[發明專利]基于熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器及自動控制方法

無效

• 申請號: 201310210262.6
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103313474A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 周茗皓;陳巖;曹珍貫;宮關;曲鵬
• 申請（專利權）人: 安徽茗皓電子科技有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及煤礦防爆燈的自動控制方法領域，具體為一種基于自主采樣式熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器設計方法。

背景技術

隨著我國經濟的逐步發展，煤炭開采技術逐漸向高產高效的方向發展。然而，目前煤礦井下諸如巷道的照明設備即使在沒有人的時候也一直工作在照明狀態，這樣不可避免的耗費了大量的能源，耗電量的增加導致了煤礦開采的成本，因此遠遠不能適應煤礦開采的需求，而且不能跟上國家大力推進和采取的各種節能減排措施的步伐，能設計一個智能控制礦井防爆燈的控制器（當人或者礦車到來時防爆燈亮，當其走遠時防爆燈自動滅），就可以極大的減少電能的消耗，從而達到節能減排的要求。

目前國內外通常采用熱釋電傳感器配以菲涅爾透鏡的方式，這種方式雖然能增加探測距離和靈敏度，但是此探測距離一般為10m左右，而且距離遠靈敏度會響應下降，還不能對靜止的目標進行檢測，限制了其應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于自主采樣式熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器設計方法，以解決現有技術探測距離短、靈敏度低以及不能對靜止的目標進行檢測的問題。

為了滿足上述目的，本發明所采用的技術方案具體為：

基于熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器，其特征在于：包括有熱釋電傳感器，熱釋電傳感器上裝有可做微幅擺動的凸透鏡，熱釋電傳感器產生的熱釋電信號接入濾波放大電路，濾波放大電路連接A/D轉換電路，A/D轉換電路接入CPU，以上各裝置由防爆電源供電，CPU與防爆燈控制連接，通過CPU處理后控制防爆燈的開通與關斷。

所述的基于熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器，其特征在于：所述的凸透鏡由可編程步進電機驅動做微幅勻速擺動，可編程步進電機的電機驅動器由CPU控制連接。

所述的基于熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器，其特征在于：所述的濾波放大電路中的濾波器包括有高通濾波器和低通濾波器。高通濾波器主要用來濾掉環境中風及陽光等因素造成的溫漂，人體散發的熱信號頻率主要在0.6-1.2Hz之間，而周圍環境中的影響因素如陽光、風導致的熱信號變化的相當緩慢、頻率特別低，可以直接通過高通濾波器濾除掉，低通濾波器可以進一步消除噪聲信號的影響；熱釋電探頭輸出的電信號是在一個較大的直流分量的基礎上疊加一個很小的交流分量，并且由于每個傳感器探頭制造工藝的少許差別會導致產生不同的直流分量，使用濾波放大電路中的放大器的主要目的就是隔離掉這種混合信號中的直流分量，并且給其附加一個恒定的偏置電壓，只對所需要的交流信號進行放大處理。

基于熱釋電傳感的礦用防爆燈自動控制器及自動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）根據礦井照明的具體情況，在每個現有的防爆燈上安裝一組自動控制器；

（2）在所述熱釋電傳感器，裝有可以做微幅擺動的凸透鏡，采用一個可編程的步進電機，根據CPU提供的控制信號勻速擺動，帶動凸透鏡以特定的速度勻速轉動，因此一個熱釋電傳感器就可以對360度檢測范圍內的目標進行周期性檢測；

（3）熱釋電傳感器將檢測到的目標信號的熱信號轉化成電信號，將此信號經過濾波放大電路中的高通濾波器濾掉環境中風及陽光等因素造成的溫漂，經過濾波放大電路中的低通濾波器進一步消除噪聲信號的影響，再經濾波放大電路中的放大器隔離掉這種混合信號中的直流分量，并且給其附加一個恒定的偏置電壓，只對所需要的交流信號進行放大處理，然后經過A/D轉換電路進行模數轉換將數字信號送入CPU，進而通過CPU處理控制防爆燈的開通及關斷；

（4）凸透鏡每轉一周，電機控制器上的斷點開關就給CPU一個歸零信號，CPU每采一周信號就與前一周信號平均幅值進行相減，等同于每周采集的信號看作圖像中的每幀圖像；利用幀間分差法，如果兩次信號幅值差不超過一定閾值的話就判斷為沒有發現目標，如果兩次信號幅值差超過此閾值就判斷為發現目標，并且根據發現的時間可以判斷目標所在角度及目標運動的方向，進而精確控制防爆燈的開通與關斷；?

（5）在步驟（4）中所述的幀間分差法是將采集器所采集到的前后兩幀圖像對應的像素點灰度值進行相減，如果周圍環境亮度變化不大，即對應像素點灰度相差不大，可以認為該處目標是靜止的，如果圖像的某區域相對于其他區域的灰度值變化很大，可以認為這是由于目標運動引起的，并標記這些區域，利用這些被標記的像素區域，就可以方便求出運動的目標在圖像中的相對位置。