CN105203712A

CN105203712A - Gd5煤矿用多参数传感器

Info

Publication number: CN105203712A
Application number: CN201510647551.1A
Authority: CN
Inventors: 袁立清
Original assignee: YANGZHONG SOUTHERN MINING ELECTRIC APPLIANCE Ltd Co
Current assignee: YANGZHONG SOUTHERN MINING ELECTRIC APPLIANCE Ltd Co
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及一种GD5煤矿用多参数传感器，包括壳体和监测装置，壳体上设有把手，所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体之间通过支撑臂相连接，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，所述监测装置包括电池、传感器、信号转换器、信号放大器、滤波器、数据采集卡、数据存储器、CPU单元、数码管显示器、单片机、报警仪、无线传输模块、互联网、远程监控主机，采用电化学原理、嵌入式控制器智能控制、数码管显示的电子仪器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳的检测与报警。

Description

GD5煤矿用多参数传感器

技术领域

本发明涉及一种气体测定器，特别是GD5煤矿用多参数传感器。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。在煤炭开采过程中，有多种有害气体共存于煤层，如CH4、CO、SO2、NH3等，后两种气体含量少，且以溶于水，经过喷水即可处理；但CH4、CO含量多，且难溶于水，又属于易燃易爆气体，瓦斯浓度达到***极限，在有足够的氧气和一定温度的引燃火源时，就会发生瓦斯***，给煤矿开采者的生命安全带来了隐患。CO2含量较高的气体，浓度过高会影响人呼吸，很容易致使窒息死亡。氧气O2在空中含量很高，若低于一定浓度，会让人呼吸混乱，失去知觉，甚至死亡。

目前现有的各类传感器灵敏度和稳定性差，工作时间短，不适合在矿井下采掘工作，同时对危险气体的检测范围偏小，也就在一定程度上降低了安全性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上弊端提供GD5煤矿用多参数传感器，采用电化学原理、嵌入式控制器智能控制、数码管显示的电子仪器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳的检测与报警。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

GD5煤矿用多参数传感器，包括壳体和监测装置，壳体上设有把手，所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体之间通过支撑臂相连接，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，气体监测腔上均匀设有若干通气孔；

所述上壳体顶端设有上顶板，上顶板上设有圆环结构的第一滑槽，第一滑槽的截面形状为倒T形结构，第一滑槽的内径为d1，所述把手包括一个水平设置的提拉把手和两个竖直设置在提拉把手两侧的支撑把手，所述支撑把手的截面形状为圆弧形结构，支撑把手的圆弧半径为r1，圆心角为a，50°＜a＜70°，2*r1=d1，所述支撑把手底端设置第一滑块，所述第一滑块与第一滑槽间隙配合；

所述支撑臂为圆环形结构，支撑臂包括连接臂和卡接臂，所述连接臂的截面形状为矩形，连接臂一端固定在下壳体顶端，另一端与卡接臂相连接，所述卡接臂的截面形状为圆形，所述上壳体底部设有支撑座，支撑座内设有过线腔，支撑座上环形设有一圈支撑滑槽，所述支撑臂契合的设置在支撑滑槽内，使上壳体与下壳体之间可进行相对转动，所述气体监测腔与过线腔之间通过过线通道相连接，所述过线通道包括中空的圆柱形结构的通道主体和呈圆弧形结构设置在通道主体两端的卡接突出，使过线通道整体呈I形结构，所述两个卡接突出分别设置在过线腔和气体监测腔内，过线通道的轴心与支撑臂的圆心相重合；

所述监测装置包括电池、传感器、信号转换器、信号放大器、滤波器、数据采集卡、数据存储器、CPU单元、数码管显示器、单片机、报警仪、无线传输模块、互联网、远程监控主机；

所述数码管显示器固定在显示器窗口内，传感器设置在下壳体的传感器放置腔内，所述传感器的探头设置在气体监测腔内，传感器依次与设置在上壳体内的电池、信号转换器、信号放大器、滤波器、CPU单元相连接，CPU单元分别与数据采集卡、数据存储器、单片机、报警仪、无线传输模块相连接，所述单片机与数码管显示器相连接，无线传输模块通过互联网与远程监控主机相连接；

所述报警仪包括高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器，所述高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器均与CPU单元相连接，所述贴片无源蜂鸣器和高亮LED发光二极管设置在报警窗口内。

上述GD5煤矿用多参数传感器，其中，所述传感器包括甲烷传感器，氧气传感器，一氧化碳传感器，硫化氢传感器和二氧化碳传感器。

上述GD5煤矿用多参数传感器，其中，所述无线传输模块以调幅AM作为无线通讯方式，其工作频率为315MHZ/433MHZ，频率稳定度为±75KHZ，发射功率≤500mW，静态电流≤0.1UA，发射电流为3～50mA，工作电压为DC3.7V，所述数据存储器为帧存储器，其存储容量为60帧~20帧。

本发明的工作原理为：GD5煤矿用多参数传感器用于甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳，测量范围分别是：（1）、甲烷：(0.00~4.00)%CH4。（2）、氧气：(0.0~25.0)%O2。（3）、一氧化碳：（0~1000）×10-6CO。（4）、硫化氢：（0~100）×10-6H2S。（5）、二氧化碳：（0.00~5.00）%CO2。

在范围内任意设定各待检测气体的报警点，各传感器通过各自的探头检测空气中的气体含量，通过信号转换器将其转换成电信号，电信号经过放大器放大，滤波器过滤后，将信号传递至CPU单元中，CPU单元对检测到的结果进行三部同时处理，1、将结果传递至数码管显示器进行数值显示，2、通过无线传输模块将检测结果传输至远程监控主机，3、将结果储存在数据采集卡内；

当CPU单元检测到外界环境中氧气浓度超过报警点浓度后，控制器控制高亮LED发光二极管做为光报警；贴片无源蜂鸣器做为声报警。

本发明的有益效果为：

本传感器主要适用于煤矿有瓦斯***危险的场所，如煤矿井巷、采掘工作面、采空区、回风巷道、皮带运输巷道、机电峒室等处，连续监测甲烷浓度，每隔半小时自动记录并存储一帧数据；当氧气浓度超限时，检测仪立即发出声、光报警。

本传感器的数码管显示器与单片机相连接，具有时钟显示功能，且在煤矿中不会引发***，安全可靠。

本传感器的壳体分为上壳体和下壳体，上壳体与下壳体之间能够通过支撑臂与支撑滑槽的作用进行相对转动，与此同时，壳体上设有把手，把手可与上壳体之间进行相对转动，灵活便捷，增加了使用寿命，结构简单，操作灵活，使用方便，能够全方位的对煤矿中的各气体进行监控，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的原理图。

图3为本发明A部放大图。

图4为本发明B部剖视图。

图5为本发明俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示GD5煤矿用多参数传感器，包括壳体1和监测装置2，壳体1上设有把手3，所述壳体1包括上壳体4和下壳体5，上壳体4与下壳体5之间通过支撑臂6相连接，所述上壳体4上设有显示窗口7、报警窗口8，所述下壳体5包括传感器放置腔9和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔10，气体监测腔10上均匀设有若干通气孔11；

所述上壳体4顶端设有上顶板40，上顶板上设有圆环结构的第一滑槽41，第一滑槽41的截面形状为倒T形结构，第一滑槽41的内径为d1，所述把手3包括一个水平设置的提拉把手42和两个竖直设置在提拉把手两侧的支撑把手43，所述支撑把手43的截面形状为圆弧形结构，支撑把手43的圆弧半径为r1，圆心角为a，50°＜a＜70°，2*r1=d1，所述支撑把手43底端设置第一滑块44，所述第一滑块44与第一滑槽41间隙配合；

所述支撑臂6为圆环形结构，支撑臂6包括连接臂15和卡接臂16，所述连接臂15的截面形状为矩形，连接臂16一端固定在下壳体5顶端，另一端与卡接臂16相连接，所述卡接臂16的截面形状为圆形，所述上壳体4底部设有支撑座17，支撑座17内设有过线腔18，支撑座17上环形设有一圈支撑滑槽19，所述支撑臂6契合的设置在支撑滑槽19内，使上壳体4与下壳体5之间可进行相对转动，所述气体监测腔10与过线腔18之间通过过线通道20相连接，所述过线通道20包括中空的圆柱形结构的通道主体21和呈圆弧形结构设置在通道主体两端的卡接突出22，使过线通道整体呈I形结构，所述两个卡接突出22分别设置在过线腔18和气体监测腔10内，过线通道20的轴心与支撑臂6的圆心相重合；

所述监测装置2包括电池13、传感器24、信号转换器25、信号放大器26、滤波器27、数据采集卡28、数据存储器51、CPU单元29、数码管显示器30、单片机31、报警仪32、RF903无线传输模块33、互联网34、远程监控主机35；

所述数码管显示器30固定在显示器窗口7内，传感器24设置在下壳体的传感器放置腔9内，所述传感器24的探头36设置在气体监测腔10内，传感器24的连接电线穿过过线通道20依次与设置在上壳体4内的电池13、信号转换器25、信号放大器26、滤波器27、CPU单元相连接29，CPU单元29分别与数据采集卡28、数据存储器51、单片机31、报警仪32、RF903无线传输模块33相连接，所述单片机31与数码管显示器30相连接，RF903无线传输模块33通过互联网34与远程监控主机35相连接；

所述传感器24包括甲烷传感器46，氧气传感器47，一氧化碳传感器48，硫化氢传感器49和二氧化碳传感器50；

所述报警仪32包括高亮LED发光二极管37、贴片无源蜂鸣器38，所述高亮LED发光二极管37、贴片无源蜂鸣器38均与CPU单元29相连接，所述贴片无源蜂鸣器38和高亮LED发光二极管37设置在报警窗口8内。

本实施例的GD5煤矿用多参数传感器的技术参数如下：

1、使用环境条件：

——温度：（0~40）℃；

——湿度：≤98%；

——大气压力：（80~116）kPa；

——风速：（0～8）m/s。

2、测量范围：

（1）、甲烷：(0.00~4.00)%CH4。

（2）、氧气：(0.0~25.0)%O2。

（3）、一氧化碳：（0~1000）×10-6CO。

（4）、硫化氢：（0~100）×10-6H2S。

（5）、二氧化碳：（0.00~5.00）%CO2。

3、基本误差

（1）、甲烷：

0%≤X≤1%：±0.1%CH4

1%＜X≤2%：真值的±10%

3%＜X≤4%：±0.3%CH4

（2）、氧气：不大于测量范围的±3%

（3）、一氧化碳：

（0~100）×10-6CO时，±4×10－6CO

>(100~500)×10-6CO时，不大于测量值的±5%

>(500~1000)×10-6CO时，不大于测量值的±6%

（4）、硫化氢：

（0~50）×10-6H2S时，不大于±3×10-6H2S

>(50~100)×10-6H2S时，不大于测量值的±10%

（5）、二氧化碳：

（0.00~0.50）%CO2时，不大于±0.10CO2

>(0.50~5.00）%CO2时，不大于±（0.05＋真值的5%）

4、报警点：

（1）、甲烷：在测量范围内任意设定；

（2）、氧气：在测量范围内任意设定；

（3）、一氧化碳：在测量范围内任意设定；

（4）、硫化氢：在测量范围内任意设定。

（5）、二氧化碳：在测量范围内任意设定。

5、报警误差：

（1）、甲烷：±0.05%CH4。

（2）、氧气：±0.5%O2。

（3）、一氧化碳：±2×10-6CO。

（4）、硫化氢：±3×10-6H2S。

（5）、二氧化碳：±0.04%CO2。

6、报警方式和效果：声报警，离声源轴向距离一米远处，声强不小于80dB。

7、传感器分辨率：

（1）、甲烷：0.01%CH4。

（2）、氧气：0.1%O2。

（3）、一氧化碳：1×10-6CO。

（4）、硫化氢：1×10-6H2S。

（5）、二氧化碳：0.01%CO2。

8、响应时间：

（1）、甲烷：不大于20s。

（2）、氧气：不大于35s。

（3）、一氧化碳：不大于35s。

（4）、硫化氢：不大于45s。

（5）、二氧化碳：不大于30s。

9、工作电压：9V~24VDC

综上所述，GD5煤矿用多参数传感器，采用电化学原理、嵌入式控制器智能控制、数码管显示的电子仪器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳的检测与报警。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims

1.GD5煤矿用多参数传感器，其特征为，包括壳体和监测装置，壳体上设有把手，所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体之间通过支撑臂相连接，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，气体监测腔上均匀设有若干通气孔；

所述报警仪包括高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器，所述高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器均与CPU单元相连接，所述贴片无源蜂鸣器和高亮LED发光二极管设置在报警窗口内；

所述GD5煤矿用多参数传感器用于甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化碳，测量范围分别是：甲烷：(0.00~4.00)%CH4，氧气：(0.0~25.0)%O2，一氧化碳：（0~1000）×10-6CO，硫化氢：（0~100）×10-6H2S，二氧化碳：（0.00~5.00）%CO2；

本发明的工作原理为：在范围内任意设定各待检测气体的报警点，各传感器通过各自的探头检测空气中的气体含量，通过信号转换器将其转换成电信号，电信号经过放大器放大，滤波器过滤后，将信号传递至CPU单元中，CPU单元对检测到的结果进行三部同时处理，（1）、将结果传递至数码管显示器进行数值显示，（2）、通过无线传输模块将检测结果传输至远程监控主机，（3）、将结果储存在数据采集卡内；当CPU单元检测到外界环境中氧气浓度超过报警点浓度后，控制器控制高亮LED发光二极管做为光报警；贴片无源蜂鸣器做为声报警。

2.如权利要求1所述的GD5煤矿用多参数传感器，其特征为，所述传感器包括甲烷传感器，氧气传感器，一氧化碳传感器，硫化氢传感器和二氧化碳传感器。

3.如权利要求1所述的GD5煤矿用多参数传感器，其特征为，所述无线传输模块以调幅AM作为无线通讯方式，其工作频率为315MHZ/433MHZ，频率稳定度为±75KHZ，发射功率≤500mW，静态电流≤0.1UA，发射电流为3～50mA，工作电压为DC3.7V，所述数据存储器为帧存储器，其存储容量为60帧~20帧。