一种矿下利用空气热能转化电能系统及其电力设备的制作方法

本实用新型涉及矿下电力系统技术领域，尤其涉及一种矿下利用空气热能转化电能系统及其电力设备。

背景技术：

随着矿业的快速发展，矿下使用电子设备越来越多，如果如此多的电力设备均从矿上拉线输送到矿下，会存在一定的安全隐患。同时也增大了矿上电力输送的压力，也容易造成电力的输送故障及短缺。随着采矿技术的不断提升，对矿业挖掘的深度也不断提升，因此矿下工作人员所处的环境也越来越恶劣，周围的温度也越来越高，热能也就越多。因此给矿下工作人员带来跟多的不适，甚至存在人身安全隐患。

现有技术中，利用空气热能进行发电的技术并不在少数，例如中国专利101344078公开了一种利用空气热能转化为动能和电能的装置及其方法，具体公开了一种利用空气热能转化为动能和电能的装置及其方法，其特征在于：包括工质、热泵、与工质容器相通的汽轮机、与汽轮机相通的热交换器，其采用热泵原理以及热管原理充分吸收空气中的热量,把热能转化为动能或电能,在转化过程过能量损失极少,空气热能利用率高,通过热泵内部工质物理状态的变化源源不断的吸收空气中的热量,从而不断的给汽轮机以动力,带动汽轮机做功,以持续的给外界输出能量。该技术方案主要公开了将热能转换为动能或电能的普遍适用装置，但是没有专门用在矿业领域的装置，另外，转换好的电能，如何进行矿下电力输送，以及控制、调配等完整的传输系统的开发，都是需要具体实际解决和研究的。

再例如中国专利104405460A公开了一种空气能发电系统，包括通风管道，风机，蓄热池，分别与通风管道及蓄热池连接，将通风管道内空气的热量传递至蓄热池内的第一换热器；填充在蓄热池内，吸收并存储由第一换热器释放的热量的第一液体工质；与蓄热池连接，吸收所述蓄热池内第一液体工质的热量并将热量转化为机械能的热机；与热机连接的蓄冷池；蓄冷池内填充有吸收热机释放的乏热的第二液体工质；分别与蓄热池及蓄冷池连接，吸收蓄冷池内热量并将热量转移至蓄热池内的热泵和发电机。该技术方案主要运用的是在地面的装置，面对位于地下的装置时，不一定适合使用，况且，当位于地下设备例如矿下设备时，另外，转换好的电能，如何进行矿下电力输送，以及控制、调配等完整的传输系统的开发，都是需要具体实际解决和研究的。该技术方案中，也没有给出明确的解决方法。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的矿下电量使用量大幅度提成造成的电力短缺及安全性问题，且矿下周围环境温度高，对矿下工作人员的工作安全带来影响的问题，本实用新型提供了一种矿下利用空气热能转化电能系统及其电力设备。

本实用新型采用的技术方案为：一种矿下利用空气热能转化电能系统，其创新点在于：包括热能发电系统和无线电能传输系统，该热能发电系统和无线电能传输系统均位于矿下，热能发电系统产生的电能由无线电能传输系统传输给用户；所述热能发电系统包括环境检测装置和热能转换电能装置；所述环境检测装置是用于检测无线能量接收装置所吸收进来的能量中的热能；所述热能转换电能装置用于将检测到的热能转化为电能。

在一些实施方式中，还包括控制中心，所述控制中心位于矿上地面，且控制并分析相关的电能数据。

在一些实施方式中，所述控制中心包括控制室及远程控制室，所述控制室及所述远程控制室间通过互联网通信。

在一些实施方式中，所述热能发电系统还包括能量检测控制装置；所述能量检测控制装置用于检测热能和电能的转化效率。

在一些实施方式中，所述无线电能传输系统包括无线能量接收装置和无线能量发送装置；所述无线能量接收装置用于接收矿下环境中的能量，为热能转换装置提供热源；所述无线能量发送装置用于输送转换后电能为用电单元供电。

在一些实施方式中，所述无线电能传输系统还包括无线传输动态调整装置，所述无线传输动态调整装置用于系统对无线接收和发送能量的稳定性进行调整。

在一些实施方式中，所述无线电能传输系统还包括蓄电单元和电能存储控制装置；所述电能存储控制装置用于保护蓄电单元，且控制蓄电单元的存储量及对存储的电能进行检测。

在一些实施方式中，所述无线电能传输系统还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动蓄电单元给用电单元供电。

在一些实施方式中，所述矿下利用空气热能转化电能系统还包括通信装置；所述通信装置用于将环境检测装置检测到的环境数据及，热能转化电能系统的热能转化为电能的转换数据传输到矿上的控制中心。

本实用新型的另一个目的是提供一种具有矿下利用空气热能转化电能系统的矿下电力设备，其特征在于：包括矿下电能接收设备、矿下电力控制站、及电能接收机构，所述电能接收机构设于矿灯或矿下运输设备内，所述充电接收设备设于所述电能接收机构内，所述矿下利用空气热能转化电能系统设于所述矿下充电站内，所述矿下电力控制站控制矿下充电站供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型的矿下利用空气热能转化电能系统，可以直接利用矿下的热空气，将空气热能转换成电能，最后转换成电力供使用，另外，通过一定的传输系统进行传输，解决了电力设备需要从矿上拉线输送到矿下，消除了一定的安全隐患，同时也解决了矿下周围的温度也越来越高，对矿下工作人员带来诸多的不适，甚至存在人身安全隐患的问题，智能化程度相当高，使用便利，值得大范围推广。

二、本实用新型的矿下利用空气热能转化电能系统，解决现有矿下电量使用量大幅度提高造成的电力短缺及安全性问题，及更好的利用工作人员的周围环境能量。

三、本实用新型的矿下利用空气热能转化电能系统，可以利用空气中的热能转换为电能，该装置可充分利用空气中热能，还具有一定的检测和控制中心，进行实时的调整和分析。同时还可以利用无线电能传输的装置，减少了矿上为矿下供电造成的安全隐患，又可以将矿下的环境数据实时的传输到矿上，供矿上控制中心分析，以降低工作人员危险性。

附图说明

图1是本实用新型热能发电系统示意图；

图2是本实用新型无线电能传输系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型披露了一种矿下利用空气热能转化电能系统，如图1所示：包括热能发电系统和无线电能传输系统，该热能发电系统和无线电能传输系统均位于矿下，热能发电系统产生的电能由无线电能传输系统传输给用户。本实施方式中，将热能发电装置及无线电能传输系统均安装在矿下，通过热能发电系统，将矿下空气中的热能转换为电能的功能，可充分利用矿下产生的热能并转换为电能，这样就可以减少从矿上输送电力到矿下，也可以降低电力输送过程的危险性。

作为进一步优选的，本实施方式中矿下利用空气热能转化电能系统还包括控制中心，所述控制中心位于矿上地面，且控制并分析相关的电能数据。为了提高控制效果，所述控制中心包括控制室101及远程控制室102，所述控制室101及所述远程控制室102间通过互联网通信。

如图1所示：作为优选的，本实施方式中热能发电系统主要包括环境检测装置1和热能转换电能装置2；其中，

环境检测装置1是用于检测无线能量接收装置所吸收进来的能量中的热能。

热能转换电能装置2用于将环境检测装置吸收检测到的热能转化为电能。

可选的，在本实施方式中，空气热能转换电能装置2中允许包括环境检测装置1中的热泵、双工质发电系统构成。其原理是主要利用热泵从矿下空气中吸取热能，利用双发电系统将所吸取的热能转换成电能。并不限制的，还可以同时采用热泵原理以及热管原理充分吸收空气中的热量，把热能转化为电能，在转化过程中尽量保证能量损失极少，空气热能利用率高，通过环境检测装置1中的热泵内部工质物理状态的变化源源不断的吸收空气中的热量。

作为进一步优选的，本实施方式热能发电系统中还可以包括能量检测控制装置3，能量检测控制装置3用于检测热能和电能的转化效率；如果检测到热能和电能的转化效率不高，可以将检测信号反馈至热能转换电能装置，热能转换电能装置根据信号指示，做出调整或实现检修，起到监控、督促的作用。

如前所述，如图1所示：本实施方式中无线电能传输系统主要包括无线能量接收装置5和无线能量发送装置6；所述无线能量接收装置5用于接收矿下环境中的空气中的能量，为热能转换电能装置2提供热源；所述无线能量发送装置6用于输送转换后的电能，为用电单元或用电设备供电。

理论上，一个无线能量发送装置6可以对应多个电能需求设备，通过无线能量发送装置6发送的电能可以被多个电能需求设备接收；一个无线能量接收装置5，也可以接收覆盖基本整个矿下的空气热能。进一步的，所有运行数据可以通过通信线路进行数据有线或无线传输到控制中心；该控制中心用于监控、电力使用情况，并实时存储、分析数据资料，并用于实时传输电力使用情况及数据至电力控制及检测中心；最后可以由云端或互联网将控制中心的数据发送到远程控制中心，实现远程控制。上述各组成部分构成一个有效系统，通过从热能转换电能装置2上获得电能，以无线方式发送传输；并进行有效监视与控制，电力线的设置的用电设备与应急用电设备进行有效监视与控制；所有设备装置，终端，组成能源网络进行系统控制。

作为进一步优选的，如图1所示：所述无线电能传输系统还包括无线传输动态调整装置4，所述无线传输动态调整装置4用于系统对无线接收和发送能量的稳定性进行调整。

为了进一步增加本实施方式无线电能传输系统的功能，如图2所示：所述控制中心的控制室101还设置数据储存/处理装置103，用于实时存储、分析电力使用数据资料；还设置有控制操作台104以及控制显示屏幕105，增加系统智能化程度，又方便操作，不累赘。同样的，如图2所示，控制中心的远程控制室102也设置有第二控制操作台106以及第二控制显示屏幕107，增加系统智能化程度的同时，又方便操作，不累赘。

可选的，所述无线能量接收装置5可以包括无线能量接收器、驱动装置9以及电源控制装置；所述无线能量接收器用于接收从矿下环境中的空气热能，为热能转换电能装置提供热源；所述驱动装置9用于驱动蓄电单元7给用电单元10供电；所述电源控制装置用于控制提供给用电设备的电量及电流大小，用于保护用电设备供电安全。

为了进一步增加无线电能传输系统的功能，如图1所示，本实施方式所述无线能量接收装置5还包括电能存储控制装置8；所述电能存储控制装置8用于保护蓄电单元7，且控制蓄电单元7的存储量及对存储的电能进行检测。

为了进一步增加无线电能传输系统的功能，如图1所示，本实施方式所述无线能量接收装置还包括蓄电单元7；所述蓄电单元7用于存储电能，作为备用电量。

作为进一步优选的，矿下利用空气热能转化电能系统还包括通信装置11；所述通信装置11用于将环境检测装置1检测到的环境数据及该装置的热能转化电能装置2的转换数据传输到矿上控制中心。

如前所述，本实施方式中的无线电能传输系统可以选择为非接触式无线电能传输系统。如图2所示：同一个传输电缆上，可以安装若干套的非接触式无线电能传输系统，(参考图2，以分布式结构多点分布，可以有效的进行环境监测)构成电能提供网络结构。例如，支路和主干路上均排布有无线电能传输系统，该无线电能传输系统将空气热能传输给热能发电装置，通过热能发电装置转换成电能后，再次通过进行无线传输将电能输送给用电设备(即图2所示的无线能量交换装置300)，此外，用不完的电，可以存储在例如图2所示的集中储电装置600中；当然，由于是通过无线非接触式供电，所有应急用电设备400或用电设备500无需安装与电缆上，只需安装在无线范围内均可点亮。还可以在原有电力布线上安装，形成网络，进行有效监控，这样也方便了安装人员的安装。

本实施方式的矿下利用空气热能转化电能系统应用广泛，将热能发电系统及无线电能传输系统均安装在矿下，该系统的热能转换为电能的功能可充分利用矿下产生的热能并转换为电能，这样就可以减少从矿上输送电力到矿下，也可以降低电力输送过程的危险性。此外，能量转换之后，将电能输送到用电单元采用无线输送方式，也减少了电缆线的使用，降低了电力输送过程的危险性。整个系统还带有通信装置，可将矿下的数据实时的传输到矿上供矿上控制中心监控和分析，同时大大降低了矿下工作人员的危险性。

作为进一步扩展的，例如，将该利用空气热能转化电能系统还可以安装在家中，当该系统用于家中，家中用电设备就无需插电，只需将用电设备放置于电磁场无线范围内，均可使用，这样家中用电设备移动方便，无需固定一个位置，家中也减少电线，降低了接触式触电的危险性，同时另一方面，家中热空气的有效吸收并进行转化二次利用能量，节省国家电力资源。

本实用新型的另一个目的是提供具有矿下利用空气热能转化电能系统的矿下电力设备，其创新点在于：包括矿下电能接收设备、矿下电力控制站、及电能接收机构；所述电能接收机构设于矿灯或矿下运输设备内，所述充电接收设备设于所述电能接收机构内，所述矿下利用空气热能转化电能系统设于所述矿下充电站内，所述矿下电力控制站控制矿下充电站供电。可以将矿下利用空气热能转化电能系统集成或安装在矿下充电站内，采用矿下热能转化成电能，节约资源的同时，还可以实现资源的再利用。另一方面，矿下电力设备结构简单，维修方便。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。