一种基于STM32的煤矿移动探测系统

一种基于stm32的煤矿移动探测系统
技术领域
1.本发明属于煤矿探测技术领域，尤其涉及一种基于stm32的煤矿移动探测系统。


背景技术：

2.煤矿是一种十分重要的自然资源，煤矿矿井灾害事故主要以瓦斯和粉尘爆炸、瓦斯突出等为主。预防灾情发生是矿井工作的核心。若煤矿中瓦斯、粉尘浓度超过安全阈值时，煤矿环境十分复杂恶劣，因此煤矿矿井内的工作人员需要实时获取瓦斯、粉尘的浓度，并及时采取相应措施将瓦斯、粉尘的浓度控制在安全范围内，保障了煤矿生产的安全性。
3.目前，用于获取瓦斯、粉尘浓度的探测装置，当探测到的瓦斯、粉尘浓度数据较多时，无法针对瓦斯、粉尘浓度进行实时分析，同时分析结果到达监控中心时，有时间延迟，无法及时对超过安全浓度的不同区域进行精准控制。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种基于stm32的煤矿移动探测系统，以解决上述现有技术中存在的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于stm32的煤矿移动探测系统，包括：数据获取模块、数据分析模块、数据传输模块和控制模块，其中所述数据获取模块、所述数据分析模块、所述数据传输模块、所述控制模块分别依次连接，所述控制模块还与所述数据获取模块连接；
6.所述数据获取模块，用于获取煤矿不同区域内的环境数据，其中所述环境数据包括：瓦斯浓度和粉尘浓度；
7.所述数据分析模块，用于基于stm32对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，所述分析结果包括：环境安全和环境危险；
8.所述数据传输模块，用于将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；
9.所述控制模块，用于启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。
10.优选地，所述数据获取模块包括：第一获取单元和第二获取单元；其中所述第一获取单元、所述第二获取单元分别与所述数据分析模块连接；
11.所述第一获取单元，用于通过探测装置获取某一区域的环境数据；
12.所述第二获取单元，用于移动所述探测装置，移动方向为已设置好的运动轨迹，基于运动轨迹获取不同区域内的环境数据。
13.优选地，所述探测装置包括：瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器、信号处理单元、stm32单片机和可移动机器人，所述瓦斯传感器、所述粉尘传感器、所述位移传感器、所述信号处理单元、所述stm32单片机分别安装在可移动机器人的不同位置。
14.优选地，所述信号处理单元，用于将瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器的感应电压进行信号处理，并传输至所述stm32单片机。
15.优选地，所述数据分析模块包括：第一分析单元、第二分析单元和语音播报单元；其中所述第一分析单元、所述第二分析单元、所述语音播报单元分别与所述数据传输模块连接；
16.所述第一分析单元，用于将不同区域的瓦斯浓度分别与瓦斯阈值比较，得到第一分析结果；
17.所述第二分析单元，用于将不同区域的粉尘浓度分别与粉尘阈值比较，得到第二分析结果；
18.所述语音播报单元，用于将所述第一分析结果和所述第二分析单元进行语音播报，提醒附近工作人员。
19.优选地，所述数据传输模块中，利用煤矿已铺设的通讯光缆将环境危险对应的环境数据传输至监控中心。
20.优选地，所述控制装置包括：除尘装置和通风装置，所述除尘装置和所述通风装置分别独立设置在煤矿区域内不同位置。
21.优选地，所述控制模块包括：第一控制单元和第二控制单元；其中所述第一控制单元、所述第二控制单元分别与所述数据获取模块连接；
22.所述第一控制单元，用于启动煤矿区域内的通风装置，将瓦斯浓度控制在瓦斯阈值内；
23.所述第二控制单元，用于启动煤矿区域内的除尘装置，将粉尘浓度控制在粉尘阈值内。
24.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
25.本发明提供了一种基于stm32的煤矿移动探测系统，通过数据获取模块，获取煤矿不同区域内的环境数据；通过数据分析模块，对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，分析结果包括：环境安全和环境危险；通过数据传输模块，将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；通过控制模块，启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。本发明能够准确探测到多区域瓦斯、粉尘浓度，同时对探测到的瓦斯、粉尘浓度数据进行及时分析，通过控制模块，能够及时对超过安全浓度的不同区域进行精准控制。
附图说明
26.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明实施例的系统示意图。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
30.实施例一
31.如图1所示，本实施例中提供一种基于stm32的煤矿移动探测系统，包括：数据获取模块、数据分析模块、数据传输模块和控制模块，其中所述数据获取模块、所述数据分析模块、所述数据传输模块、所述控制模块分别依次连接，所述控制模块还与所述数据获取模块连接；
32.所述数据获取模块，用于获取煤矿不同区域内的环境数据，其中所述环境数据包括：瓦斯浓度和粉尘浓度；
33.所述数据分析模块，用于基于stm32对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，所述分析结果包括：环境安全和环境危险；
34.所述数据传输模块，用于将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；
35.所述控制模块，用于启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。
36.可实施地，所述数据获取模块包括：第一获取单元和第二获取单元；其中所述第一获取单元、所述第二获取单元分别与所述数据分析模块连接；
37.所述第一获取单元，用于通过探测装置获取某一区域的环境数据；
38.所述第二获取单元，用于移动所述探测装置，移动方向为已设置好的运动轨迹，基于运动轨迹获取不同区域内的环境数据。
39.所述探测装置包括：瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器、信号处理单元、stm32单片机和可移动机器人，所述瓦斯传感器、所述粉尘传感器、所述位移传感器、所述信号处理单元、所述stm32单片机分别安装在可移动机器人的不同位置。
40.本实施例中，可移动机器人设置好运动轨迹，基于运动轨迹带动探测装置移动到煤矿不同区域，实时获取煤矿不同区域内的瓦斯浓度和粉尘浓度，通过单片机分别对采集的瓦斯浓度和粉尘浓度进行实时分析。
41.可实施地，所述信号处理单元，用于将瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器的感应电压进行信号处理，并传输至所述stm32单片机。
42.本实施例中，信号处理单元包括两个放大、滤波单元，三个选通开关，一个锁存器，两个pga，模数转换器、数模转换器、功率放大器，功率电阻和附加电容器，所述两个放大、滤波单元分别通过一个功率放大器与一个所述线圈位移传感器的一端相连，两个放大、滤波单元的输出端分别连接一个选通开关，这两个选通开关的输出端分别连接到第三个选通开关的两个输入端上，第三个选通开关的输出端再依次连接一个pga和模数转换器，最后模数转换器的输出与单片机的一个输入端相连，所述三个选通开关的控制端分别与所述锁存器相连，而锁存器的输入端与所述单片机的一个输出端相连，所述信号处理单元内还配置一个数模转换器，数模转换器的输入端与dds波形发生器的输出端相连，数模转换器的输出端依次串联两个功率放大器、一个功率电阻后连接到两个并联的附加电容器一端，两个附加电容器的另一端分别与两个所述线圈位移传感器一端连接。
43.可实施地，所述数据分析模块包括：第一分析单元、第二分析单元和语音播报单元；其中所述第一分析单元、所述第二分析单元、所述语音播报单元分别与所述数据传输模块连接；
44.所述第一分析单元，用于将不同区域的瓦斯浓度分别与瓦斯阈值比较，得到第一分析结果；
45.所述第二分析单元，用于将不同区域的粉尘浓度分别与粉尘阈值比较，得到第二分析结果；
46.所述语音播报单元，用于将所述第一分析结果和所述第二分析单元进行语音播报，提醒附近工作人员。
47.本实施例中，还可以设置声音传感器，通过声音传感器获取语音播报单元发出的语音提醒，并将语音提醒转换成电信号，传输至监控中心的上位机，同时将语音提醒进行显示，供管理者查看，并采取相应的控制措施。
48.可实施地，所述数据传输模块中，利用煤矿已铺设的通讯光缆将环境危险对应的环境数据传输至监控中心。
49.本实施例中，利用已有煤矿井下布设通讯光缆，时效性好，在矿井灾害恶劣环境下生存能力很强，不受电磁干扰，性能稳定可靠。
50.可实施地，所述控制装置包括：除尘装置和通风装置，所述除尘装置和所述通风装置分别独立设置在煤矿区域内不同位置。
51.本实施例中，除尘装置可以采用喷雾降尘、泡沫除尘，还可以通过除尘器进行除尘处理。
52.降低瓦斯浓度的措施还可以采用瓦斯抽取装置，将煤矿区域内的瓦斯抽至安全区域。
53.可实施地，所述控制模块包括：第一控制单元和第二控制单元；其中所述第一控制单元、所述第二控制单元分别与所述数据获取模块连接；
54.所述第一控制单元，用于启动煤矿区域内的通风装置，将瓦斯浓度控制在瓦斯阈值内；
55.所述第二控制单元，用于启动煤矿区域内的除尘装置，将粉尘浓度控制在粉尘阈值内。
56.与现有技术相比，本实施例具有如下优点和技术效果：
57.本实施例提供了一种基于stm32的煤矿移动探测系统，通过数据获取模块，获取煤矿不同区域内的环境数据；通过数据分析模块，对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，分析结果包括：环境安全和环境危险；通过数据传输模块，将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；通过控制模块，启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。本实施例能够准确探测到多区域瓦斯、粉尘浓度，同时对探测到的瓦斯、粉尘浓度数据进行及时分析，通过控制模块，能够及时对超过安全浓度的不同区域进行精准控制。
58.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，包括：数据获取模块、数据分析模块、数据传输模块和控制模块，其中所述数据获取模块、所述数据分析模块、所述数据传输模块、所述控制模块分别依次连接，所述控制模块还与所述数据获取模块连接；所述数据获取模块，用于获取煤矿不同区域内的环境数据，其中所述环境数据包括：瓦斯浓度和粉尘浓度；所述数据分析模块，用于基于stm32对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，所述分析结果包括：环境安全和环境危险；所述数据传输模块，用于将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；所述控制模块，用于启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。2.根据权利要求1所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：第一获取单元和第二获取单元；其中所述第一获取单元、所述第二获取单元分别与所述数据分析模块连接；所述第一获取单元，用于通过探测装置获取某一区域的环境数据；所述第二获取单元，用于移动所述探测装置，移动方向为已设置好的运动轨迹，基于运动轨迹获取不同区域内的环境数据。3.根据权利要求2所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述探测装置包括：瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器、信号处理单元、stm32单片机和可移动机器人，所述瓦斯传感器、所述粉尘传感器、所述位移传感器、所述信号处理单元、所述stm32单片机分别安装在可移动机器人的不同位置。4.根据权利要求3所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述信号处理单元，用于将瓦斯传感器、粉尘传感器、位移传感器的感应电压进行信号处理，并传输至所述stm32单片机。5.根据权利要求2所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述数据分析模块包括：第一分析单元、第二分析单元和语音播报单元；其中所述第一分析单元、所述第二分析单元、所述语音播报单元分别与所述数据传输模块连接；所述第一分析单元，用于将不同区域的瓦斯浓度分别与瓦斯阈值比较，得到第一分析结果；所述第二分析单元，用于将不同区域的粉尘浓度分别与粉尘阈值比较，得到第二分析结果；所述语音播报单元，用于将所述第一分析结果和所述第二分析单元进行语音播报，提醒附近工作人员。6.根据权利要求1所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述数据传输模块中，利用煤矿已铺设的通讯光缆将环境危险对应的环境数据传输至监控中心。7.根据权利要求1所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述控制装置包括：除尘装置和通风装置，所述除尘装置和所述通风装置分别独立设置在煤矿区域内不同位置。8.根据权利要求7所述的基于stm32的煤矿移动探测系统，其特征在于，所述控制模块包括：第一控制单元和第二控制单元；其中所述第一控制单元、所述第二控制单元分别与所述数据获取模块连接；
所述第一控制单元，用于启动煤矿区域内的通风装置，将瓦斯浓度控制在瓦斯阈值内；所述第二控制单元，用于启动煤矿区域内的除尘装置，将粉尘浓度控制在粉尘阈值内。

技术总结
本发明公开了一种基于STM32的煤矿移动探测系统，本发明属于煤矿探测领域，包括：数据获取模块、数据分析模块、数据传输模块和控制模块；所述数据获取模块，用于获取煤矿不同区域内的环境数据；所述数据分析模块，用于基于STM32对所述环境数据进行实时分析，得到分析结果，所述分析结果包括：环境安全和环境危险；所述数据传输模块，用于将环境危险对应的环境数据传输至监控中心；所述控制模块，用于启动煤矿区域内的控制装置，将所述环境数据控制在安全范围内。本发明能够准确探测到多区域瓦斯、粉尘浓度，同时对探测到的瓦斯、粉尘浓度数据进行及时分析，通过控制模块，能够及时对超过安全浓度的不同区域进行精准控制。过安全浓度的不同区域进行精准控制。过安全浓度的不同区域进行精准控制。


技术研发人员：尹晓峰 何莉 李敏 种文军
受保护的技术使用者：兰州石化职业技术大学
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/20