一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，所述电源模块连接瓦斯检测模块、MCU控制电路和LORA通信模块为其供电；MCU控制电路与瓦斯检测模块的输出信号端通讯连接；LORA通信模块，其通过SPI总线与所述MCU控制电路连接；还包括与MCU控制电路相连的报警模块。本实用新型专利技术的有益效果在于：1. 采用基于LORA的无线通讯技术，无需铺设电缆，便于安装，降低成本，节省辐射电缆的时间。2.安装位置范围广，可以安装到有线瓦斯传感器的检测盲区。3.方便移动，可以随着煤矿掘进面向前推进而推进。4.功耗低，可以采用内部电源供电。并且同时设计了外部电源和内部电源两种供电方式，可以根据现场实际情况选择供电方式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器
本技术属于煤矿安全检测监视领域，尤其涉及一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器。
技术介绍
瓦斯主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，是引发煤矿爆炸的主要原因，直接威胁着矿工的生命安全，摧毁矿井设施，瓦斯爆炸成为我国煤矿安全生产的最大隐患。因此，必须要实时的对瓦斯进行检测。目前的煤矿井下用的瓦斯传感器多采用有线传输数据，这样会带来一些不足和问题。1）铺设电缆成本高，费事费力。2）安装位置相对固定且局限性大，不能铺设在人不能到达的地方安装，会产生瓦斯检测盲区。3）不方便移动，煤矿掘进面向前推进时，还需要重新安装瓦斯传感器，重新铺设电缆，增加了成本和时间。4）功耗高，需要外部提供电源。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，相比于目前的无线传感器，基于LORA通信技术的无线传感器，功耗更低、可以传输的距离更远，抗干扰能力进一步提高。并且两个该新型传感器之间可以通过无线交换数据。本技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案是：一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，包括电源模块1、瓦斯检测模块2、MCU控制电路3、LORA通信模块4，所述电源模块1连接瓦斯检测模块2、MCU控制电路3和LORA通信模块4为其供电；MCU控制电路3与瓦斯检测模块2的输出信号端通讯连接；LORA通信模块4，其通过SPI总线与所述MCU控制电路3连接；还包括与MCU控制电路3相连的报警模块5，当瓦斯浓度值在设定的危险范围内，此时报警模块5发出报警。所述的电源模块1包括锂电池供电11、外部供电电路12和拨动开关13，锂电池供电11和外部供电电路12均与拨动开关13相连，由于LORA无线通信的功耗极低，所以该传感器可以采用锂电池供电，同时设计采用外部供电的电路。这样可以根据现场实际情况，选择供电方式。拨动开关（SW1）在1-2位置时选择外部电源供电，此时电源为7-40V宽电压输入。拨动开关（SW1）在2-3位置时选择传感器内部锂电池供电，输入电压为5V。所述的MCU控制电路3包括MCU及其外围电路，所述电源模块1与MCU相连为其提供工作电源，MCU与瓦斯检测模块2相连，瓦斯检测模块2将采集到的数据经过信号处理电路传输给MCU，MCU与LORA通讯模块相连，将处理后的数据经LORA通讯模块发送出去。所述外围电路还包括信号处理电路、故障指示、按键复位、电源指示灯、报警电路。所述的MCU控制电路3上设置有多个接口，所述SPI总线经多个接口连接至所述LORA通信模块4模块。所述的报警模块5具体为声光报警器。所述的瓦斯检测模块2采用的是利用催化元件对可燃烧气体的催化作用。当环境中没有可燃气体时，电桥中催化元件和补偿元件都不会发生反应，因而电路处于平衡状态，不会有输出量。当存在可燃气体时，由于催化元件发生氧化反应，电桥不再平衡，输出电压信号，此电压信号与气体浓度成正比，从而测得瓦斯浓度。该电压信号经过信号处理电路处理之后传输到MCU。所述的LORA通信模块4，包括LORA芯片，LORA芯片采用SX1278射频芯片。MCU通过SPI接口与LORA芯片通信。LORA芯片负责实现将瓦斯检测模块检测到的瓦斯浓度传递到下一个无线传感器或LORA基站。一种基于LORA的煤矿井下无线传输系统，包括上述基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，还包括LORA网关6和监控中心7，基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器的LORA通信模块4，用于将所述数据转换为LORA数据后，将所述LORA数据发送至所述LORA网关6；所述LORA网关6，用于接收所述LORA数据，并将所述LORA数据转换为流量数据后发送至所述监控中心7；监控中心7用于查看瓦斯检测模块2采集的相关数据信息。本技术的工作原理：电源模块为整个系统提供电源，瓦斯检测模块检测附近瓦斯浓度并将采集到的数据经过处理后传输给MCU，MCU对接收到的数据进行处理，如果该数据超过设定的临界值将发出报警，同时MCU将接收到的数据转换为符合LORA通讯协议的数据经过LORA通信模块传输到下一个传感器或者LORA模块或者LORA网关。本技术的有益效果在于：1.采用基于LORA的无线通讯技术，无需铺设电缆，便于安装，降低成本，节省辐射电缆的时间。2.安装位置范围广，可以安装到有线瓦斯传感器的检测盲区。3.方便移动，可以随着煤矿掘进面向前推进而推进。4.功耗低，可以采用内部电源供电。并且同时设计了外部电源和内部电源两种供电方式，可以根据现场实际情况选择供电方式。5、相比于目前的无线传感器，基于LORA通信技术的无线传感器，功耗更低、可以传输的距离更远，抗干扰能力进一步提高。6、并且两个该新型传感器之间可以通过无线交换数据。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是电源模块的电路图。其中，1-电源模块，2-瓦斯检测模块，3-MCU控制电路，4-LORA通信模块，5-报警模块，6-LORA网关，7-监控中心，11-锂电池供电，12-外部供电电路，13-拨动开关。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的实施例。参照图1-2，本具体实施方式所述的一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，包括电源模块1、瓦斯检测模块2、MCU控制电路3、LORA通信模块4，所述电源模块1连接瓦斯检测模块2、MCU控制电路3和LORA通信模块4为其供电；MCU控制电路3与瓦斯检测模块2的输出信号端通讯连接；LORA通信模块4，其通过SPI总线与所述MCU控制电路3连接；还包括与MCU控制电路3相连的报警模块5，当瓦斯浓度值在设定的危险范围内，此时报警模块5发出报警。所述的电源模块1包括锂电池供电11、外部供电电路12和拨动开关13，锂电池供电11和外部供电电路12均与拨动开关13相连，由于LORA无线通信的功耗极低，所以该传感器可以采用锂电池供电，同时设计采用外部供电的电路。这样可以根据现场实际情况，选择供电方式。拨动开关（SW1）在1-2位置时选择外部电源供电，此时电源为7-40V宽电压输入。拨动开关（SW1）在2-3位置时选择传感器内部锂电池供电，输入电压为5V。所述的MCU控制电路3包括MCU及其外围电路，所述电源模块1与MCU相连为其提供工作电源，MCU与瓦斯检测模块2相连，瓦斯检测模块2将采集到的数据经过信号处理电路传输给MCU，MCU与LORA通讯模块相连，将处理后的数据经LORA通讯模块发送出去。所述外围电路还包括信号处理电路、故障指示、按键复位、电源指示灯、报警电路。所述的MCU控制电路3上设置有多个接口，所述SPI总线经多个接口连接至所述LORA通信模块4模块。所述的报警模块5具体为声光报警器。所述的瓦斯检测模块2采用的是利用催化元件对可燃烧气体的催化作用。当环境中没有可燃气体时，电桥中催化元件和补偿元件都不会发生反应，因而电路处于平衡状态，不会有输出量。当存在可燃气体时，由于催化元件发生氧化反应，电桥不再平衡，输出电压信号，此电压信号与气体浓度成正比，从而测得瓦斯浓度。该电压信号经过信号处理电路处理之后传输到MCU。所述的LORA通信模块4，包括LORA芯片，LORA芯片采用SX1278射频芯片。MCU通过SP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，其特征在于：包括电源模块(1)、瓦斯检测模块(2)、MCU控制电路(3)、LORA通信模块(4)，所述电源模块(1)连接瓦斯检测模块(2)、MCU控制电路(3)和LORA通信模块(4)为其供电；MCU控制电路(3)与瓦斯检测模块(2)的输出信号端通讯连接；LORA通信模块(4)，其通过SPI总线与所述MCU控制电路(3)连接；还包括与MCU控制电路(3)相连的报警模块(5)。

【技术特征摘要】
1.一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，其特征在于：包括电源模块(1)、瓦斯检测模块(2)、MCU控制电路(3)、LORA通信模块(4)，所述电源模块(1)连接瓦斯检测模块(2)、MCU控制电路(3)和LORA通信模块(4)为其供电；MCU控制电路(3)与瓦斯检测模块(2)的输出信号端通讯连接；LORA通信模块(4)，其通过SPI总线与所述MCU控制电路(3)连接；还包括与MCU控制电路(3)相连的报警模块(5)。2.如权利要求1所述的一种基于LORA的煤矿井下无线瓦斯传感器，其特征在于：所述的电源模块(1)包括锂电池供电(11)、外部供电电路(12)和拨动开关(13)，锂电池供电(11)和外部供电电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马刚，王金泉，边茂洲，吴成峰，杨正，相龙阳，苑令华，朱洪睿，王传会，张朋，李倩，邢振，
申请(专利权)人：兖州东方机电有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37