CN117405839A - 一种矿井瓦斯气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井瓦斯气体检测装置，主要由机壳、电池、开关、报警灯、蜂鸣器和气敏探头元件构成，在机壳内装配有检测控制电路板，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向双频信号中转装置反馈监测异常信息，双频信号中转装置，与矿井瓦斯气体检测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并中转至监控中心，本发明的有益效果：本发明所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，电路设计结构简捷、报警灵敏度高，外形类似于一个传呼机，体积非常小巧、重量极轻，特别适用于生产工人随身携带自动跟踪检测报警，也可固定安装于煤矿生产作业面作为定点检测报警，并且通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本。

Description

一种矿井瓦斯气体检测装置

技术领域

本发明涉及采矿辅助装置领域，具体的说是一种矿井瓦斯气体检测装置。

背景技术

采矿是自地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学，广义的采矿还包括煤和石油的开采，采矿工业是一种重要的原料工业，金属矿石是冶炼工业的主要原料，非金属矿石是重要的化工原料和建筑材料，而矿石资源通常储藏于地下，通常在采矿前需要先挖掘矿井，通过矿井再继续往深处挖掘，并开采矿石，而地下通常埋有其他物质，有时地底深处会有自然存在的沼气或瓦斯，沼气或瓦斯容易在矿井下发生爆炸，因此在开挖好的矿井内，需要先检测是否有瓦斯等可燃气体存在于井下。

由于现有的瓦斯检测装置不便于深入矿井下进行气体检测，因此通常需要先采集井下的气体，随后将气体带至地表并通过气体检测装置检测瓦斯含量，而现有的气体采集装置在采集地下的气体时，为了实现对不同深度的气体进行采集，往往需要将装置投入地下，随后通过无线控制，而通过无线信号控制气体采集装置时，当装置所处的位置较深时，容易造成无线信号接收不良，因此造成装置可使用的深度有限，当矿井较深时就不便于再完成气体收集。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种矿井瓦斯气体检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿井瓦斯气体检测装置，主要由机壳、电池、开关、报警灯、蜂鸣器和气敏探头元件构成，其特征在于：在机壳内装配有检测控制电路板，所说的检测控制电路板布置有555电路、三极管放大电路和连接气敏探头元件的检测电路，连接气敏探头元件的检测电路的输出端与三极管放大电路的三极管基极相连，三极管放大电路的输出端与555电路的输入端相连，继电器的线圈连接于555电路的触发端，继电器的常开触头一端连接于开关、另一端连接于由报警灯与蜂鸣器构成并联电路的并联主线端。

具体的，还包括双频信号中转装置和监控中心，矿井瓦斯气体检测装置，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向双频信号中转装置反馈监测异常信息，双频信号中转装置，与矿井瓦斯气体检测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并中转至监控中心，与双频信号中转装置进行网络通信，用于根据所述监测异常信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息，当检测到所述矿井内部的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向所述双频信号中转装置反馈监测异常信息。

具体的，双频信号中转装置包括高频信号中继器和低频信号中继器，与所述瓦斯检测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并传输给所述低频信号中继器，低频信号中继器分别与所述高频信号中继器和所述监控中心进行网络通信，用于将所述监测异常信息中转至所述监控中心。

具体的，高频信号中继器可同时与多个瓦斯监测装置进行网络通信，用于接收所述多个瓦斯监测装置反馈的监测异常信息，并将高频信号转为低频信号传输给所述低频信号中继器。

具体的，高频信号中继器设有高频射频模块和低频射频模块，低频信号中继器设有低频射频模块。

具体的，高频射频模块为2.4GHz RF射频模块；低频射频模块为433MHz RF射频模块、470MHz RF射频模块或900MHz RF射频模块的其中一种，高频信号中继器可同时与32个瓦斯监测装置进行网络通信。

具体的，监测异常信息包括一时间窗口，双频信号中转装置还用于：在传输过程中，检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则将接收到的所述监测异常信息按照所述时间窗口的时间顺序中转至所述监控中心。

具体的，双频信号中转装置包括一高频信号中继器和多个延伸分布的低频信号中继器。

具体的，监测异常信息包括所述瓦斯监测装置的标识信息，监控中心具体用于：根据所述瓦斯监测装置的标识信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，电路设计结构简捷、报警灵敏度高，外形类似于一个传呼机，体积非常小巧、重量极轻，特别适用于生产工人随身携带自动跟踪检测报警，也可固定安装于煤矿生产作业面作为定点检测报警。

(2)本发明所述的一种矿井瓦斯气体检测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实施例二警报系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三警报系统的结构示意图；

图4是本发明实施例四警报系统的结构示意图；

图5是本发明实施例五警报系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图5所示，本发明所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，它是外形类似于一个传呼机的机壳4，打开盒盖9，在电池盒2内装上电池1，机壳4安装有电源开关8、报警灯6、蜂鸣器5和气敏探头元件7的机壳4，所说的气敏探头元件7为可市购的规格为MC 101型号部件，所说的气敏探头元件7是安装于机壳4外壁孔内并保持能与井下环境的空气接触，它能随时动态地跟踪感应检测空气中瓦斯浓度的变化，并能将瓦斯浓度变化的物理量转化为脉冲电信号，在机壳4内装配有检测控制电路板3，在检测控制电路板3上布置有555电路10、三极管放大电路11和连接气敏探头元件7的检测电路，连接气敏探头元件7的检测电路的输出端与三极管放大电路11的三极管基极相连，三极管放大电路11的输出端与555电路10的输入端相连，继电器12的线圈连接于555电路10的触发端，继电器12的常开触头一端连接于开关8、另一端连接于由报警灯6与蜂鸣器5构成并联电路的并联主线端，下井生产作业的工人可随身携带，在矿井生产作业面生产作业时，一旦作业面的瓦斯聚集浓度达到所设定的警戒值时，由气敏探头元件7所转化的脉冲电信号经过三极管放大电路10放大后输入555电路10，使555电路10能够触发、并向继电器12的线圈输出一个较大电流，这时继电器12的线圈通电将常开触头12吸合，常开触头12吸合导通报警灯6和蜂鸣器5，这时报警灯6闪烁报警，蜂鸣器5也同时发出报警声，使用本发明能够实现对整个矿井进行全方位动态跟踪连续检测瓦斯报警的安全目标，建立完整的煤矿安全保障体系，能彻底杜绝“漏检测、漏报警”的现象。

图2是本发明实施例一警报系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例公开的警报系统，包括：矿井瓦斯气体检测装置、双频信号中转装置200和监控中心300，矿井瓦斯气体检测装置，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向双频信号中转装置200反馈监测异常信息。

在本发明实施例中，矿井瓦斯气体检测装置安装在矿井的内部，例如嵌设在矿井的内壁中等，具体的安装位置以及安装数量，矿井安全员可以根据矿井的地质条件、矿井的深度等实际情况进行布设安装；示例性的，矿井瓦斯气体检测装置可为光学甲烷检测仪、电测式甲烷检测报警仪等。其包括一瓦斯传感器，例如，MC112催化甲烷传感器，用于检测矿井内部的瓦斯浓度。

在本发明实施例中，监测异常信息包括在该矿井瓦斯气体检测装置的检测范围内瓦斯浓度超标，双频信号中转装置200，与瓦斯监测装置进行网络通信，用于接收监测异常信息，并中转至监控中心300，监控中心300，与双频信号中转装置200进行网络通信，用于根据监测异常信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

在本发明实施例中，异常警报信息可为语音、图像、视频或文字信息的其中一种或其任意组合。例如，当监控中心300接收到双频信号中转装置200中转过来的监测异常信息，那么监控中心300可根据该监测异常信息的追溯至其信息源，并确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，同时可输出“请注意，XX监测点的瓦斯浓度超标”的语音警报信息。

本发明实施例提供的矿井瓦斯监测警报系统，瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

作为本发明的一个实施例，上述矿井瓦斯气体检测装置具体用于：当检测到矿井内部的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向双频信号中转装置反馈监测异常信息，在实际应用中，矿井安全员会根据矿井的深度、长度、地质结构等因素布设合适距离和数量的矿井瓦斯气体检测装置，从而确保矿井瓦斯气体检测装置可以监测到矿井的每个角落。每个矿井瓦斯气体检测装置可实时监测处于其检测范围内的瓦斯浓度，当其中某个(些)矿井瓦斯气体检测装置检测到其所“管辖”的矿井范围内的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向双频信号中转装置200反馈监测异常信息，以使双频信号中转装置200可及时地将检测异常信息传输至监控中心300，使得监控人员可以及时制定安全应对措施，确保生产人员的生命安全。

如图3所示，本实施例与实施例一基本相同，其不同之处仅在于：上述双频信号中转装置200包括高频信号中继器201和低频信号中继器202；高频信号中继器201，与瓦斯检测装置100进行网络通信，用于接收监测异常信息，并传输给低频信号中继器202；低频信号中继器202，分别与高频信号中继器201和监控中心300进行网络通信，用于将监测异常信息中转输至监控中心300。

在本发明实施例中，高频信号中继器201一般设置在距离矿井瓦斯气体检测装置的30～200米范围内，可采用电池供电，功耗低。低频信号中继器202可设置在距离矿井瓦斯气体检测装置的1000米左右距离范围，采用市电供电。通过高频信号中继器201和低频信号中继器202的布设，可在保障矿井瓦斯气体检测装置的数据传输效率的同时，降低了数据传输的功耗，并增长了数据的传输距离，使得预警信息可以高效、低耗地传达至监控中心300，降低了整个监测的成本，实用性高，在本发明实施例中，高频信号中继器201将接收到的高频信号转换为低频信号，并传输给低频信号中继器202，以降低数据传输的功耗。

如图4所示，作为本发明的另一个实施例，高频信号中继器201可同时与多个矿井瓦斯气体检测装置进行网络通信，用于接收多个矿井瓦斯气体检测装置反馈的监测异常信息，并传输给低频信号中继器202，在本发明实施例中，高频信号中继器201可以同时接入并处理多个矿井瓦斯气体检测装置上传的监测异常信息，提高数据同步处理的效率，并且进一步降低数据传输的功耗，节省监测预警的成本，该高频信号中继器201可同时与32个瓦斯监测装置进行网络通信，作为本发明的实施例，高频信号中继器201和低频信号中继器202均设有低频射频模块，其中高频信号中继器201还设有高频射频模块，高频射频模块为2.4GHz RF射频模块；低频射频模块为433MHz RF射频模块、470MHz RF射频模块或900MHzRF射频模块的其中一种。

在本发明实施例中，矿井瓦斯气体检测装置设有高频射频模块，监控中心300设有低频射频模块，以保证数据可以对应的频段内相互传输，不发生丢包、乱码等异常情况，从而保证了数据传输的可靠性。

作为本发明的一个公开实施例，上述监测异常信息包括一时间窗口；双频信号中转装置200还用于：在传输过程中，检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则将接收到的监测异常信息按照时间窗口的时间顺序中转至监控中心300。

在本发明实施例中，每个矿井瓦斯气体检测装置在传输数据时都会生成一个时间窗口，例如，1号瓦斯监测装置在早上9点1分6秒发送监测异常信息A，2号瓦斯监测装置在早上9点1分30秒发送监测异常信息B，双频信号中转装置200在接收到1号和2号瓦斯监测装置发送过来的监测异常信息A和监测异常信息B时，先检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则依次将监测异常信息A和监测异常信息B发送至监控中心300，以保障数据在传输过程中不会发生撞包，同时可确保数据的传输效率。

如图4和图5所示，作为本发明的又一实施例，双频信号中转装置200包括一高频信号中继器201和多个延伸分布的低频信号中继器202。其中，多个延伸分布的低频信号中继器202可以延伸数据传输的距离，可适用于不同深度长度的矿井的数据传输需求。

在本发明实施例中，低频信号中继器202的延伸至8层，具体的，以监控中心300为第0层，高频信号中继器201为第1层，多个低频信号中继器202延伸分布第2层、第3层……第8层。

作为本发明的一个实施例，监测异常信息包括瓦斯监测装置的标识信息；

监控中心300具体用于：根据矿井瓦斯气体检测装置的标识信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。

在本发明实施例中，矿井瓦斯气体检测装置的标识信息可为预先为每个矿井瓦斯气体检测装置设定的序列号，比如，布设在矿井入口100米处的瓦斯监测装置的序列号为01010010503，布设在距离矿井入口500米处的瓦斯监测装置的序列号为02500032461等。在预设时，可以赋予序列号中的每个数字(串)以确定的意义，比如序列号为01010010503，前面的“01”表示矿井内的第1个瓦斯监测装置布设点，接着的“100”可表示距离矿井入口100米处，再接着的“10503”可以是瓦斯监测装置的型号或其他信息，本领域技术人员可根据实际情况设置，在此不做限定。

示例性的，假设监控中心300接收到双频信号中转装置200中转过来的监测异常信息包括瓦斯监测装置的序列号为01010010503，那么根据该序列号的数字预定义内容，可确定当前发生瓦斯浓度异常的具体位置为“距离矿井入口100米”，并且可以播报‘请各单位注意，距离矿井入口100米处发生瓦斯浓度异常，瓦斯浓度为XXX’异常警报语音信息。

在本发明实施例中，该监控中心300可设置在矿井的安全室内。监控中心300还设有LCD显示屏，用以显示异常警报文字或图像或视频信息。

在本发明的实施例中，矿井瓦斯气体检测装置内还可安设一扬声器，当其检测到瓦斯浓度超标时，可以立马播报异常预警信息，以警示周围的工作人员及时离开瓦斯浓度超标的区域，确保人身安全。本发明实施例提供的矿井瓦斯监测警报系统，瓦斯监测装置、双频信号中转装置和监控中心之间均通过无线方式传输数据，不需要在矿井内部开凿布线通道，节省了布线安装的成本，并且安装十分便利，维护保养成本也相对较低；并且通过在瓦斯监测装置和监控中心之间布设双频信号中转装置，可对瓦斯监测装置检测到的数据进行双频转换，不但降低了数据的传输功耗，还增加了数据的传输距离，且数据传输效率高，实用性更强，从而解决了现有技术中存在的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种矿井瓦斯气体检测装置，主要由机壳、电池、开关、报警灯、蜂鸣器和气敏探头元件构成，其特征在于：在机壳内装配有检测控制电路板，所说的检测控制电路板布置有555电路、三极管放大电路和连接气敏探头元件的检测电路，连接气敏探头元件的检测电路的输出端与三极管放大电路的三极管基极相连，三极管放大电路的输出端与555电路的输入端相连，继电器的线圈连接于555电路的触发端，继电器的常开触头一端连接于开关、另一端连接于由报警灯与蜂鸣器构成并联电路的并联主线端。

2.根据权利要求1所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于：还包括双频信号中转装置和监控中心，矿井瓦斯气体检测装置，用于检测矿井内部的瓦斯浓度，并向双频信号中转装置反馈监测异常信息，双频信号中转装置，与矿井瓦斯气体检测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并中转至监控中心，与双频信号中转装置进行网络通信，用于根据所述监测异常信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息，当检测到所述矿井内部的瓦斯浓度超出预设的浓度范围值时，向所述双频信号中转装置反馈监测异常信息。

3.根据权利要求2所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于：所述双频信号中转装置包括高频信号中继器和低频信号中继器，与所述瓦斯检测装置进行网络通信，用于接收所述监测异常信息，并传输给所述低频信号中继器，低频信号中继器分别与所述高频信号中继器和所述监控中心进行网络通信，用于将所述监测异常信息中转至所述监控中心。

4.根据权利要求3所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于：所述高频信号中继器可同时与多个瓦斯监测装置进行网络通信，用于接收所述多个瓦斯监测装置反馈的监测异常信息，并将高频信号转为低频信号传输给所述低频信号中继器。

5.根据权利要求4所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于：所述高频信号中继器设有高频射频模块和低频射频模块，低频信号中继器设有低频射频模块。

6.根据权利要求5所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于：所述高频射频模块为2.4GHz RF射频模块；低频射频模块为433MHz RF射频模块、470MHz RF射频模块或900MHzRF射频模块的其中一种，高频信号中继器可同时与32个瓦斯监测装置进行网络通信。

7.如权利要求2所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述监测异常信息包括一时间窗口，双频信号中转装置还用于：在传输过程中，检测空中信道是否被占用，若没有被占用，则将接收到的所述监测异常信息按照所述时间窗口的时间顺序中转至所述监控中心。

8.如权利要求2所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述双频信号中转装置包括一高频信号中继器和多个延伸分布的低频信号中继器。

9.如权利要求2所述的一种矿井瓦斯气体检测装置，其特征在于，所述监测异常信息包括所述瓦斯监测装置的标识信息，监控中心具体用于：根据所述瓦斯监测装置的标识信息确定矿井内部瓦斯浓度异常的具体位置，并输出异常警报信息。