黄宇捷 王猛

摘 要：在矿洞内作业时，与外界的联系是必不可少的，但矿洞内环境复杂，布线极为不易。同时矿洞内环境恶劣，如果能够对井下环境实时监测，必然会大大减少事故发生率。本文设计出一种基于压电能量收集技术的井下无线通信和环境监测设备，无需布线就可使用，有效的提高了井下作业的便利性和安全性。

关键词：压电能量收集;井下通信;环境监测

1 前言

现阶段，矿洞内的通信和环境监测设备大多都是通过电池供电的，但是电池供电的缺点就是需要不定期的更换电池，在造成资源浪费和环境污染的同时，如果因为疏忽而没有定期更换电池，那么不仅会导致矿洞内的通信中断，还会失去对井下环境的实时监测。目前只有少数的矿洞可以采取有线电源的方式供电，但是井下环境复杂，布线成本极高。本装置利用压电能量收集技术把矿洞内的风能捕获，转化为电能存储起来，用于通信和环境监测设备的供电，无需往复更换电池且无需布线，相对于传统的供电方式来说，本装置有很大的应用前景。

2 主体结构设计

本文设计的一种基于压电能量收集技术的矿洞内自供电无线通信和环境监测装置主要由压电俘能模块，无线AP模块和环境监测模块组成，压电俘能模块将收集的风能转化為电能供给后两个模块使用，装置的主要结构如图1所示。

图1中，壳体采用圆柱筒形结构，主轴两端通过轴承与壳体轴向端……