[發(fā)明專利]一種用于深部巷道監(jiān)測(cè)的壓電能量捕獲供電式無線傳感節(jié)點(diǎn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710905176.5
• 申請(qǐng)日: 2017-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN107659205A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆楠楠;吳天琦;孫彥景;李松;徐華;鞏思園;陳巖;王博文;曹起;李嫄源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/18
• 分類號(hào): H02N2/18;H02J7/32;H02J50/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 田凌濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于深部巷道監(jiān)測(cè)的壓電能量捕獲供電式無線傳感節(jié)點(diǎn)裝置，屬于深部巷道監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于長期開采，我國煤炭淺部資源日益枯竭，由此將轉(zhuǎn)入深部開采。目前，由于缺乏深部開采圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與控制的先進(jìn)技術(shù)和裝備，無法實(shí)現(xiàn)大采深、高應(yīng)力、破碎圍巖變形與破壞的有效控制。因此，開展深部巷道圍巖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、解決關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究，是我國煤礦安全生產(chǎn)的必然要求。

目前，煤礦井下無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)多是以電池供電，由于地下環(huán)境的限制，節(jié)點(diǎn)不易進(jìn)行電池更換，網(wǎng)絡(luò)壽命短，導(dǎo)致無線傳感網(wǎng)絡(luò)不能真正用于長周期、實(shí)時(shí)井下監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于煤礦采掘過程中所導(dǎo)致巷道的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化進(jìn)行供電的用于深部巷道監(jiān)測(cè)的壓電能量捕獲供電式無線傳感節(jié)點(diǎn)裝置。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于深部巷道監(jiān)測(cè)的壓電能量捕獲供電式無線傳感節(jié)點(diǎn)裝置，用于設(shè)置在深部巷道傳輸支架上，實(shí)現(xiàn)針對(duì)深部巷道指定類型數(shù)據(jù)的采集；包括壓電能量捕獲裝置、整流濾波模塊、電能儲(chǔ)存裝置、電能控制模塊、傳感器、信號(hào)收發(fā)模塊和天線；其中，壓電能量捕獲裝置的電能輸出端與整流濾波模塊的輸入端相連接，整流濾波模塊的輸出端與電能儲(chǔ)存裝置的輸入端相連接，壓電能量捕獲裝置基于深部巷道傳輸支架的振動(dòng)，產(chǎn)生電能，并經(jīng)整流濾波模塊向電能儲(chǔ)存裝置輸送電能；電能儲(chǔ)存裝置的輸出端與電能控制模塊相連接，傳感器和信號(hào)收發(fā)模塊分別與電能控制模塊相連接，電能儲(chǔ)存裝置經(jīng)電能控制模塊分別為傳感器、信號(hào)收發(fā)模塊進(jìn)行供電，同時(shí)，傳感器和天線分別與信號(hào)收發(fā)模塊相連接，傳感器用于實(shí)現(xiàn)針對(duì)深部巷道指定類型數(shù)據(jù)的采集，并通過信號(hào)收發(fā)模塊，經(jīng)天線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述壓電能量捕獲裝置包括基座、懸梁臂壓電振子和質(zhì)量塊，其中，懸梁臂壓電振子包括彈性金屬片和兩片壓電陶瓷片，彈性金屬片的其中一端定義為固定端，彈性金屬片上與其固定端相對(duì)的另一端定義為自由端，彈性金屬片的固定端內(nèi)嵌固定設(shè)置于基座上，質(zhì)量塊固定設(shè)置于彈性金屬片的自由端上，兩片壓電陶瓷片分別設(shè)置于彈性金屬片上對(duì)應(yīng)基座與質(zhì)量塊之間部分的兩表面上；兩片壓電陶瓷片分別通過導(dǎo)線與所述整流濾波模塊的輸入端相連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括保護(hù)緩沖模塊，所述整流濾波模塊的輸出端與保護(hù)緩沖模塊的輸入端相連接，保護(hù)緩沖模塊的輸出端與電能儲(chǔ)存裝置的輸入端相連接，所述壓電能量捕獲裝置基于深部巷道傳輸支架的振動(dòng)，產(chǎn)生電能，并依次經(jīng)整流濾波模塊、保護(hù)緩沖模塊向電能儲(chǔ)存裝置輸送電能。