本发明公布了基于GPS的大气粉尘监测系统，所述带通滤波放大电路将型号为GCG1000的粉尘浓度传感器RS485接口输出的200‑1000Hz频率信号经第一带通滤波器滤除异频干扰后进入运算放大器AR1、电阻R1‑电阻R5、电容C4‑电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大，之后进入频率电压转换电路转换为与频率成线性的3V‑15V电压信号，最后进入稳压输出电路，通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路，输出稳定的3V‑15V电压，电感L4‑电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口。有效的解决了监控中心服务器接收信号不够精确及不明确接收到的信号的具体位置的问题。
1.基于GPS的大气粉尘监测系统，包括粉尘浓度传感器、GPS定位模块、GPRS通讯模块、监控中心服务器，所述粉尘浓度传感器采集的煤矿大气粉尘浓度信息和GPS定位模块定位的粉尘浓度传感器位置信息通过串口接到GPRS通讯模块，GPRS通讯模块通过GPRS网络发送到监控中心服务器，其特征在于，在粉尘浓度传感器和GPRS通讯模块之间连接有带通滤波放大电路、频率电压转换电路、稳压输出电路，所述带通滤波放大电路将型号为GCG1000的粉尘浓度传感器RS485接口输出的200-1000Hz频率信号经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的第一带通滤波器滤除异频干扰后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R5、电容C4-电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大，之后进入频率电压转换芯片U1、电阻R6-电阻R11、电容C7-电容C9、电位器RP1组成频率电压转换电路转换为与频率成线性的3V-15V电压信号，最后进入稳压输出电路，通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路，输出稳定的3V-15V电压，电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口；
所述频率电压转换电路包括频率电压转换芯片U1，频率电压转换芯片U1的引脚8连接电源+20V，频率电压转换芯片U1的引脚3、引脚4连接地，频率电压转换芯片U1的引脚5分别连接接地电容C9的一端、电阻R10的一端，频率电压转换芯片U1的引脚7分别连接接地电阻R7的一端、电阻R8的一端，频率电压转换芯片U1的引脚6分别连接电容C7的一端、电阻R6的一端，电阻R10的另一端、电阻R8的另一端、电阻R6的另一端均连接电源+20V，电容C7的另一端连接运算放大器AR1的输出端，频率电压转换芯片U1的引脚2连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端分别连接电位器RP1的上端和可调端，电位器RP1的下端连接地，频率电压转换芯片U1的引脚1分别连接接地电阻R11的一端、接地电容C8的一端，频率电压转换芯片U1的引脚1为频率电压转换电路的输出信号；
所述稳压输出电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R12，三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极、电阻R12的一端均连接频率电压转换芯片U1的引脚1，三极管Q1的发射极分别连接电阻R13的一端、电感L4的一端，电阻R13的另一端分别连接电位器RP2的上端和可调端、稳压管TL431的参考极，电位器RP2的下端和稳压管TL431的阳极连接地，稳压管TL431的阴极分别连接电阻R12的另一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接三极管Q1的基极，电感L4的另一端分别连接电感L5的左端、电容C10的一端、电容C11的一端，电感L5的右端分别连接电容C11的另一端、电阻R14的上端，电阻R14的下端连接电感L6的右端，电容C10的另一端、电感L6的左端均连接地，电感L5的右端为稳压输出电路的输出信号。
2.如权利要求1所述基于GPS的大气粉尘监测系统，其特征在于，所述带通滤波放大电路包括型号为GCG1000的粉尘浓度传感器X1，粉尘浓度传感器X1的引脚1和电容C1的一端连接电源+24V，粉尘浓度传感器X1的引脚3和电容C1的另一端连接地，粉尘浓度传感器X1的引脚2连接电容C1的负极，电容C1的正极分别连接电感L1 的一端、电容C2的负极，电容C2的正极连接电感L2 的一端，电感L2 的另一端分别连接电感L3 的一端、电容C3的一端，电感L1 的另一端、电容C3的另一端均连接地，电感L3 的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、电容C4的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、瞬态抑制二极管VD1的左端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R2的一端、电容C6的一端，电阻R4的另一端分别连接接地电容C5的一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接电阻R5的另一端、电容C6的另一端、瞬态抑制二极管VD1的右端、运算放大器AR1的输出端，运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R1连接地，运算放大器AR1的输出端为带通滤波放大电路的输出信号。
基于GPS的大气粉尘监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及煤矿、大气粉尘监测技术领域，特别是涉及基于GPS的大气粉尘监测系统。
背景技术
[0002] 煤矿生产中会产生大量的粉尘，粉尘不仅给煤矿生产带来粉尘爆炸等安全问题还极大的影响煤矿工人的健康问题（引起呼吸道疾病、尘肺病等），因此对粉尘进行测量、监测，进而进行防尘控制十分必要，目前主要采用型号为GCG1000的粉尘浓度传感器采集煤矿大气粉尘浓度的瞬时信息，通过RS485串口线进入数据转换装置转换后（A/D转换装置或RS232等转换为相应通讯模块或电脑能接收的信号）以串行方式接到相应GPRS通讯模块、电脑RS232串口上，运用GPRS网络或Internet网传送到监控中心服务器以进行远程监测，然而这种数据转换装置在接收信号时易受外界频率信号干扰、转换后信号存在不满足RS232通讯接口对信号幅度（+3V +15V）的要求，使监控中心服务器接受到的信号不精确，另外监控~中心服务器往往接收的是一个煤矿中多个区域、多个煤矿的监测信号，监控中心服务器需明确接收到的信号的具体位置。
[0003] 所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
[0004] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供基于GPS的大气粉尘监测系统，具有构思巧妙、人性化设计的特性，有效的解决了监控中心服务器接收信号不够精确及不明确接收到的信号的具体位置的问题。
[0005] 其解决的技术方案是，包括粉尘浓度传感器、GPS定位模块、GPRS通讯模块、监控中心服务器，所述粉尘浓度传感器采集的煤矿大气粉尘浓度信息和GPS定位模块定位的粉尘浓度传感器位置信息通过串口接到GPRS通讯模块，GPRS通讯模块通过GPRS网络发送到监控中心服务器，其特征在于，在粉尘浓度传感器和GPRS通讯模块之间连接有带通滤波放大电路、频率电压转换电路、稳压输出电路，所述带通滤波放大电路将型号为GCG1000的粉尘浓度传感器RS485接口输出的200-1000Hz频率信号经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的第一带通滤波器滤除异频干扰后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R5、电容C4-电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大，之后进入频率电压转换芯片U1、电阻R6-电阻R11、电容C7-电容C9、电位器RP1组成频率电压转换电路转换为与频率成线性的3V-15V电压信号，最后进入稳压输出电路，通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路，输出稳定的3V-15V电压，电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口。
[0006] 由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
[0007] 1，粉尘浓度传感器输出的200-1000Hz频率信号经第一带通滤波器滤除异频干扰，之后进入第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大（使脉冲信号在+2V +6V范围内），避免了受外界频率信号干扰的问题，经频率电压转换电~路转换为与频率成线性的3V-15V电压信号，最后通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路进行稳压，电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行阻抗匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口，保证信号满足RS232通讯接口对信号幅度（+3V +15V）的要求，提高了监控中心服务器接受信号的精度；
~
[0008] 2，GPS定位模块定位的粉尘浓度传感器位置信息通过串口接到GPRS通讯模块，GPRS通讯模块通过GPRS网络发送到监控中心服务器，监控中心服务器能够明确接收的信息的具体位置，更有利于进行分析、针对处理。
附图说明
[0009] 图1为本发明的电路模块图。
[0010] 图2为本发明的电路原理图。
[0011] 图3为本发明的稳压输出电路信号流向图。
具体实施方式
[0012] 有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
[0013] 下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
[0014] 实施例一，基于GPS的大气粉尘监测系统，包括粉尘浓度传感器、GPS定位模块、GPRS通讯模块、监控中心服务器，所述粉尘浓度传感器采集的煤矿大气粉尘浓度信息和GPS定位模块定位的粉尘浓度传感器位置信息通过串口接到GPRS通讯模块（可选择定位和通讯一体的型号为SKC111的GSM+GPRS+GPS模块），GPRS通讯模块通过GPRS网络发送到监控中心服务器，由监控中心服务器能够明确接收的信息的具体位置，更有利于使用数据库软件等对所在煤矿的某一区域的大气粉尘浓度信息进行相应的分析，为降尘针对处理提供依据，降低煤矿工作环境安全问题及大气粉尘对人员健康的损害，在粉尘浓度传感器和GPRS通讯模块之间连接有带通滤波放大电路、频率电压转换电路、稳压输出电路，所述带通滤波放大电路将型号为GCG1000的粉尘浓度传感器RS485接口输出的200-1000Hz频率信号经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的第一带通滤波器滤除异频干扰，避免了受外界频率信号干扰的问题，之后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R5、电容C4-电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大，其中电阻R2-电阻R4、电容C4-电容C6、MOS管T1、电解电容E1、稳压管Z1、稳压管Z2组成的带反馈的双T型带通滤波器，调节任一电阻或电容的值可调节中心频率的频率分量，运算放大器AR1、电阻R1、电阻R5及与电阻R5并联的双T型带通滤波器产生的阻抗构成放大器，仅使中心频率为600Hz，带宽为400Hz频率分量的脉冲信号进行放大（使脉冲信号在+2V +6V范围内），瞬态抑制二极管VD1用于抑制电磁干扰，之后进入频率电压转换芯片~U1、电阻R6-电阻R11、电容C7-电容C9、电位器RP1组成频率电压转换电路转换为与频率成线性的3V-15V电压信号，最后进入稳压输出电路，通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路进行稳压，其中三极管Q1、Q2为复合调整管，由于稳压管TL431的参考极连接经电阻R13、电位器RP2组成的分压电路采集的电压调节电路的输出信号，电压调节电路的输出信号变化时，稳压管TL431的阴极稳压值发生变化，加到三极管Q2基极，使复合调整管的BE结电压发生变化，进而使复合调整管的CE结电压跟着变化，输出稳定的3V-15V电压，之后经电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行阻抗匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口，保证信号满足RS232通讯接口对信号幅度（+3V +~
15V）的要求，提高了监控中心服务器接受信号的精度。
[0015] 实施例二，在实施例一的基础上，所述频率电压转换电路接收带通滤波放大电路输出的滤除异频信号的、放大后的脉冲信号，通过频率电压转换芯片U1（型号可为LM331）、电阻R6-电阻R11、电容C7-电容C9、电位器RP1组成频率电压转换电路转换为与200-1000Hz频率成线性的3V-15V电压信号，包括频率电压转换芯片U1，频率电压转换芯片U1的引脚8连接电源+20V，频率电压转换芯片U1的引脚3、引脚4连接地，频率电压转换芯片U1的引脚5分别连接接地电容C9的一端、电阻R10的一端，频率电压转换芯片U1的引脚7分别连接接地电阻R7的一端、电阻R8的一端，频率电压转换芯片U1的引脚6分别连接电容C7的一端、电阻R6的一端，电阻R10的另一端、电阻R8的另一端、电阻R6的另一端均连接电源+20V，电容C7的另一端连接运算放大器AR1的输出端，频率电压转换芯片U1的引脚2连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端分别连接电位器RP1的上端和可调端，电位器RP1的下端连接地，频率电压转换芯片U1的引脚1分别连接接地电阻R11的一端、接地电容C8的一端，频率电压转换芯片U1的引脚1为频率电压转换电路的输出信号；
[0016] 所述稳压输出电路接收频率电压转换电路输出的3V-15V电压信号，进入三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路，其中三极管Q1、Q2为复合调整管，由于稳压管TL431的参考极连接经电阻R13、电位器RP2组成的分压电路采集的电压调节电路的输出信号，电压调节电路的输出信号变化时，稳压管TL431的阴极稳压值发生变化，加到三极管Q2基极，使复合调整管的BE结电压发生变化，进而使复合调整管的CE结电压跟着变化，输出稳定的3V-15V电压，之后经电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口，包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R12，三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极、电阻R12的一端均连接频率电压转换芯片U1的引脚1，三极管Q1的发射极分别连接电阻R13的一端、电感L4的一端，电阻R13的另一端分别连接电位器RP2的上端和可调端、稳压管TL431的参考极，电位器RP2的下端和稳压管TL431的阳极连接地，稳压管TL431的阴极分别连接电阻R12的另一端、三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接三极管Q1的基极，电感L4的另一端分别连接电感L5的左端、电容C10的一端、电容C11的一端，电感L5的右端分别连接电容C11的另一端、电阻R14的上端，电阻R14的下端连接电感L6的右端，电容C10的另一端、电感L6的左端均连接地，电感L5的右端为稳压输出电路的输出信号。
[0017] 实施例三，在实施例二的基础上，所述带通滤波放大电路接收型号为GCG1000的粉尘浓度传感器X1（其利用光散射原理检测煤矿井下空气的粉尘质量浓度，测量误差≤±10％）RS485接口输出的200-1000Hz频率信号，通过电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的第一带通滤波器滤除异频干扰，具体的电容C1、电容C2、电感L1组成的高通滤波电路串联电感L2、电感L3、电容C3组成的低通滤波电路构成第一带通滤波器，仅允许
200-1000Hz频率信号的频率分量通过，阻止其他频率分量通过，调节任一电感、电容值可调节允许通过的频率分量范围，滤除了干扰信号，提高了抗干扰能力，之后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R5、电容C4-电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率信号进行放大，其中电阻R2-电阻R4、电容C4-电容C6、MOS管T1、电解电容E1、稳压管Z1、稳压管Z2组成的带反馈的双T型带通滤波器，调节任一电阻或电容的值可调节中心频率的频率分量，运算放大器AR1、电阻R1、电阻R5及与电阻R5并联的双T型带通滤波器产生的阻抗构成放大器，仅使中心频率为600Hz，带宽为400Hz频率分量的脉冲信号进行放大（使脉冲信号在+2V +6V范围内），瞬态抑制二极管VD1用于抑制电磁干扰，~
包括型号为GCG1000的粉尘浓度传感器X1，粉尘浓度传感器X1的引脚1和电容C1的一端连接电源+24V，粉尘浓度传感器X1的引脚3和电容C1的另一端连接地，粉尘浓度传感器X1的引脚
2连接电容C1的负极，电容C1的正极分别连接电感L1 的一端、电容C2的负极，电容C2的正极连接电感L2 的一端，电感L2 的另一端分别连接电感L3 的一端、电容C3的一端，电感L1 的另一端、电容C3的另一端均连接地，电感L3 的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、电容C4的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、瞬态抑制二极管VD1的左端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R2的一端、电容C6的一端，电阻R4的另一端分别连接接地电容C5的一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接电阻R5的另一端、电容C6的另一端、瞬态抑制二极管VD1的右端、运算放大器AR1的输出端，运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R1连接地，运算放大器AR1的输出端为带通滤波放大电路的输出信号。
[0018] 本发明具体使用时，所述粉尘浓度传感器采集的煤矿大气粉尘浓度信息和GPS定位模块定位的粉尘浓度传感器位置信息通过串口接到GPRS通讯模块（可选择定位和通讯一体的型号为SKC111的GSM+GPRS+GPS模块），GPRS通讯模块通过GPRS网络发送到监控中心服务器，由监控中心服务器能够明确接收的信息的具体位置，更有利于使用数据库软件等对所在煤矿的某一区域的大气粉尘浓度信息进行相应的分析，为降尘针对处理提供依据，降低煤矿工作环境安全问题及大气粉尘对人员健康的损害，为解决数据转换装置转换中易受外界频率信号干扰、转换后信号存在不满足RS232通讯接口对信号幅度（+3V +15V）的要求~的为题，在粉尘浓度传感器和GPRS通讯模块之间连接有带通滤波放大电路、频率电压转换电路、稳压输出电路，所述带通滤波放大电路将型号为GCG1000的粉尘浓度传感器RS485接口输出的200-1000Hz频率信号经电容C1、电容C2、电感L1和电感L2、电感L3、电容C3组成的第一带通滤波器滤除异频干扰，避免了受外界频率信号干扰的问题，之后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R5、电容C4-电容C6、瞬态抑制二极管VD1组成的第二带通滤波器对中心频率为600Hz，带宽为400Hz的频率分量的脉冲信号进行放大，其中电阻R2-电阻R4、电容C4-电容C6、MOS管T1、电解电容E1、稳压管Z1、稳压管Z2组成的带反馈的双T型带通滤波器，调节任一电阻或电容的值可调节中心频率的频率分量，运算放大器AR1、电阻R1、电阻R5及与电阻R5并联的双T型带通滤波器产生的阻抗构成放大器，仅使中心频率为600Hz，带宽为400Hz频率分量的脉冲信号进行放大（使脉冲信号在+2V +6V范围内），瞬态抑制二极管VD1用于抑制~
电磁干扰，之后进入频率电压转换芯片U1、电阻R6-电阻R11、电容C7-电容C9、电位器RP1组成频率电压转换电路转换为与频率成线性的3V-15V电压信号，最后进入稳压输出电路，通过三极管Q1、Q2、稳压管TL431组成的电压调节电路进行稳压，其中三极管Q1、Q2为复合调整管，由于稳压管TL431的参考极连接经电阻R13、电位器RP2组成的分压电路采集的电压调节电路的输出信号，电压调节电路的输出信号变化时，稳压管TL431的阴极稳压值发生变化，加到三极管Q2基极，使复合调整管的BE结电压发生变化，进而使复合调整管的CE结电压跟着变化，输出稳定的3V-15V电压，之后经电感L4-电感L6、电容C10、电阻R14组成的输出匹配电路与串口线进行阻抗匹配，无衰减的将信号传输到GPRS通讯模块的RS232接口，保证信号满足RS232通讯接口对信号幅度（+3V +15V）的要求，提高了监控中心服务器接受信号的精~
度。
