一种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统及方法与流程

本发明属于矿区粉尘监测及粉尘防治，尤其涉及一种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统及方法。

背景技术：

1、矿区中的诸多生产环节，例如露天矿采场采剥、破碎、选矿等都会产生大量粉尘，在粉尘浓度较高的环境下工作，久而久之会对矿区工作人员身体造成不可逆转的损伤，因此矿区粉尘监测与降尘保湿至关重要。

2、对粉尘浓度检测的常用方法有取样和非取样法两种，取样包括过滤称重法，非取样法包括光散射法和光吸收法等。为了提高矿区环境监测与防治的自动化程度，各类电子信息技术逐渐被引入到环境监测领域。

3、目前，研究人员利用单片机结合各类传感器如红外传感器、激光传感器以及温湿度传感器等来进行环境监测设计，对温湿度、粉尘浓度等主要参数进行数据采集。其中，一般以红外led光源作为红外传感器的光源，结构简单，价格低廉，但由于其光源散射的颗粒信号较弱，因此检测结果的精度不高，无法准确测量1um以内的颗粒。激光二极管为激光传感器常用光源，其成本较高，电路较复杂，但精度更高，可以检测到0.3um以上的颗粒。随着科技的进步，激光传感器的造价也在渐渐降低，因此，其使用范围也愈来愈广泛。

4、随着信息化、智能化的迅猛发展，传统的、功能单一的粉尘监测系统已不能完全满足矿区需求，因此，有必要设计一种自动化程度更高的粉尘监测降尘保湿系统，从而使环境污染治理更加高效。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服矿区的道路扬尘问题，提供一种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统及方法。

2、这种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，包括：电源系统、lora无线通信模块、蓄水箱、移动系统、系统开关、喷雾系统、粉尘浓度和温湿度监测系统和矿区数据处理中心；电源系统包括电源系统a和电源系统b；移动系统由自主定位导航部分和驱动移动部分组成，驱动移动部分设有配套的电子围栏区域；驱动移动部分由驱动电机与行动驱动轮构成；喷雾系统内设有雾化喷头，雾化喷头通过通水管道与蓄水箱相连接，喷雾系统包括pcr雷达传感器和stm32单片机，stm32单片机的输出端为舵机；

3、矿区规划道路上每隔设定距离设置一个固定点，在每个固定点处设置与移动系统配套的电子围栏区域；每个电子围栏区域设有对应的粉尘浓度和温湿度监测系统；每个电子围栏区域的中央位置设置网关及蓝牙读写器，蓝牙读写器用于读取蓝牙模块；蓝牙模块设于移动系统底部；

4、电源系统a电连接粉尘浓度和温湿度监测系统；电源系统b电连接移动系统；粉尘浓度和温湿度监测系统电连接lora无线通信模块；移动系统和喷雾系统电连接lora无线通信模块；矿区数据处理中心无线连接lora无线通信模块；喷雾系统、移动系统和蓄水箱相互固定形成整体。

5、作为优选，电源系统a和电源系统b均由太阳能电池板和蓄电池组成，电源系统a和电源系统b内还设有光伏控制器。

6、作为优选，电子围栏区域为移动系统的驶入区域；电子围栏区域的主体为mt2503芯片。

7、作为优选，粉尘浓度和温湿度监测系统由传感器、stm32单片机和led显示屏组成；传感器与stm32单片机的输入端相连；传感器包括呼吸性粉尘传感器、gcg1000型总粉尘浓度传感器与dth11温湿度传感器。

8、作为优选，矿区数据处理中心为独立于粉尘监测降尘保湿系统之外的物联网系统。

9、作为优选，喷雾系统内的通水管道由竖直管和三式管组成，竖直管连接蓄水箱。

10、这种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统的工作方法，具体包括以下步骤：

11、步骤1、电源系统的电源系统a和电源系统b各自的太阳能电池板均将太阳能转化为电能，并将电能存储至蓄电池内；启动粉尘浓度和温湿度监测系统，粉尘浓度和温湿度监测系统内的stm32单片机控制呼吸性粉尘传感器、gcg1000型总粉尘浓度传感器与dth11温湿度传感器来监测呼吸性粉尘浓度、粉尘总浓度和温湿度，并通过led显示屏来显示监测结果；粉尘浓度和温湿度监测系统通过lora无线通信模块将监测结果传输给矿区数据处理中心；

12、步骤2、矿区数据处理中心对粉尘浓度和温湿度监测系统的监测结果数据进行分析处理，并将处理结果发回lora无线通信模块；

13、步骤3、驱动喷雾系统或移动系统进行下一步操作；

14、步骤3.1、若某矿区规划道路上设置的固定点监测结果为粉尘浓度过高或者温湿度不适宜，则lora无线通信模块驱动喷雾系统进行降尘保湿操作：当移动系统驶入某个电子围栏区域中央时，电子围栏区域的蓝牙读写器开始读取蓝牙模块的蓝牙标签，当蓝牙标签识别成功后，喷雾系统根据矿区数据处理中心的指令决定是否进行喷雾工作：喷雾系统启动后，蓄水箱中的水通过管道系统与雾化喷头喷射出来；若蓝牙标签识别失败，则移动系统未驶入电子围栏区域，喷雾系统不工作；

15、步骤3.2、移动系统内的激光雷达配合slam算法，进行同步定位并构建栅格地图，并规划出每两个电子围栏区域之间移动系统的最佳移动路线；若lora无线通信模块某矿区规划道路上设置的固定点监测结果为粉尘浓度合规且温湿度适宜，或喷雾系统已完成定时抑尘保湿工作，则驱动移动系统沿着规划路线驶向下一个电子围栏区域；

16、步骤4、重复执行步骤3，直至矿区规划道路上设置的所有固定点的监测结果被处理完毕。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明的矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统内设有太阳能电池，绿色环保，经济耐用；设有配合使用的各类传感器与stm32单片机，使各项环境指标的监测结果高效准确；还设有lora通信模块，能进行远距离传输且抗干扰能力强；lora通信模块与矿区数据处理中心电连接，使得各类数据能高效快速传输，能够更加全面具体地整体性把控矿区环境；各个系统单元之间保持相对独立又相互联系的关系；使用多种传感器与芯片，使得系统能更加高效准确的实现环境监测和抑尘保湿；

19、本发明的矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统的工作方法主要通过lora模块和蓝牙俩种无线通信方式相互配合工作，采用虚拟电子围栏技术与slam算法高度配合，使系统能够在矿区中全方位、多区域的进行自主监测与降尘，自动化程度高；为喷雾系统增加避障功能，从而防止喷雾系统工作时误喷到路过的矿区工作人员；在移动系统中采用电子围栏技术与slam算法，使得系统能够在矿区中全方位、多区域的进行自主监测与降尘；还将电子信息知识与物联网技术相结合，使得系统信息传输的实时性好。

技术特征：

1.一种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于，包括：电源系统（1）、lora无线通信模块（2）、蓄水箱（3）、移动系统（4）、系统开关（9）、喷雾系统（10）、粉尘浓度和温湿度监测系统（15）和矿区数据处理中心（16）；电源系统（1）包括电源系统a和电源系统b；移动系统（4）由自主定位导航部分和驱动移动部分组成，驱动移动部分设有配套的电子围栏区域（17）；驱动移动部分由驱动电机与行动驱动轮（7）构成；喷雾系统（10）内设有雾化喷头（13），雾化喷头（13）通过通水管道与蓄水箱（3）相连接，喷雾系统（10）包括pcr雷达传感器（14）和stm32单片机，stm32单片机的输出端为舵机；

2.根据权利要求1所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于：电源系统a和电源系统b均由太阳能电池板和蓄电池组成，电源系统a和电源系统b内还设有光伏控制器。

3.根据权利要求1所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于：电子围栏区域（17）为移动系统（4）的驶入区域；电子围栏区域（17）的主体为mt2503芯片（5）。

4.根据权利要求1所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于：粉尘浓度和温湿度监测系统（15）由传感器、stm32单片机和led显示屏组成；传感器与stm32单片机的输入端相连；传感器包括呼吸性粉尘传感器、gcg1000型总粉尘浓度传感器与dth11温湿度传感器。

5.根据权利要求1所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于：矿区数据处理中心（16）为独立于粉尘监测降尘保湿系统之外的物联网系统。

6.根据权利要求1所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，其特征在于：喷雾系统（10）内的通水管道由竖直管（11）和三式管（12）组成，竖直管（11）连接蓄水箱（3）。

7.一种如权利要求1至6任一项所述矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统的工作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统，包括：电源系统、LORA无线通信模块、蓄水箱、移动系统、电子围栏区域、喷雾系统、粉尘浓度和温湿度监测系统和矿区数据处理中心；本发明还公开了矿区高度自动化粉尘监测降尘保湿系统的工作方法。本发明的有益效果是：设有太阳能电池，绿色环保；设有配合使用的各类传感器与STM32单片机，使环境指标的监测结果准确；还设有LORA通信模块，传输距离远且抗干扰能力强；LORA通信模块与矿区数据处理中心无线连接，高效传输数据；虚拟电子围栏与SLAM算法高度配合，使系统能够在矿区中全方位、多区域的进行自主监测与降尘；各个系统单元之间保持相对独立又相互联系的关系。

技术研发人员：刘敬玉,李忠飞,刘志华,石践,孙艳辉,陈永祥,刘树栋,杨国华,王闯,王健,王亚超,孙立超,王惠杰,康志强,邹天旭,孙成林,魏宁,郭子城,杨志刚,尹涵玉,陈琳
受保护的技术使用者：内蒙古电投能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12