基于物联网的煤矿安全生产用led智能化照明系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能化照明技术领域，尤其涉及一种基于物联网的煤矿安全生产用LED智能化照明系统。
【背景技术】
[0002]煤炭作为我国重要能源，其安全生产历来受到重视。建设可靠、快速、灵活和高覆盖的井下环境监测系统是实现安全生产的重要保证。对井下环境进行检测，常见的被检测环境参数包括了瓦斯、一氧化碳等有害气体浓度和矿山顶板、支架的压力等。对井下环境进行广泛而细致的检测，是保证井下环境安全的重要前提。但是，在相当长的时间里，这种传感器网络往往受限于有线网络的结构固定、维护困难等缺陷，极易影响环境监测的效果。同时一样受到有线布设的这些缺陷困扰的，也包括了井下照明系统。井下照明也是井下环境因素中的重要一环，但是由于有线布设的缺陷，井下照明系统一般也面临着智能程度低、能源消耗大、环境舒适性差的缺点。同时，有线系统因为线路老化等，极易对矿井安全造成严重威胁。有线系统在煤矿井下这种特殊的应用环境中所暴露的缺点弊端越来越多。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有煤矿生产用照明系统的不足，提供一种基于物联网的煤矿安全生产用LED智能化照明系统，该系统建立一个集照明、微震检测、ZIGBEE无线通讯、蓝牙通讯等功能于一体的，可以做到人性化照明、实时监测、及时报警的无线智能照明系统。
[0004]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:一种基于物联网的煤矿安全生产用LED智能化照明系统，包括电源模块、处理器模块、蓝牙模块、ZIGBEE模块、LED模块、瓦斯检测模块、微震检测模块、超声波测距模块、警报灯模块、LED照明大灯、瓦斯检测传感器、微震检测传感器和超声波测距传感器；所述蓝牙模块、ZIGBEE模块、瓦斯检测模块、微震检测模块和超声波测距模块均通过串口与处理器模块相连；LED模块和警报灯模块均通过I/O 口与处理器模块相连；瓦斯检测传感器与瓦斯检测模块相连，微震检测传感器与微震检测模块相连，超声波测距传感器与超声波测距模块相连；电源模块为系统提供3.3V电源；
[0005]所述电源模块包括电源芯片Ul、非极性电容C20、极性电容C28 ;其中，电源芯片Ul的输入端口接5V电源；电源芯片Ul的接地端口接地；电源芯片Ul的输出端口输出3.3V电源；极性电容C28的正极和非极性电容C20的一端相连后与电源芯片Ul的输出端口相连；极性电容C28的负极和非极性电容C20的另一端均接地；
[0006]所述处理器模块包括处理器芯片U0，非极性电容C1、C4、C5、C29，晶振Y1，电感L2、L3和蜂鸣器LSl ;其中，处理器芯片UO的第一接地端口、第二接地端口、第三接地端口、第四接地端口、第五接地端口、第六接地端口均接地；处理器芯片UO的第一电源端口、第二电源端口、第三电源端口、第四电源端口、第五电源端口均接3.3V电源；电感L3的一端接3.3V电源，电感L3的另一端、非极性电容Cl的一端和非极性电容C29的一端均与处理器芯片UO的电压校准端口相连；非极性电容Cl的另一端、非极性电容C29的另一端和电感L2的一端均与处理器芯片UO的模拟地接口相连；电感L2的另一端接地；晶振Yl的一端和非极性电容C4的一端相连后与处理器芯片UO的振荡输出端口相连，晶振Yl的另一端和非极性电容C5的一端相连后与处理器芯片UO的振荡输入端口相连；非极性电容C4和非极性电容C5的另一端均接地；蜂鸣器LSl的一端与处理器芯片UO的蜂鸣器控制端口相连，另一端接5V电源；
[0007]所述蓝牙模块包括蓝牙芯片U4，电阻R12、R17、R18，发光二极管Dl、D5、非极性电容C13和极性电容C14 ;其中，电阻R12的一端接3.3V电源，另一端接蓝牙芯片U4的使能端口，蓝牙芯片U4的使能端口和处理器芯片UO的使能控制端口相连；电阻R17的一端接蓝牙芯片U4的I/O端口，另一端接发光二极管D5的正极，发光二极管D5的负极接地；电阻R18的一端接蓝牙芯片U4的I/O端口，另一端接发光二极管Dl的正极，发光二极管Dl的负极接地；蓝牙芯片U4的电源端口接3.3V电源，蓝牙芯片U4的第一接地端口、第二接地端口、第三接地端口均接地；蓝牙芯片U4的数据发送端口接处理器芯片UO的蓝牙数据接收端口，蓝牙芯片U4的数据接收端口接处理器芯片UO的蓝牙数据发送端口 ；非极性电容C13的一端和极性电容C14的正极均接3.3V电源，非极性电容C13的另一端和极性电容C14的负极均接地；
[0008]所述ZIGBEE模块包括ZIGBEE芯片U3，电阻R16、R26、R27 ;其中，ZIGBEE芯片U3的接地端口接地，电源端口接3.3V电源；电阻R16的一端和电阻R26的一端均接3.3V电源，电阻R16的另一端接ZIGBEE芯片U3的比较电压端口 ；电阻R26的另一端接ZIGBEE芯片U3的使能控制端口 ；ZIGBEE芯片U3的使能控制端口与处理器芯片UO的ZIGBEE使能控制端口相连；电阻R27的一端接3.3V电源，另一端接ZIGBEE芯片U3的复位端口，ZIGBEE芯片U3的复位端口和处理器芯片UO的ZIGBEE复位端口相连；ZIGBEE芯片U3的数据接收端口接处理器芯片UO的ZIGBEE数据发送端口 ；ZIGBEE芯片U3的数据发送端口接处理器芯片UO的ZIGBEE数据接收端口 ；
[0009]所述LED模块包括电阻Rll、R13-R15、R23、发光二极管D12-D14、三极管Q6、Q8、Q9、Q11、M0S管QlO和肖特基二极管Dll ;其中，电阻R13的一端接处理器芯片UO的PffM波输出端口，另一端和电阻R15的一端相连后与三极管Q6的基极相连；三极管Q6的集电极分别与电阻Rll的一端、发光二极管D12的负极以及三极管Q9的基极相连；发光二极管D12的正极与三极管Q9的发射极相连后分别与三极管Q8和三极管Qll的基极相连；三极管Q8的发射极分别与发光二极管D13的负极、电阻R23的一端以及三极管Ql I的发射极相连；发光二极管D13的正极、电阻R23的另一端、电阻R14的一端和MOS管QlO的栅极相连于一点；MOS管QlO的漏极与发光二极管D14的负极相连后与LED照明大灯相连；肖特基二极管Dll的正极与MOS管QlO的源极相连，肖特基二极管Dll的负极与MOS管QlO的漏极相连；电阻Rll的另一端、三极管Q9的集电极和三极管Q8的集电极均与3.3V电源相连；电阻R15的另一端、三极管Q6的发射极、三极管Qll的集电极、电阻R14的另一端、MOS管QlO的源极、和发光二极管D14的正极均接地；
[0010]所述微震检测模块为接插件JPl ;其中，接插件JPl的数据传输端口接处理器芯片UO的微震检测数据端口 ；接插件JPl的接地端口接地；接插件JPl的电源端口接3.3V电源；
[0011]所述瓦斯检测模块为接插件JP2 ;其中，接插件JP2的数据接收端口接处理器芯片UO的瓦斯检测数据发送端口 ；接插件JP2的数据发送端口接处理器芯片UO的瓦斯检测数据接收端口 ；接插件JP2的电源端口接3.3V电源；接插件JP2的第一接地端口、第二接地端口均接地；
[0012]所述超声测距模块包括接插件JP3、非极性电容C48和电阻R29 ;其中，接插件JP3的第一电源端口、第二电源端口均接5V电源；接插件JP3的接地端口接地；电阻R29的一端和非极性电容C48的一端相连后与接插件JP3的数据采样端口相连；电阻R29的另一端和非极性电容C48的另一端均接地；接插件JP3的数据采样端口与处理器芯片UO的超声检测数据采样端口相连；
[0013]所述警报灯模块包括发光二极管D15-D17，电阻R28、R30、R31 ;其中，电阻R28的一端接3.3V电源，另一端接发光二极管D15的正极，发光二极管D15的负极接处理器芯片UO的红色灯控制端口 ；电阻R30的一端接3.3V电源，另一端接发光二极管D16的正极，发光二极管D16的负极接处理器芯片UO的黄色灯控制端口 ；电阻R31的一端接3.3V电源，另一端接发光二极管D17的正极，发光二极管D17的负极接处理器芯片UO的蓝色灯控制端口。
[0014]与【背景技术】相比，本发明的有益效果是:
[0015]1、传统的煤矿生产照明系统采用有线控制的方式，在开关灯瞬间容易产生电火花，对煤矿安全生产而言这是极大的隐患。而本发明利用嵌入式处理器实现灯光强度的渐变，以人眼不易察觉的方式逐渐改变灯光亮度，避免电火花的产生。
[0016]2、传统的煤矿生产照明系统需要人为控制开关、光强，不仅操作复杂也不可避免的造成了能源浪费。而本发明可以根据周围是否有人以及距离远近智能控制开关、调整亮度:一旦有人接近，将根据接近距离进行判断并自动调节亮度，越接近亮度越强，实现渐变效果给人以舒适环境；一旦人员离开，也将根据远离距离自动渐变式降低亮度自至关闭。
[0017]3、传统的煤矿生产照明系统不具备危险警报的功能，本发明通过系统外接的微震检测传感器、