CN112834708A - 一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置及节能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置及节能方法，属于矿用甲烷检测技术领域；提供一种甲烷气体检测装置，从下至上依次设置有甲烷气体捕获筛、甲烷能量转换室、能量储存室、信号处理室、天线槽；甲烷能量转换室由转换仓和转换电极组成，转换电极的数量为两个，两个转换电极与进入转换仓的甲烷气体进行电子转移，由于两个转换电极与甲烷气体的电子转移方向不同，两个转换电极之间便会产生电势差，从而将甲烷气体的化学能转换为电能，将转换的能量收集起来，实现系统的自供能；同时通过能量大小的比较来控制整个检测装置的工作状态，达到了整个装置节能的效果。
Description
技术领域
本发明属于矿用甲烷检测技术领域，具体涉及一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置及节能方法。
背景技术
在矿用5G甲烷传感器的应用中，能量供给常常是影响传感器电池工作周期的重要因素。由于5G甲烷传感器常常使用锂电池进行供电，然而锂电池的容量是有限的，当电池能量消耗完时，传感器便会瘫痪，无法正常采集数据，只有通过更换电池或者更换传感器的方法来解决这一问题。这样大大影响了整个传感器系统的使用效率和维护费用。然而，矿用5G甲烷传感器采集的甲烷气体是拥有一定能量的，5G甲烷传感器便可以通过甲烷气体的能量捕获来实现自供能，以解决5G矿用传感器电池续航能力有限的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置及节能方法；解决目前矿用5G甲烷传感器续航能力有限的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置及节能方法，包括下述步骤：
第一步，通过甲烷气体捕获筛将矿井中的甲烷气体捕获出来；
第二步，将甲烷气体捕获筛捕获到的甲烷气体通过能量转换室转换为电能；
第三步，当第二步转换的能量值大于设定值时，将信号处理室激活，实现数据处理，并将处理的数据进行发送，同时将第二步中转换的能量传输给能量储存室，实现能量自给；
第四步，当第二步中转换的能量值小于设定值时，将信号处理室关机，然后将转换的能量传输至能量储存室，实现能量的储存。
进一步的，所述数据的发送由天线槽完成。
一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置，从下至上依次设置有甲烷气体捕获筛、甲烷能量转换室、能量储存室、信号处理室、天线槽；所述甲烷能量转换室由转换仓和转换电极组成，所述转换电极的数量为两个，两个转换电极与进入转换仓的甲烷气体进行电子转移，由于两个转换电极与甲烷气体的电子转移方向不同，两个转换电极之间便会产生电势差，从而将甲烷气体的化学能转换为电能。
进一步的，所述天线槽中设置有5G无线传输模块。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
（1）通过捕获甲烷气体转换为电能，实现系统的自供能，有效地提高了5G矿用甲烷检测器的使用时间。当甲烷浓度较小时，信号处理室处于关机状态，实现能量的转换和储存。当甲烷浓度较高时，信号处理室被激活，同时转换后的能量也可以供信号处理室使用。由于甲烷浓度小的时间占比比较大，所以能量储存室处在能量不断补充的状态，即可以极大的提高5G矿用甲烷检测装置的续航时间以及使用时间。
（2）本检测装置以及节能方法可以实现5G矿用检测装置器的工作模式自动切换，且其工作状态受甲烷浓度的影响，极大地提高了5G矿用甲烷检测的灵敏度。
（3）本检测装置以及节能方法实现了5G矿用甲烷检测装置的长时间使用，节省了5G矿用甲烷传感器的更换和维护成本，极大的提高了传感器的使用效率。
（4）本检测装置以及节能方法极大的利用了矿井里面甲烷气体的能量，本装置及方法在煤矿行业大量推广时，可以极大地提高矿井里面甲烷气体能源的利用率，进一步降低甲烷气体的处理成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1为甲烷检测装置的整体结构示意图；
图2为图1中甲烷能量转换室内部的结构示意图；
图3为图1中甲烷气体捕获筛捕获的甲烷气体浓度随时间变化的示意图；
图4为应用到图1中甲烷检测装置的节能方法流程图；
其中，1为甲烷气体捕获筛、2为甲烷能量转换室、3为能量储存室、4为信号处理室、5为天线槽、6为转换仓、7为转换电极。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，本发明提供了一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置，从下至上依次由甲烷气体捕获筛1、甲烷能量转换室2、能量储存室3、信号处理室4、天线槽5组成。所述甲烷气体捕获筛为蜂窝状的筛体结构，用于捕获矿井中的甲烷气体，甲烷气体可以穿过所述筛体进入甲烷能量转换室内部。如图2所示为甲烷能量转换室内部的结构示意图，所述甲烷能量转换室内部由转换仓6和转换电极7组成，当甲烷气体通过甲烷气体捕获筛1进入转换仓6内部后，两个转换电极7与甲烷气体进行电子转移，由于两个转换电极7与甲烷气体的电子转移方向不同，两个转换电极7之间便会产生电势差，从而实现能量的转换，即将甲烷气体的化学能转换为电能。能量储存室3可以将转换的电能储存起来，信号处理室4可以实现甲烷浓度的处理，天线槽5中设置有5G无线传输模块，可以对处理后的数据进行无线传输。整个装置从下至上，实现了甲烷气体捕获、能量转换、气体浓度检测、信号发送等流程。
如3所示，为甲烷能量捕获示意图。该图中横轴表示时间，纵轴表述甲烷浓度变化，即图3附图表示的是甲烷的浓度随着时间缓慢变化的示意图，其中c为甲烷浓度设定值，当甲烷的浓度小于c时，甲烷气体捕获筛1和甲烷能量转换室2一直在工作，信号处理室不工作，即整个装置一直处于充电的状态。当甲烷的浓度大于c时，甲烷气体捕获筛和甲烷能量转换室处于工作状态，且转化的电能随着甲烷浓度的变大而增多，此时信号处理室开始工作，整个装置既有充电过程也有放电过程，但装置总体上仍然处于放电状态，即图示t1~t2时间内。如图所示，整个装置的一个工作周期为T2，那么整个装置只有在T1的时间段放电，其他时间段都在充电，即充电的时间远远大于放电的时间，这样装置在充电阶段自身储存的电能足以满足装置本身在放电阶段的需求，因此可以极大的提高5G矿用甲烷检测装置的工作时间。
图4为应用到所述检测装置的节能方法流程图。所述节能方法的具体步骤为：
1）通过甲烷气体捕获筛将矿井中的甲烷气体捕获出来。
2）通过能量转换室，实现能量转换。即将甲烷气体捕获筛捕获到的甲烷气体通过能量转换室转换为电能。
3）对转换后的电能大小进行比较，由于甲烷浓度与转换的能量大小是正相关的，所以转换的能量大小表征了甲烷浓度的大小。当转换后的能量大于设定值时，说明甲烷浓度达到了预警值，信号处理器便开始工作，从转换后的能量数据中提炼出甲烷浓度数据，并将提炼出的数据通过天线槽发送出去，实现对甲烷浓度的监测。
4）当转换后的能量小于设定值时，说明甲烷浓度小于预警值，信号处理器便停止工作，此时整个装置停止耗电，转变为充电阶段。
通过该方法可以极大的节省能量的消耗，极大的提高了整个检测装置的工作时间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种基于能量捕获的节能方法，其特征在于：包括下述步骤：
第一步，通过甲烷气体捕获筛将矿井中的甲烷气体捕获出来；
第二步，将甲烷气体捕获筛捕获到的甲烷气体通过能量转换室转换为电能；
第三步，当第二步转换的能量值大于设定值时，将信号处理室激活，实现数据处理，并将处理的数据进行发送，同时将第二步中转换的能量传输给能量储存室，实现能量自给；
第四步，当第二步中转换的能量值小于设定值时，将信号处理室关机，然后将转换的能量传输至能量储存室，实现能量的储存。
2.根据权利要求1所述的一种基于能量捕获的节能方法，其特征在于：所述数据的发送由天线槽完成。
3.一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置，其特征在于：从下至上依次设置有甲烷气体捕获筛、甲烷能量转换室、能量储存室、信号处理室、天线槽；所述甲烷能量转换室由转换仓和转换电极组成，所述转换电极的数量为两个，两个转换电极与进入转换仓的甲烷气体进行电子转移，由于两个转换电极与甲烷气体的电子转移方向不同，两个转换电极之间便会产生电势差，从而将甲烷气体的化学能转换为电能。
4.根据权利要求3所述的一种基于能量捕获的矿用甲烷检测装置，其特征在于：所述天线槽中设置有5G无线传输模块。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102507494A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 太原理工大学 | 长光程及光强可调型红外甲烷气体传感器 |
| CN102539645A (zh) * | 2010-12-10 | 2012-07-04 | 陕西亚泰电器科技有限公司 | 便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪 |
| CN103643990A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 煤炭科学研究总院 | 一种煤矿井下空气治理系统 |
| CN103806940A (zh) * | 2012-11-08 | 2014-05-21 | 王悦 | 一种矿用报警器 |
| CN104135052A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-05 | 中国矿业大学 | 一种煤矿救生舱电能管理系统 |
| CN106169598A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 浙江华彩光电科技有限公司 | 一种矿下利用气体转化电能系统及其电力设备 |
| CN108037129A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-15 | 汤佳维 | 用于检测煤矿甲烷浓度的方法 |
| CN111141789A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置 |
-
2021
- 2021-01-20 CN CN202110077167.8A patent/CN112834708A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102539645A (zh) * | 2010-12-10 | 2012-07-04 | 陕西亚泰电器科技有限公司 | 便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪 |
| CN102507494A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 太原理工大学 | 长光程及光强可调型红外甲烷气体传感器 |
| CN103806940A (zh) * | 2012-11-08 | 2014-05-21 | 王悦 | 一种矿用报警器 |
| CN103643990A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-19 | 煤炭科学研究总院 | 一种煤矿井下空气治理系统 |
| CN104135052A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-05 | 中国矿业大学 | 一种煤矿救生舱电能管理系统 |
| CN106169598A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-30 | 浙江华彩光电科技有限公司 | 一种矿下利用气体转化电能系统及其电力设备 |
| CN108037129A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-15 | 汤佳维 | 用于检测煤矿甲烷浓度的方法 |
| CN111141789A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-12 | 太原理工大学 | 一种用于天然气田硫化氢气体检测的便携式报警装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 化工部科学技术情报研究所, 化工部科学技术情报研究出版社 * |
| 王旭东等: ""一种新型煤矿井下传感器供电方法研究"", 《煤炭工程》 * |
| 郭雷华: ""小议煤矿井下掘进设备的节能方式应用"", 《科技视界》 * |
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