CN108279219A - 煤矿用激光甲烷检测报警仪 - Google Patents

煤矿用激光甲烷检测报警仪 Download PDF

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李臣华
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夏子平
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Abstract

本发明涉及一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，该报警仪由CPU、激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路，所述激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路均与CPU连接。本发明测量范围宽，可满足0.00％CH4～10.0％CH4的检测要求；电路结构简单，性能可靠，便于维修与调试，报警仪所有的调校操作均用轻触按键完成；采用激光检测元件，使报警仪性能更加稳定，实现真正意义上的免调校；具有电池电量指示、欠压报警、电量过低时20s后自动关机保护功能；具有历史事件查询、历史监测数据查询功能。

Description

煤矿用激光甲烷检测报警仪
技术领域
本发明涉及瓦斯检测装置，具体涉及一种煤矿用激光甲烷检测报警仪。
背景技术
瓦斯的主要成分是甲烷，瓦斯爆炸一直是困扰采矿业的重大难题,造成重大伤亡的事故屡有发生,造成巨大的损失，瓦斯事故是煤矿安全生产的主要威胁之一。目前常用的检测仪结构复杂或体积较大，检测灵敏度不高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，该报警仪基于甲烷气体对激光光强的吸收原理检测环境中甲烷浓度，采用最新智能监测控制技术和新型绿色环保锂聚合物电池，可准确测量井下甲烷气体浓度，具有就地显示甲烷浓度值、超限声光报警、电池电压检测显示、欠压报警、低电量关机、时间显示、历史操作事件查询、历史监测数据查询等功能。该报警仪操作方便、体积小、质量轻，适用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道等场所对甲烷气体浓度进行连续检测。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，该报警仪由CPU、激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路，所述激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路均与CPU 连接。
所述激光甲烷传感器检测环境中的甲烷气体浓度，工作时，甲烷气体以自然扩散方式进入报警仪的激光甲烷传感器气室中；激光甲烷传感器将甲烷气体浓度转换为相应的电信号送入CPU；CPU依据检测结果进行计算、分析、判断，并将数据传给显示屏；显示屏实时显示被检测环境中的甲烷气体浓度值；在超过甲烷浓度超过报警值时声光报警器进行声光报警提示；同时时钟电路提供时钟功能，能实时显示当前时间；铁电存储器具有历史数据存储和查询功能；电压采集电路能够对电源电路进行电池电压检测。
所述显示屏为OLED液晶显示屏。
所述报警仪采用CY955065-2Ah锰酸锂离子电池，电池容量2000mAh，额定工作电压3.7V，工作电流≤200mA；具有过充电保护、过放电保护、及过流、过压保护；保护电路与电池采用环氧树脂浇封一体，浇封厚度1mm。本安参数： Uo:4.2V DC，Io:1.2A。
本发明的有益效果是：测量范围宽，可满足0.00％CH4～10.0％CH4的检测要求；电路结构简单，性能可靠，便于维修与调试，报警仪所有的调校操作均用轻触按键完成；采用激光检测元件，使报警仪性能更加稳定，实现真正意义上的免调校；具有电池电量指示、欠压报警、电量过低时20s后自动关机保护功能；具有历史事件查询、历史监测数据查询功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1.CPU，2.激光甲烷传感器，3.铁电存储器，4.电压采集电路，5. 显示屏，6.复位电路，7.声光报警器，8.时钟电路，9.电源电路。
具体实施方式
如图1所示，一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，该报警仪由CPU1、激光甲烷传感器2、铁电存储器3、电压采集电路4、显示屏5、复位电路6、声光报警器7、时钟电路8和电源电路9，所述激光甲烷传感器2、铁电存储器3、电压采集电路4、显示屏5、复位电路6、声光报警器7、时钟电路8和电源电路 9均与CPU1连接。
所述激光甲烷传感器2检测环境中的甲烷气体浓度，工作时，甲烷气体以自然扩散方式进入报警仪的激光甲烷传感器2气室中；激光甲烷传感器2将甲烷气体浓度转换为相应的电信号送入CPU1；CPU1依据检测结果进行计算、分析、判断，并将数据传给显示屏5；显示屏5实时显示被检测环境中的甲烷气体浓度值；在超过甲烷浓度超过报警值时声光报警器7进行声光报警提示；同时时钟电路8提供时钟功能，能实时显示当前时间；铁电存储器3具有历史数据存储和查询功能；电压采集电路4能够对电源电路9进行电池电压检测。
所述显示屏5为OLED液晶显示屏。
所述报警仪采用CY955065-2Ah锰酸锂离子电池，电池容量2000mAh，额定工作电压3.7V，工作电流≤200mA；具有过充电保护、过放电保护、及过流、过压保护；保护电路与电池采用环氧树脂浇封一体，浇封厚度1mm。本安参数： Uo:4.2V DC，Io:1.2A。
所述报警仪的机壳选用PC+橡胶材料制造，采用高强度全塑结构，整机防尘、防水性能好。激光甲烷传感器2元件采用激光探头和微型自然扩散式气室，报警灯采用高亮度双色发光管；仪器正面为OLED液晶显示屏，显示测量值，整个设计新颖、体积小、调节方便。
操作使用方法：
1)开机，当报警仪处于关机状态，按住“开机/功能”按键1s以上后松开，设备进入开机欢迎界面，同时，设备开机自检，并以进度条的方式呈现，开机自检完成后，显示设置的报警值3s，蜂鸣器和LED指示灯报警一次，设备完成开机，最后进入正常测量状态；
2)关机，当设备处于正常测量状态，长按“关机/返回”按键不放，直到液晶显示屏的下面进度条结束后，屏幕上提示“即将关机”，设备在1s之后自动关机。
3)甲烷监测，设备开机后，自动进入甲烷测量状态，显示当前环境的甲烷浓度值。
4)功能菜单
4.1)零点调节，调节零点必须在新鲜空气中进行；当报警仪处于测量状态，按照以下步骤进行零点调节：
4.11)长按“开机/功能”2s以上不松开，同时短按“下降”按键，系统进入功能设置菜单。
4.12)进入功能设置菜单后，立即显示“调零”菜单，在此菜单下，会同时显示实时值和调零值。如果不更改设置，可短按“上升”/“下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态。
4.13)如希望更改设置，短按“开机/功能”按键，调零数值被选中，并反色显示。当实时浓度显示稳定时，通过“上升”或者“下降”按键设置调零值(设置成0.00％)，长按“开机/功能”按键，调零值右侧会显示“√”，表示调零成功。如果需要重新调零，请短按“开机/功能”按键，此时右侧“√”会消失，再次设置调零值，并长按“开机/功能”按键，重新进行调零。完成调零后，按下“关机/返回”，退出“调零”设置。
4.2)灵敏度调节，调节灵敏度必须在有标准甲烷气的情况下进行。
4.21)“调零”设置完成后，短按“下降”按键，进入“标校”菜单，在此菜单下，会同时显示实时值和标校值。如果不更改设置，可短按“上升”/ “下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态。
4.22)如希望更改设置，短按“开机/功能”按键，标校值被选中，并反色显示。注意：请将通气罩插入报警仪的上部，通入标准浓度的甲烷气体(建议采用2.00％甲烷气体，平衡气为氮气)，气体流量控制在250ml/min。此时，设备显示实时浓度数值应和标准甲烷气浓度值相同。
4.23)当实时浓度显示稳定后，如设备显示实时浓度数值应和标准甲烷气浓度值不相同，可通过“上升”或者“下降”按键调整标校值，直到与标准气体浓度一致(标校值调整范围1.00％CH4～9.99％CH4，如果设定值不在此范围内，将提示“标校设定范围：1.00-9.99”，再次按下“开机/功能”按键后可重新进行设定，按下“关机/返回”键将退出设置菜单)，调整完成后，长按“开机 /功能”按键，标校数值右侧会显示“√”，表示标校成功。
4.24)如果需要重新标校，请短按“开机/功能”按键，此时右侧“√”会消失，再次调整标校值，然后长按“开机/功能”按键，重新进行标校。
4.4)完成标校后，按下“关机/返回”，退出“标校”设置。
4.5)报警点调节
4.51)“标校”设置完成后，短按“下降”按键，进入“报警”设置菜单，在此菜单下，会显示当前报警值和设定值。如果不更改设置，可短按“上升”/“下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态。
4.52)如希望更改设置，短按“开机/功能”按键，设定值被选中，并反色显示。
4.53)通过“上升”或者“下降”按键调整设定值(设定值调整范围 0.10％CH4～9.99％CH4，如果设定值不在此范围内，将提示“报警设定范围： 0.10-9.99”，再次按下“开机/功能”按键后可重新进行设定，按下“关机/返回”键将退出设置菜单)，调整完成后，长按“开机/功能”按键，设定值右侧会显示“√”，报警点设置成功。
4.54)如果需要重新设置，请短按“开机/功能”按键，此时右侧“√”会消失，再次调整报警值，然后长按“开机/功能”按键，重新进行报警值设置。
4.55)完成报警值设置后，按下“关机/返回”，退出“报警”设置。
4.6)自检，主要检测时钟、存储、探头、声音和指示灯工作是否正常，无法调节。
4.61)“报警”设置完成后，短按“下降”按键，进入“自检”菜单，如果不进行自检，可短按“上升”/“下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态；
4.62)如希望自检，短按“开机/功能”健，设备开始自检，并对时钟、存储、探头是否工作正常依次进行反显，自检正常的功能会显示“√”，否则显示“×”，同时发出声光报警提示；
4.63)自检完成后，声光报警一直会持续，按下“关机/返回”健，停止声光报警，并退出自检菜单。
4.7)时间调节
4.71)“自检”菜单后，短按“下降”按键，进入“时间”设置菜单，在此菜单下，会显示当前系统的日期和时间。如果不更改设置，可短按“上升” /“下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态。4.72)如希望更改设置，短按“开机/功能”按键，“年”被选中，多次按下“开机/功能”键，依次选中“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”，并反色显示。4.73)在选中状态下，短按“上升”或“下降”键进行个位调节，长按上升”或“下降”键进行十位调节，最后长按“开机/功能”完成日期和时间的设置工作。4.74)日期和时间设置完成时，右侧会显示“√”，如果需要重新设置，请短按“开机/功能”按键，此时右侧“√”会消失，可再次对日期和时间进行调整，然后长按“开机/功能”按键，完成日期和时间的设置。 4.75)完成日期和时间设置后，按下“关机/返回”，退出“时间”设置。
4.8)恢复出厂设置
4.81)“时间”设置完成后，短按“下降”按键，显示“恢复”菜单，在此菜单下，会提示是否进行恢复出厂设置操作。如果不更改设置，可短按“上升”/“下降”键进入其他参数设置菜单，也可短按“关机/返回”退出设置菜单，返回到测量状态。
4.82)如希望恢复出厂设置，短按“开机/功能”按键，进入恢复出厂设置确认操作，并反色显示“否”。
4.83)在选中状态下短按“上升”或“下降”键选择“是”，短按“开机/ 功能”完成出厂初始值设置，主要恢复零点、灵敏度、报警值(调零值恢复成：“-.--”，表示清除零点值，标校值恢复成：“-.--”，表示清除标校值，报警值恢复成：“0.99％”)。如果选择“否”，按下“开机/功能”将退出此菜单。
4.84)出厂设置恢复完成时，“是”的右侧会显示“√”，如果需要重新恢复，请重新短按“开机/功能”按键，或者通过短按“上升”或“下降”键，重新选中“是”，然后短按“开机/功能”按键，再次恢复出厂设置。
4.85)完成恢复出厂设置后，按下“关机/返回”，退出此菜单。
4.86)如果恢复了出厂设置，“调零”、“标校”菜单，以及“下降”查询时，所显示的“调零值”和“标校值”都将显示“-.--”，以表示设备恢复了出厂设置，未进行任何的调零和标校操作。
在以上任何菜单间，都可以通过按“上升”或“下降”键在不同的菜单间进行切换，当所有菜单都设置完成后，按下“关机/返回”，返回到正常测量状态，如果60s内没有进行任何的按键操作，将自动返回到测量状态。
4.9)历史数据查询
在正常测量状态下，按住“开机/功能”按键2s以上不松开，再短按“上升”键，可进行历史数据查询，首先显示“存储容量”和“已存容量”，按下“上升”或“下降”键，可浏览历史数据，按下“关机/返回”按键，将退出到测量状态，如果20s无按键操作，将自动返回到测量状态。
4.10)时间、报警值、电压信息显示
在正常测量状态下，在左上角显示“小时：分钟”，如果要查看详细的时间信息，以及其他参数，可短按“开机/功能”键，液晶屏上显示完整的年、月、日、时、分、秒，以及报警值，通过“上升”/“下降”键可切换到另外一屏，显示：“实时电压”、“报警电压”、“关机电压”，如果没有按键按下，5s 后自动返回到测量状态，如果在显示过程中，短按“关机/返回”，将返回到测量状态。
4.11)欠压报警、电量低关机
当电池电量低至3.75V时，LED指示灯每3秒闪烁一次，表示设备电压过低，需及时进行充电；当电压低至3.65V时，将启动自动关机倒计时，LED指示灯每2s闪烁一次，倒计时完毕后，液晶屏显示：“即将自动关机”，1s后，设备自动关机。
4.12)充电指示
报警仪在开机或关机状态下，当有外部电源充电时，报警仪的指示灯亮起表示处于充电状态，如果是开机状态下充电，液晶屏会显示充电，拔出充电器后，LED灯熄灭，表示没有进行充电，只有在关机状态下进行充电，充电完成后，LED灯才会熄灭，如果在开机状态下充电，因为设备一直在消耗电流，LED 灯将一直常亮，无法确保电池充满，为了确保设备的正常使用时间，请务必在关机状态下进行充电，并等待充电指示灯熄灭后方可使用。
注意：在报警仪插入充电座，到液晶屏显示充电状态，会有3s防抖延时。
5)充电
JJB10煤矿用激光甲烷检测报警仪是一种使用可充电聚合物锂离子电池 (串接限流保护电路后，环氧树脂浇封)作为本安工作电源的便携式安全检测仪表。为确保该报警仪的连续10h以上的正常工作时间，使用者必须按以下要求给报警仪定时充电。
该报警仪充电应使用专用充电器进行，充电器适用于220V交流电源；将报警仪插入充电器的充电插座中，报警仪的红色充电指示灯(充电)应亮，充电完成后熄灭；单台报警仪的最大充电电流为800mA，充电时间一般不少于 6h。首次使用时应充电10h左右。报警仪充电时应处于关机状态，配套专用充电器只能在地面使用。

Claims (4)

1.一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，其特征是，该报警仪由CPU、激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路，所述激光甲烷传感器、铁电存储器、电压采集电路、显示屏、复位电路、声光报警器、时钟电路和电源电路均与CPU连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，其特征是，所述激光甲烷传感器检测环境中的甲烷气体浓度，工作时，甲烷气体以自然扩散方式进入报警仪的激光甲烷传感器气室中；激光甲烷传感器将甲烷气体浓度转换为相应的电信号送入CPU；CPU依据检测结果进行计算、分析、判断，并将数据传给显示屏；显示屏实时显示被检测环境中的甲烷气体浓度值；在超过甲烷浓度超过报警值时声光报警器进行声光报警提示；同时时钟电路提供时钟功能，能实时显示当前时间；铁电存储器具有历史数据存储和查询功能；电压采集电路能够对电源电路进行电池电压检测。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，其特征是，所述显示屏为OLED液晶显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿用激光甲烷检测报警仪，其特征是，所述报警仪采用CY955065-2Ah锰酸锂离子电池，电池容量2000mAh，额定工作电压3.7V，工作电流≤200mA；具有过充电保护、过放电保护、及过流、过压保护；保护电路与电池采用环氧树脂浇封一体，浇封厚度1mm。
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CN109520548A (zh) * 2018-11-28 2019-03-26 徐州江煤科技有限公司 一种多功能传感器故障诊断装置

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