CN201284663Y - 多制式输出型高低浓度甲烷传感器 - Google Patents

Abstract

一种多制式输出型高低浓度甲烷传感器，本实用新型属煤矿环境安全监控仪器设备技术领域。本实用新型的电路结构包括单片机工作电路、多参数检测电路、多信号输出电路、电源供电电路、显示和报警电路。本实用新型的参数检测电路既有甲烷浓度检测电路，又有温度检测电路；信号输出电路包括频率信号输出电路、电流信号输出电路和数字信号输出电路，数字信号输出采用FSK频移键控通讯电路；电源供电电路既能外接本安电源供电，又设置了镍氢电池组作内置电源。本实用新型可用于煤矿安全监控，实现多参数检测，多制式输出，该仪器既可作为悬挂的定置型甲烷传感器，又可作为瓦斯巡检员及领导检查人员的便携式瓦斯检测仪使用。

Description

多制式输出型高低浓度甲烷传感器

技术领域

本实用新型属煤矿环境安全监控仪器设备领域。

背景技术

目前公知的甲烷传感器包括甲烷检测元件、单片机、信号处理电路等。甲烷检测元件的结构是传统催化原理的甲烷传感器，即甲烷检测元件为载体催化元件，甲烷传感元件表面的催化剂与被测气体中含有的甲烷气体产生放热反应，其自身的电阻值相应增加，通过电桥电路实现被测气体中甲烷气体浓度到桥路电压输出的转换。信号处理电路主要是通过检测电桥形成电信号，再经放大、V/F等电路进入单片机处理，单片机一方面将检测的甲烷浓度值送显示电路显示，并对超过设定值进行声光报警；另一方面将检测的甲烷浓度值按一定对应关系输出相应的频率值或电流值给井下监控分站设备。甲烷传感器是煤矿安全监控***的重要配套设备。公开号2110873实用新型就是一种公知的甲烷传感器，但公知的甲烷传感器检测的甲烷浓度值除能送显示电路显示，超过设定值声光报警外，还能输出相应的频率值或电流值给井下监控分站设备，但不能输出甲烷浓度相应的数字信号，而传输输出的频率信号易受干扰，且传输距离也不远，一般在2Km左右。

传统的甲烷传感器在电路结构上由单片机工作电路、参数检测电路、信号输出电路、电源供电电路、显示和报警电路所组成。传统的甲烷传感器在参数检测上只是单一的甲烷检测，信号输出也一般只有频率型或电流型信号输出，电源电路仅由外接本安电源供电，因此传统的甲烷传感器存在检测参数和输出制式上单一、传输距离短、不可移动等缺点。

本实用新型在设计上将弥补公知技术存在的不足。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种采用多参数检测、多制式输出、传输距离长，抗干扰性强、能检测和显示矿井甲烷高低浓度的甲烷传感器。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：在传统甲烷传感器的基础上，检测电路方面，在同一个甲烷传感器内设置甲烷检测电路和温度检测电路，使其能够同时接收和检测环境甲烷浓度信号和环境温度信号，并送至单片机进行数据处理；在信号输出电路方面，在单一的频率型或电流型信号输出电路的基础上，集频率型、电流型、数字型多信号输出电路于同一传感器，其中数字型输出电路采用FSK频移键控通讯电路，能将检测值的数字信号直接通过单片机串口及FSK频移键控通讯电路传送到地面监控设备，省去井下监控分站这一中间环节；在电源电路方面，本实用新型除由外部本安电源供电外，在内部设置了镍氢电池组供电。

本实用新型由甲烷传感元件、温度传感元件、单片机、镍氢电池组、存储器、显示器、报警器、红外遥控器等组成，其电路结构包括单片机工作电路、多参数检测电路、多信号输出电路、电源供电电路、显示和报警电路。其中的参数检测电路包括甲烷浓度检测和温度检测电路；信号输出电路包括频率信号输出、电流信号输出和数字信号输出电路，数字信号输出电路采用FSK频移键控通讯电路，能对检测值的数字信号直接进行远距离传送；电源供电电路在外接本安电的源的基础上，增设了镍氢电池组作内置电源，并可通过电源切换电路，根据需要选择电源配置进行切换。

本实用新型不仅和公知的其它型式的甲烷传感器一样，设置有频率型或电流型的输出电路，可以将检测的甲烷浓度值按一定对应关系输出相应的频率值或电流值给井下监控分站设备，而且是同时兼容频率型和电流型以及数字型的信号输出，内部设计的数字型输出电路，即FSK频移键控通讯电路，能将检测值的数字信号直接通过单片机串口及FSK通讯电路传送给井下监控分站设备或直接和煤矿安全监控***的传输线连接到地面接口，与地面监控计算机直接进行数据通讯。省去了井下监控分站设备这一中间环节，真正做到井下安全监测没有“盲区”(电源送不到或不好安装监控分站区域)。这种传输方式具有抗干扰性强，传输距离长的特点，即通过自定通讯协议可以有效解决频率输出方式的传感器易受脉冲群干扰引起的冒大数的弊端；数字信号传输距离可达10Km远，大大超过频率输出方式的最大传输距离。

由于本实用新型仪器内部自备GNY8000mAh×3镍氢电池组，在外部本安电源正常情况下使用外部电源，当外部电源出现故障时或切断时，镍氢电池组自动投入工作，一次标准充电后(10小时左右)，可连续工作24小时以上。因此该仪器即可作为悬挂的定置型甲烷传感器，还可作为瓦斯巡检员及领导检查人员的便携式瓦斯检测仪使用。

本实用新型内部设置了甲烷传感元件和温度元件，不仅可检测和显示环境的甲烷浓度，还可检测和显示环境的温度，当设置为数字传输式时，不仅能输出甲烷检测数值，还可输出温度检测数值给井下监控分站设备或地面监控设备。本实用新型在软件设计上，设计了黑匣子功能软件，当数据传输***(如通讯电缆断)故障时，仪器自动提供512组数据存储(掉电不丢失)，当环境浓度小于报警点时30分钟一次，而当环境浓度大于报警点时，每1分钟一次，开始记录“时间—浓度”数据。当数据传输***恢复正常时，自动将存储数据一次性补传给井下或地面监控设备，真正做到实时不间断监测。

本实用新型与现有技术比较的有益效果是，(1)由于电路中设计了FSK频移键控通讯电路，能将检测值的数字信号直接通过单片机串口及FSK频移键控通讯电路传送给井下监控分站设备或直接和煤矿安全监控***的传输线连接到地面接口，与地面监控计算机直接进行数据通讯。不仅传输距离长(可达10km)，而且抗干扰性强。同时电路还集成了频率型、电流型和数字型信号输出，实现了多制式输出。(2)电源电路增加了自备的镍氢电池组，当外部电源出现故障或被切断时，镍氢电池组自动投入工作，因此该仪器既可作为悬挂的定置型甲烷传感器，又可作为瓦斯巡检员及领导检查人员的便携式瓦斯检测仪使用。

附图说明

附图为多制式输出型高低浓度甲烷传感器结构方框图。

具体实施方式

附图为多制式输出型高低浓度甲烷传感器的实施结构框图。本实施例的检测电路设有甲烷检测电路和温度检测电路，甲烷传感元件与甲烷浓度检测单元构成甲烷检测电路，温度传感元件与温度检测单元构成温度检测电路，检测的信号送单片机进行数据处理。

在信号输出电路方面，同时设置了频率信号、电流信号和数字信号输出电路，数字信号输出电路采用FSK频移键控通讯电路。当甲烷传感元件(催化元件)检测甲烷时，甲烷传感元件表面的催化剂与被测气体中含有的甲烷气体进行反应，经浓度检测，信号被送至单片机进行数据处理，检测值的频率信号和电流信号给井下监控分站设备，检测值的数字信号直接通过单片机串口及FSK通讯电路传送给井下监控分站设备或直接和煤矿安全监控***的传输线连接到地面接口，与地面监控计算机直接进行数据通讯。与此同时，温度传感器将温度检测得到的环境温度信号送至单片机，由单片机处理后变成数字信号对外进行传输。

本实施例的显示部分为4位LED数码管显示器；声光报警包括报警灯和蜂鸣器，本实施例输出信号制式的选择由红外遥控器进行遥控接受，遥控信号送至单片机。

本实施例的黑匣子功能由单片机软件和E²PROME存储器共同完成，当数据传输***(如通讯电缆断)故障时，仪器自动提供512组数据存储(掉电不丢失)，当环境浓度小于报警点时30分钟一次，而当环境浓度大于报警点时，每1分钟一次，开始记录“时间—浓度”数据。当数据传输***恢复正常时，自动将存储数据一次性补传给井下或地面监控设备。

本实施例外接本安电源，在外部本安电源正常情况下使用外部电源，当外部电源出现故障或被切断时，本实施例内设置的镍氢电池组自动投入工作，一次标准充电后(10小时左右)，可连续工作24小时以上。

Claims (3)

1、一种多制式输出型高低浓度甲烷传感器，其电路结构包括单片机工作电路、多参数检测电路、多信号输出电路、电源供电电路、显示和报警电路，其特征是，所述多制式输出型高低浓度甲烷传感器的参数检测电路既有甲烷浓度检测电路，又有温度检测电路；信号输出电路包括频率信号输出电路、电流信号输出电路和数字信号输出电路；电源供电电路既能外接本安电源供电，又设置了镍氢电池组作内置电源。

2、根据权利要求1所述的多制式输出型高低浓度甲烷传感器，其特征是，所述数字信号输出电路采用FSK频移键控通讯电路。

3、根据权利要求1所述的多制式输出型高低浓度甲烷传感器，其特征是，所述电源供电电路中的内置电源采用一次标准充电后可连续工作24小时以上的镍氢电池组。