CN103806940A - 一种矿用报警器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用报警器，包括：传感器、单片机、蜂鸣器、LED灯输出警报、定位模块、无线信号射频模块、三位数码管显示屏、显示模块。当CO的浓度超过报警值时，工作极上释放与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机采集和智能化处理，运算后通过三位数码管精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块传输给检测系统。该报警器主要用于矿井、管道输气、家庭煤气、石油液化气中一氧化碳泄露的检测和报警，具有很强的实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及矿用安全监测设备，特别是一种矿用报警器。
背景技术
我国属于世界产煤大国，年产量30亿吨以上，每年保证安全生产的所需安全设备费用可想而知。矿下气体中存在着大量的一氧化碳气体，一氧化碳(CO)是一种有毒有害的气体。矿井火灾是重大煤矿灾害之一，煤矿井下CO浓度的检测是煤矿井下安全生产的一个重要步骤，测试的准确性直接影响煤矿工作人员的人生安全。实时准确地测出井下CO气体浓度，对保障煤矿工业安全生产具有十分重要的意义 近年来国外有不少关于CO传感器的文献报道，日、美等国在这方面发展较迅速。在工业现场应用最广、综合指标最好的气体检测方法是电化学方法。目前电化学CO传感器主要采用定电位电解式原理，它是上世纪70年代中期，美国Enterqertics Science公司发明的。这类产品已实现商品化的有英国Sixth Sense公司的ECO-Sure传感器、日本理研计器株式会社研制的CO检测仪和瑞士Membrapor的CO电化学传感器，但进口产品普遍价格高昂，检测限通常为1ppm，使用寿命在1-2年。 传感器的催化剂中毒是导致传感器寿命不长的主要原因。所以，要延长CO传感器的寿命和提高灵敏度，关键是制备对CO具有抗污染功能的工作电极催化剂材料。国外学者研究的焦点集中在合成贵金属催化剂上。如Dayse等研究了CO在多晶Pt电极上的氧化机理；Sathe等采用电沉积法制备了纳米Pt修饰的玻碳电极，作为CO气体传感器的工作电极。研究发现，单一的纳米Pt催化剂，虽然对CO氧化具有较好的催化作用，但容易被毒化，缩短了催化剂的寿命。 我国从80年代，先后在长春应用化学研究所和北京化工大学等科研院所开展了电化学CO气体传感器的研究与应用工作。1999年中科院长春应化所承担了“电化学气体传感器关键技术研究”课题，开始了对此项技术的攻关。到2006年他们已成功地对SO2、NO、NO2、H2S和偏二甲肼气体传感器的工艺进行研究与定型，打破了国外电化学气体传感器的技术垄断，但仍未形成大批量生产规模。 基于上述介绍，国外商品化的CO电化学传感器，普遍存在价格高昂、寿命较短的不足，对于如何延长催化剂的使用寿命与防止催化剂中毒的研究仍处于实验室研究阶段。我国在此项研究上起步较晚，仍有很大的研究和发展空间。本作品将电化学、纳米技术与环境有害气体的监测相结合，设计制作出一种新型的CO电化学传感器，成功解决了传感器的催化剂中毒、电解液挥发和性能衰降等关键技术难题，具有灵敏度高、检测限低、性能稳定等优点。它对国内CO电化学传感器的研究有一定的理论贡献，也具有广阔的应用前景。
本发明针对目前一氧化碳传感器的不足和市场需求，提供了一种基于纳米铂-镍/聚苯胺/纳米碳管复合催化剂的一氧化碳电化学传感器，并在此基础上设计了一种基于一氧化碳气体传感器的矿用报警器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有一氧化碳传感器存在的不足，提供了一种基于纳米铂-镍/聚苯胺/纳米碳管复合催化剂的一氧化碳电化学传感器的矿用报警器，具有灵敏度高，感应快、方便监控、安全系数高等特点。
本发明采用的技术方案是：当CO的浓度超过报警值时，工作极上释放与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机采集和智能化处理，运算后通过三位数码管精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块传输给检测系统。
本发明包括检测系统、报警系统、信号传输系统、显示系统。检测系统包括一氧化碳传感器8、单片机11；报警系统包括蜂鸣器6、LED灯输出警报3；信号传输系统包括定位模块9、无线信号射频模块7；显示系统包括三位数码管显示屏2、显示模块21。
报警器有上下两个壳体组成，下壳体主要用于安装一氧化碳传感器8、单片机11、无线射频模块7、定位模块9；上壳体主要用于安装数码管显示屏2、显示模块21、充电锂电池22、蜂鸣器6。
一氧化碳气体通过进口19进入传感器上部，经过过滤层20过滤掉其他杂志气体后，纯净的一氧化碳气体进入电解池15进行定电位电解。检测过后的气体通过气体出口16排出。
当CO的浓度超过报警值时，工作极13上释放的电子产生与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机11采集和智能化处理，运算后通过三位数码管显示屏2精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块7传输给检测系统。
监控中心还可以根据报警器定位模块9对携带报警器的井下员工定位定位，并可以实时的了解到员工所处位置上的一氧化碳浓度。该警报器还设置有串连接口，可以与矿用报警系统连接，组成瓦斯报警网。
报警器显示采用三位发光数码管，显示CO浓度的百分比值，一只数码管显示正负号。当显示负数时，表示实际的CO含量为零。报警器在井下工作的最初几天要经常检查其零点，输出值及报警点，如误差偏大应及时调整，使传感器达到稳定工作。
附图说明
图1是 报警器整体图
图2是 报警器组成结构图
其中：1.蜂鸣器口 2.显示屏 3.LED灯报警灯 4.射频天线 5.串连接口 6.蜂鸣器 7.无线射频模块 8.一氧化碳传感器 9.定位模块 10.对电极 11.单片机 12.参比电极 13.工作电极 14.电解液 15.电解池 16.一氧化碳气体出口 17.电解池外壳 18.防漏透气膜 19.一氧化碳进气口 20.过滤层 21.显示模块 22.锂电池 23.外壳 24.充电口
具体实施方式
本发明的技术指标是：测量范围（CO）:0～500PPM；基本误差（CO）：±1 PPM；报警点设置：24PPM；报警方式：声 蜂鸣器>80db光：LED发光二极管 红色闪光 ；显示方式：三位红色数码显示；测定方式：连续 ；信号输出：200—1000Hz；信号传输距离：≥2KM；直流供电电压：12—18DVC ； 整机工作电流：﹤100mA
本发明造价低、使用寿命长、操作简单以及灵敏度高，具有广泛的应用前景和可观的经济效益。可用于厂矿、管道输气、家庭煤气、石油液化气中一氧化碳泄露的检测和报警，具有很强的实际应用价值。
Claims (10)
1.一种矿井报警器，其特征在于：当CO的浓度超过报警值时，工作极上释放与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机采集和智能化处理，运算后通过三位数码管精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块传输给检测系统。
2.根据权利要求1所述的矿用报警器，其特征在于:包括：检测系统、报警系统、信号传输系统、显示系统；检测系统包括一氧化碳传感器（8）、单片机(11)；报警系统包括蜂鸣器(6)、LED灯输出警报(3)；信号传输系统包括定位模块(9)、无线信号射频模块(7)；显示系统包括三位数码管显示屏(2)、显示模块(21)。
3.根据权利要求1或2所述的矿用报警器，其特征在于:报警器有上下两个壳体组成，下壳体主要用于安装一氧化碳传感器(8)、单片机(11)、无线射频模块(7)、定位模块(9)；上壳体主要用于安装数码管显示屏(2)、显示模块(21)、充电锂电池(22)、蜂鸣器(6)。
4.根据权利要求3所述矿用报警器，其特征在于:一氧化碳气体通过进口(19)进入传感器上部，经过过滤层(20)过滤掉其他杂志气体后，纯净的一氧化碳气体进入电解池(15)进行定电位电解;检测过后的气体通过气体出口(16)排出。
5.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于:当CO的浓度超过报警值时，工作极(13)上释放的电子产生与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机（11）采集和智能化处理，运算后通过三位数码管显示屏（2）精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块（7）传输给检测系统。
6.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于：一氧化碳传感器使用电化学法制备纳米铂-镍催化剂，所得纳米粒子粒径小、分散均匀且纯度高，具有优良的电催化性能，并采用电化学方法制备了纳米铂-镍/聚苯胺/纳米碳管复合膜修饰电极，该电极具有优良的抗污染功能，有效地避免了传感器的催化剂中毒问题，从而延长了传感器的使用寿命，创新性地采用室温离子液体作为传感器的电解质，与传统的酸溶液电解质相比，避免了由于电解质挥发而导致传感器性能衰降的问题。
7.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于：其采用三电极电化学一氧化碳传感头，灵敏度高、感应快，
同时，充分利用当今信息业产物--智能化集成电路，采用89C2051单片机，使得当CO的浓度超过报警值时，工作极上释放的电子产生与CO浓度成正比的电流，经检测电路温度补偿和线性放大后可直接进行模拟数字转换，经单片机采集和智能化处理，运算后通过三位数码管精确的显示出CO的浓度值,还能将测量数据通过无线射频传输模块传输给检测系统。
8.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于：监控中心还可以根据报警器定位模块（9）对携带报警器的井下员工定位定位，并可以实时的了解到员工所处位置上的一氧化碳浓度；该警报器还设置有串连接口，可以与矿用报警系统连接，组成瓦斯报警网。
9.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于：报警器显示采用三位发光数码管，显示CO浓度的百分比值，一只数码管显示正负号；当显示负数时，表示实际的CO含量为零；报警器在井下工作的最初几天要经常检查其零点，输出值及报警点，如误差偏大应及时调整，使传感器达到稳定工作。
10.根据权利要求3所述的矿用报警器，其特征在于：技术指标是：测量范围（CO）:0～500PPM；基本误差（CO）：±1 PPM；报警点设置：24PPM；报警方式：声 蜂鸣器>80db光：LED发光二极管 红色闪光 ；显示方式：三位红色数码显示；测定方式：连续 ；信号输出：200—1000Hz；信号传输距离：≥2KM；直流供电电压：12—18DVC ； 整机工作电流：﹤100mA。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Application publication date: 20140521 |