本实用新型专利技术公开了一种基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其结构是：由装在溜井井壁(4)上的发电装置和装在贮矿仓(11)内的传感器模块，以及依次相连的电阻式应变传感器、电压放大装置、预警装置组成；发电装置的输出端与能量收集装置相连，传感器模块的输出端通过电缆与电压放大装置相连。本实用新型专利技术可以科学的将矿石重力势能转化为电能，转化的电能可被矿山小型用电设备使用，直接提高能源利用率，本实用新型专利技术还可对溜井贮矿仓内矿量进行监测预警，减少堵塞事故的发生，保护生命财产安全。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种发电与监测预警装置，尤其涉及一种基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置。
技术介绍
我国作为一个矿业需求大国，每年巨大的矿石消耗量意味着需要不断开采更多的矿石，在我国现有矿山中，溜井是一种应用十分广泛的矿石运输工具，随着矿石需求的不断增加，溜井的使用也将更加频繁。在溜井的使用中，矿石从上百米高处卸下，下放过程期间，对井壁不断撞击，其产生的机械能大量浪费，这些流失掉的机械能若使用一定的技术手段进行收集转换和利用，将为矿山的经济发展提供帮助。目前，压电陶瓷以其独特的换能特性受到各大企业的青睐，被广泛应用于电子、航空等高端领域，在注重能源问题的社会环境下，压电陶瓷将起着十分重要的作用。除此之外，溜井使用中的堵塞问题也一直困扰着各大矿山企业，溜井堵塞不仅仅造成了经济财产的损失，且严重威胁井下工人的生产作业安全。溜井内贮存过多的矿石是导致溜井堵塞事故发生的主要原因之一，对溜井内贮存的矿量进行监测预警将可有效的减少溜井堵塞事故的发生。目前矿山自发电装置结构简单，转化率不高，能源利用率较低，且没有切实可行的矿量监测预警装置。例如，中国专利公告号为CN201479039U技术专利公开了一个压电发电装置，包括一下层结构；一第一缓冲组件，其设置于下层结构上；一压电组件，其设置于第一缓冲组件上；一第二缓冲组件，其设置于压电组件上；以及一上层结构，其具有一本体及一柱体，柱体设置于本体的底面，本体位于第二缓冲组件的上方，柱体接触第二缓冲组件，柱体的位置对应于压电组件的中央处。这种发电装置，结构简单，无法很好适应矿山溜井的生产环境。其次，中国专利公告号为CN104391302A的专利技术专利公开了一种矿量测量装置，包括溜井测量车、激光物位计、电控摇臂、数显仪、PLC、视频瞄准系统，所述溜井测量车上固定连接有电控摇臂，视频瞄准系统包括摄像头、液晶监视器，摄像头位于电控摇臂的前端，液晶监视器位于电控摇臂的后端，摄像头与液晶监视器通过传输电缆连接，激光物位计与PLC的输入端相连，PLC的输出端与数显仪的输入端连接。这种矿量测量装置结构复杂，且无法对井内矿量进行实时的监测预警。
技术实现思路
本技术的目的是针对目前矿山溜井中存在着大量的能量浪费，没有很好的自发电能量收集装置，且溜井易因井内矿量过多发生溜井堵塞事故，矿山现有的矿量测量装置大多具有工艺复杂，准确性低，作业危险的性质，现提供一种能量转换率高，发电效果好，同时可以对溜井内的矿量进行实时监测预警的一种基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置。为实现上述目的，本技术的技术解决方案是：由装在溜井井壁上的发电装置和装在贮矿仓内的传感器模块，以及依次相连的电阻式应变传感器、电压放大装置、预警装置组成；发电装置的输出端与能量收集装置相连，传感器模块的输出端通过电缆与电压放大装置相连。所述发电装置由简支支撑机构、压电装置、保护材料和能量收集装置组成，其中：简支支撑机构与压电装置相互焊接固定在溜井井壁上，橡胶衬板制成的保护材料覆盖在压电装置的上方。所述能量收集装置包括整流二极管、滤波电容以及蓄电池，压电装置为压电陶瓷片，其两极分别与整流二极管相连接，滤波电容和蓄电池分别与整流二极管相并联。所述整流二极管可以采用2CZ型硅半导体整流二极管。所述滤波电容为钽电解电容。所述传感器模块通过金属铜制成的密封箱放置在溜井贮矿仓上端。所述电阻式应变传感器包括康铜箔制成的电阻应变片和弹性钢制成的弹性材料，电阻应变片通过胶水与弹性材料相连。所述电压放大装置采用毫伏差分放大器。所述预警装置采用红色发光二极管。所述简支支撑机构采用金属材料铝制成，该机构由钢件构成的三脚架进行支撑。本技术的有益效果是：利用压电材料的压电效应，将矿山溜井中放矿时所产生的重力势能转换为电能，经整流滤波变为稳定的直流电，存储在蓄电池中，可被矿山中的小型用电设施使用，提高能源利用率，同时可对溜井内贮矿仓中的矿量进行检测预警，防止因井内矿量过多导致溜井堵塞事故的发生，保护生命财产安全。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是图1中A标号处的发电装置发大图。图3是图1中B标号处的传感器模块放大图。图4是本技术能量收集装置电路原理图。图5是本技术的发电的工作原理图。图6是本技术的预警的工作原理图。图中：1.简支支撑机构；2.压电装置；3.保护材料；4.溜井井壁；5.整流二极管；6.滤波电容；7.蓄电池；8.密封箱；9.电阻应变片；10.弹性材料；11.贮矿仓。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步地详细说明。本技术提供的基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其结构如图1至图4所示，包括发电装置、能量收集装置、传感器模块、电压放大装置、预警装置，其中：所述发电装置由简支支撑机构1、压电装置2、保护材料3组成，简支支撑机构1与压电装置2相互焊接固定在溜井井壁4上，保护材料3覆盖在压电装置2上方，压电装置2与能量收集装置相连接。能量收集装置包括整流二极管5、滤波电容6以及蓄电池7，压电装置2的两极分别与整流二极管5相连接，滤波电容6和蓄电池7分别与整流二极管5相并联。当矿石下放撞击压电装置2，压电装置2产生电荷，经过能量收集装置存储在蓄电池7中。所述传感器模块由电阻式应变传感器、密封箱8组成，电阻式应变传感器包括电阻应变片9和弹性材料10，电阻应变片9按全桥电路连接，电阻式应变传感器依次与电压放大装置、预警装置相连接，电阻式应变传感器安置于密封箱8内部放置在溜井贮矿仓11上端，当贮矿仓11内矿量达到电阻式应变传感器所安装的位置时，电阻应变片9受力变形，电阻发生变化产生电压，传感器外接电压放大装置，将电压进行放大，电压放大装置的输出端接预警装置。所述简支支撑机构1采用金属材料铝制成。所述压电装置2采用压电陶瓷材料制成。所述保护材料3采用橡胶衬板制成。所述整流二极管5采用硅半导体整流二极管2CZ型。所述滤波电容6为钽电解电容。所述电阻应变片9采用康铜箔制成。所述弹性材料10采用弹性钢制成。所述密封箱8采用金属铜制成。所述电压放大装置采用毫伏差分放大器。所述预警装置由红色发光二极管组成。参见图1：发电装置安装在溜井井壁4上，发电装置包括简支支撑机构1、压电装置2、保护材料3，保护材料3覆盖在压电装置2上，传感器模块安装在溜井内贮矿仓11的上端，当矿石从本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其特征在于由装在溜井井壁 （4）上的发电装置和装在贮矿仓（11）内的传感器模块，以及依次相连的电阻式应变传感器、电压放大装置、预警装置组成；发电装置的输出端与能量收集装置相连，传感器模块的输出端通过电缆与电压放大装置相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其特征在于由装在溜井井壁（4）上的发电装置和装在贮矿仓（11）内的传感器模块，以及依次相连的电阻式应变传感器、电压放大装置、预警装置组成；发电装置的输出端与能量收集装置相连，传感器模块的输出端通过电缆与电压放大装置相连。
2.按权利要求1所述的基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其特征在于：所述发电装置由简支支撑机构(1)、压电装置(2)、保护材料(3)和能量收集装置组成，简支支撑机构（1）与压电装置（2）相互焊接固定在溜井井壁(4)上，橡胶衬板制成的保护材料(3)覆盖在压电装置(2)上方。
3.按权利要求2所述的基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其特征在于：所述能量收集装置包括整流二极管(5)、滤波电容(6)以及蓄电池(7)，压电装置(2)为压电陶瓷片，其两极分别与整流二极管(5)相连接，滤波电容(6)和蓄电池(7)分别与整流二极管(5)相并联。
4.按权利要求3所述的基于压电效应与电阻应变片的溜井自发电与矿量预警装置，其特征在于：所述整流二极管(5)采用硅半...
【专利技术属性】
技术研发人员：任高峰，张聪瑞，单继鹏，曹飞，张驰，欧阳枧，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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