的16路电信号面板上。

5.根据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，所述的振弦式传感器读数模块用于实现振弦式传感器的激励、输出信号类型转换和读取；所述的PCB板用于提供振弦式传感器读数模块固定、装配的机械支承，并实现所需要的电气特性；所述的无线模块用于实现井下数据的无线传输；所述的16路电信号面板用于连接模拟信号输出的传感器；所述的RJ45接口用于连接井下数据网桥，形成分布式采集环网，将数据传输到管控中心；所述的电源模块包括12VDC电源模块和5VDC电源模块，为NI-SB RIO开发板、传感器模块、振弦式传感器读数模块、无线模块提供电压和电流支持。

6.据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，所述的机箱设计要求为IP65，尺寸30*30*16cm，材质为不锈钢材质，用于保护和固定各个模块。

7.据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，所述的机箱四个角都焊接了固定孔，用于安装固定。

8.据权利要求1所述的高海拔矿山井下运输环境感知装置，其特征在于，上位机软件采用LabVIEW虚拟仪器技术开发，软件主界面集监测数据的分析、预警、存储、查询功能于一体，可以对不同类型传感器进行配置和调试，实现对接入该装置的任一传感器唤醒与关闭的控制。

9.一种采用权利要求1所述高海拔矿山井下运输环境感知装置的感知方法，其特征在于，包括:

步骤1、根据现场实际情况选择需要监测的环境参数，进而确定符合要求的传感器模块；

步骤2、通过上位机软件对传感器模块配置调试成功后，将装置每隔一定距离放置于高海拔矿山井下运输巷道中，同时将传感器模块按照要求进行布置并接入该装置，采用220VDC进行供电，装置开始正常工作；

步骤3、在工作过程中，装置支持实时采集8路振弦式传感器数据和8路其他模拟量信号的传感器数据，采集到的数据利用RJ45接口连接到井下数据网桥，传输到管控中心；通过上位机软件可实现对现场任一传感器唤醒与关闭的控制，同时上位机主界面集监测数据的分析、预警、存储、查询功能于一体，实现对监测数据的统一管理和井下运输的安全评估。