一种用于矿山井下检测识别定位系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿山井下人员定位技术领域，尤其涉及一种用于矿山井下检测识别定位系统。


背景技术：

2.矿山井下检测识别定位系统是矿山最重要的检测系统。然而传统的矿井检测系统主要采用集成化比较低的检测装置，这种检测系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。近年来自动化水平不断提高智能检测就需要体现更多更高的科技水准。
3.就本新型而言，是以实现一个智能矿山井下控制终端系统为结果，预计要求达到完成一个成本不高，且功能多样化的一个控制系统。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种用于矿山井下检测识别定位系统，包括主控平台和及其主控平台所连接的子功能模块，所述主控平台包括主控硬件、硬件平台和子功能模块所连接的控制的gpio端口，所述主控硬件上设有usb接口、micro sd接口、供电接口、csi接口和网端接口，所述主控硬件上还集成有通讯模块，且通讯模块包括wifi和bluetooth通信部，所述主控硬件通过csi接口连接有摄像头模块，所述主控硬件通过网端接口连接有以太网光纤收发器，所述硬件平台采用rpi平台，所述子功能模块包括传感器模块、灯控模块和通风模块，且子功能模块用于井下的温湿度数据、烟雾数据采集并预警。
7.作为本实用新型进一步的方案，所述rpi平台中arduino uno r3作为控制摄像头模块的从站，所述摄像头模块通过电性连接至子功能模块中用于门禁的舵机，所述arduino uno r3从站和rpi平台通过bluetooth通信部连接。
8.作为本实用新型进一步的方案，所述micro sd接口插接有tf卡，且tf卡用于存储主控硬件的采集信息。
9.作为本实用新型进一步的方案，所述传感器模块包括烟雾传感器、温湿度传感器和蜂鸣器，所述烟雾传感器、温湿度传感器通过wifi部连接至主控硬件上，且烟雾传感器、温湿度传感器和蜂鸣器之间通过电性连接。
10.作为本实用新型进一步的方案，所述灯控模块和通风模块均通过触控显示屏操控，所述灯控模块包括led灯，所述通风模块包括通风风机。
11.本实用新型的有益效果为：
12.本检测识别定位系统实行多模式检测控制方式进行控制，以树莓派为主控平台arduino为下位机的智能矿山控制系统，结合外围模块实现烟雾、温湿度和通风检测和预
警，两部分组成其功能是实现将传统的矿山井下检测控制实现“智能化”的控制，其主要是通过控制终端进行控制，集成性高，成本低、操作更加便捷。
附图说明
13.图1为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中主控硬件的框架示意图；
14.图2为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中从站的信息流程图；
15.图3为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中树莓派子功能硬件连接图；
16.图4为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中烟雾传感器的原理图；
17.图5为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中micro servo 9g舵机参数图；
18.图6为本实用新型提出的一种用于矿山井下检测识别定位系统中数据分层结构。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
20.参照图1-6，一种用于矿山井下检测识别定位系统，包括主控平台和及其主控平台所连接的子功能模块，主控平台包括主控硬件、硬件平台和子功能模块所连接的控制的gpio端口，主控硬件上设有usb接口、micro sd接口、供电接口、csi接口和网端接口，主控硬件上还集成有通讯模块，且通讯模块包括wifi和bluetooth通信部，主控硬件通过csi接口连接有摄像头模块，主控硬件通过网端接口连接有以太网光纤收发器，硬件平台采用rpi平台，子功能模块包括传感器模块、灯控模块和通风模块，且子功能模块用于井下的温湿度数据、烟雾数据采集并预警，rpi平台中arduino uno r3作为控制摄像头模块的从站，摄像头模块通过电性连接至子功能模块中用于门禁的舵机，arduino uno r3从站和rpi平台通过bluetooth通信部连接，micro sd接口插接有tf卡，且tf卡用于存储主控硬件的采集信息，传感器模块包括烟雾传感器、温湿度传感器和蜂鸣器，烟雾传感器、温湿度传感器通过wifi部连接至主控硬件上，且烟雾传感器、温湿度传感器和蜂鸣器之间通过电性连接，灯控模块和通风模块均通过触控显示屏操控，灯控模块包括led灯，通风模块包括通风风机。
21.raspberry pi，中文名为“树莓派”,简写为rpi，是为学习计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于linux，随着windows 10 iot的发布，也将可以用上运行windows的树莓派。
22.其中系统和子模块设备的使用如下：
23.温湿度控制主控树莓派平台对井下居室进行温湿度采集，使用的温湿度传感器，将会检测井下居室当前的温湿度数据，并且树莓派通过gpio引脚连接传感器，获取检测到的数据，并且将检测到的相关数据记录在数据库中，同时将采集到的数据对比提前设定好
的室内最佳温湿度信息，给出用户当前井下温度与湿度的过高和过低反馈数据，并将数据写入数据库。用户可以通过用户界面的查询到当前温湿度信息和温湿度的高低情况反馈建议。
24.烟雾报警控制系统由烟雾检测和预警两部分组成，第一部分烟雾检测是通过井下居室里的烟雾传感器对室内环境进行实时检测，当室内空气中的被检测物质浓度过高就会传输信号给树莓派，在由树莓派导通蜂鸣器来完成第二部分的功能，本设计中检测端由树莓派使用gpio引脚来控制如果检测到烟雾等成分，主控控制继电器导通，以此来驱动蜂鸣器模块进行响动的预警功能。
25.通风控制通过点击控制平台的风扇开关按钮，传输到主控树莓派平台，通过控制树莓派上的gpio端口为输出，控制开启电机的转动从而开启和关闭风扇。
26.照明控制通过点击控制平台的电灯开关按钮，传输到主控树莓派平台，通过控制树莓派上的gpio端口为输出，开启对应区域的电灯。
27.人脸识别门禁系统的设计当用户靠近井下居室的大门，主控上面的摄像头将会识别所拍摄到的是否是人脸，如果识别成功将会截取照片并且进行信息识别，然后将采集完成的数据上传到百度智能云的服务器中和服务器中设置好的人脸信息进行比对，如果比对结过是库中的人，讲将发送信息给树莓派，树莓派发送信息给从机arduino，arduino驱动舵机打开门锁等机械装置，并且树莓派同时将识别到的人名显示在其可视化控制平台上。
28.控制平台在树莓派上连接使用电容触摸屏作为智能家居控制平台，制作图形化控制按钮，实现以下功能：
29.（1）点击井下灯光控制按钮控制灯光开关；
30.（2）点击通风机风扇控制按钮控制风扇开关；
31.（3）实时查询显示当前温湿度数据，和温湿度的情况反馈；
32.（4）人脸识别图像界面以及识别结果反馈。
33.其中按照说明书附图1-6中每个示意图的具体说明实施和说明现有的技术方案，具体的说明内容如下：
34.图1中，以树莓派3b作为主控平台来控制智能矿山系统，然后根据主控系统设计外围子功能模块，设计出传感器电路模块控制检测井下环境，设计出灯控电路控制井下的点灯，设计出通风控制电路调节室内空气，设计出检测识别门禁电路控制门锁安全智能的开启，设计以上子功能模块共设计构造出本设计的系统。通过以太网光纤收发器来通讯。从而是矿山控制系统智能化，集成化稳定的运行。如图1所示为本设计系统的主控硬件设计平台设计。
35.图2中，当控制终端发出命令，要求从机控制平台实现控制功能时，在主控完成信息对比后通过蓝牙发送控制信息到从机控制平台，从机控制平台在收到蓝牙发送的信息后，根据信息做出动作，实现控制功能，根据上述的工作方式，可以总结出从机平台信息流程图。
36.图3中，根据树莓派的bcm编号分配表,设计出外围硬件连接如图4所示，绘制出外围硬件与树莓派gpio引脚的连接。将数据进行转换实时的显示在中控组态画面上，让应急管理局实时监测。
37.图4中，矿山井下烟雾传感器原理图，在模拟使用二氧化锡作为气敏材料，当传感
器所处的环境中存在一定浓度的被检测物质，传感器中的电导率就会逐渐增加。通过检测电路将检测型号转化为对应的输出信号，mq-2传感器的检测对烟雾，天然气等的检测最为灵敏，所以适合应用在本设计中。将传感器与主控平台通过gpio接口相连接，连接针脚为bcm编号方式的13号针脚。
38.图5中，井下人脸识别门禁micro servo 9g舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器，精致小巧，质量较小，高度集成，且安装了保护装置，电源反接也不会损坏设备，支持在python3、arduino ide等的环境下开发,并且配有专门的库文件，支持mblock图形化编程，适用于那些需要持续转动的控制功能中。在使用舵机的时候。micro servo 9g自身带有的3线接口可通过与杜邦线相连的方式与主板相连。
39.图6中，是一种矿山井下检测识别定位系统主程序的工作流程为，先给系统进行供电、外围程序模块进行供电、从机arduino平台进行供电，然后系统开始进行启动，初始化程序，控制导通gpio引脚与各子功能模块连接，然后主控程序进入等待状态，等待下达命令，当系统检测到终端的控制命令，主控将发送设备控制命令到对应的子功能模块，子功能模块接收到控制命令，作出相应的反应，如控制电机转动或者停止。当主控检测到终端的设备检测命令，主控系统将发送设备检测命令至相应的子功能模块，子功能模块接收到检测命令，将作出反应，检测当前环境中情况，然后根据检测模块的不同，作出不同的反应，若是烟雾检测则同时发出调用控制程序的命令和反馈信息的命令，将检测到的信息反馈给主控平台，并且在终端上显示，然后控制命令导通继电器控制蜂鸣器报警，若是温湿度的检测，则发送反馈结果给控制平台，在终端上显示温湿度检测的数据。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”、“第一”、“第二”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
42.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。