一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，设置在深部巷道传输支架上，实现针对深部巷道指定类型数据的采集，其所需能量是通过捕获煤矿采掘过程中多余机械能的方式获得，将振动机械能向电能转化进行供电，整个装置所组成的网络寿命相比于其他网络较长，有利于环保，且本发明专利技术设计无线传感节点装置，占用的空间较小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置
本专利技术涉及一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，属于深部巷道监测

技术介绍
由于长期开采，我国煤炭浅部资源日益枯竭，由此将转入深部开采。目前，由于缺乏深部开采围岩稳定性监测与控制的先进技术和装备，无法实现大采深、高应力、破碎围岩变形与破坏的有效控制。因此，开展深部巷道围岩实时监测、解决关键技术与装备的研究，是我国煤矿安全生产的必然要求。目前，煤矿井下无线传感网络的节点多是以电池供电，由于地下环境的限制，节点不易进行电池更换，网络寿命短，导致无线传感网络不能真正用于长周期、实时井下监测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于煤矿采掘过程中所导致巷道的振动，实现振动机械能向电能转化进行供电的用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，用于设置在深部巷道传输支架上，实现针对深部巷道指定类型数据的采集；包括压电能量捕获装置、整流滤波模块、电能储存装置、电能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：用于设置在深部巷道传输支架上，实现针对深部巷道指定类型数据的采集；包括压电能量捕获装置、整流滤波模块、电能储存装置、电能控制模块、传感器、信号收发模块和天线；其中，压电能量捕获装置的电能输出端与整流滤波模块的输入端相连接，整流滤波模块的输出端与电能储存装置的输入端相连接，压电能量捕获装置基于深部巷道传输支架的振动，产生电能，并经整流滤波模块向电能储存装置输送电能；电能储存装置的输出端与电能控制模块相连接，传感器和信号收发模块分别与电能控制模块相连接，电能储存装置经电能控制模块分别为传感器、信号收发模块进行供电，同时，传感器和...

【技术特征摘要】
1.一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：用于设置在深部巷道传输支架上，实现针对深部巷道指定类型数据的采集；包括压电能量捕获装置、整流滤波模块、电能储存装置、电能控制模块、传感器、信号收发模块和天线；其中，压电能量捕获装置的电能输出端与整流滤波模块的输入端相连接，整流滤波模块的输出端与电能储存装置的输入端相连接，压电能量捕获装置基于深部巷道传输支架的振动，产生电能，并经整流滤波模块向电能储存装置输送电能；电能储存装置的输出端与电能控制模块相连接，传感器和信号收发模块分别与电能控制模块相连接，电能储存装置经电能控制模块分别为传感器、信号收发模块进行供电，同时，传感器和天线分别与信号收发模块相连接，传感器用于实现针对深部巷道指定类型数据的采集，并通过信号收发模块，经天线实现数据发送。2.根据权利要求1所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：所述压电能量捕获装置包括基座、悬梁臂压电振子和质量块，其中，悬梁臂压电振子包括弹性金属片和两片压电陶瓷片，弹性金属片的其中一端定义为固定端，弹性金属片上与其固定端相对的另一端定义为自由端，弹性金属片的固定端内嵌固定设置于基座上，质量块固定设置于弹性金属片的自由端上，两片压电陶瓷片分别设置于弹性金属片上对应基座与质量块之间部分的两表面上；两片压电陶瓷片分别通过导线与所述整流滤波模块的输入端相连接。3.根据权利要求2所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：还包括保护缓冲模块，所述整流滤波模块的输出端与保护缓冲模块的输入端相连接，保护缓冲模块的输出端与电能储存装置的输入端相连接，所述压电能量捕获装置基于深部巷道传输支架的振动，产生电能，并依次经整流滤波模块、保护缓冲模块向电能储存装置输送电能。4.根据权利要求3所述一种用于深部巷道监测的压电能量捕获供电式无线传感节点装置，其特征在于：所述电能储存装置为本安电池，所述电能控制模块为电池管理芯片U2；所述整流滤波模块、保护缓冲模块、电能控制模块共计包括开关S1、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、直流-直流电压调整器U1、第一运算放大器U3、第二运算放大器U4、或非门U5、运算放大器U6、N沟道绝缘栅增强型场效应管U7；所述悬梁臂压电振子中两片压电陶瓷片的正极连接第一电感L1的其中一端，第一电感L1的另一端、第三二极管D3的正极、第四二极管D4的负极三者相连接，悬梁臂压电振子中两片压电陶瓷片的负极、第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极三者相连接；第一二极管D1的负极、第三二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦楠楠，吴天琦，孙彦景，李松，徐华，巩思园，陈岩，王博文，曹起，李嫄源，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32