CN1664312A

CN1664312A - 矿井自然发火监测装置及其监测方法

Info

Publication number: CN1664312A
Application number: CN 200510045626
Authority: CN
Inventors: 付华; 王传英; 杜晓坤
Original assignee: Liaoning Technical University
Current assignee: Liaoning Technical University
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: CN100339556C

Abstract

本发明属煤矿生产安全监测设备，特别涉及一种矿井自然发火监测装置及其监测方法，由电源电路(10)、模入通道电路(2)、液晶显示电路(3)、声光报警电路(6)、执行器电路(7)、光电隔离电路(8)、开关量传感器电路(9)组成，在系统中设置了中央处理器电路(5)包括：单片机IC₁₂、按键S₁、非门U_1A、U_2A、晶体振荡器Y₂、电阻R₃₁、R₄₇、R₄₈、电容C_13～20、C₂₂；矿井自然发火监测装置中央处理器采用80C1 96KC微控制器性能强、功耗低、工作效率高、具有高可靠性，可降低装置的造价。

Description

矿井自然发火监测装置及其监测方法

技术领域

本发明属煤矿生产安全监测设备，特别涉及一种矿井自然发火监测装置及英监测方法。

技术背景

目前，煤矿使用的火灾监控系统主要是采集矿井火灾发生时所产生的气体及矿内温度的数据，送入计算机进行处理，实现矿井火灾的判断与监控，这种监控设备和方法不能可靠地进行矿井自然发火的预测，从而不能及时地在火灾隐患地带采取相应的预防措施。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种结构简单、扩展方便、抗干扰性强的矿井自然发火监测装置及其监测方法。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：矿井自然发火监测装置，是由电源电路、开停传感器电路、光电隔离器电路、模入通道电路、液晶显示电路、执行器电路、声光报警电路组成，其特点是在系统中设有转换性能、监视定时器的中央处理器电路、与CAN总线连接的通信接口电路和各种将井下环境对应参数转换为电信号的模拟量传感器电路；中央处理器电路它包括单片机IC₁₂、按键S₁、非门U_1A、U_2A、晶体振荡器Y₂、电阻R₃₁、R₄₇、R₄₈、电容C_13～20、C₂₂；EEPROM程序存储器IC₉、软件监视器IC₂₆、电池电源BT₁；IC₁₂的53～60脚接分别IC₁₃的23～28脚、1、2脚、IC₁₀的10～17脚，1脚接R₄₀的一端、+5V电源、IC₁₃的11、22、18、12脚，62脚接IC₁₃的3脚，68脚接IC₁₃的8、21、15脚和地，23脚接IC₁₃的4，61脚接IC₁₃的5脚，40脚接IC₁₃的6脚，2脚接地，26脚接IC₉的5脚和R₄₇一端，29脚接IC₉的6脚和R₄₈一端，R₄₈、R₄₇的另一端接IC₉的8脚和+5V电源，IC₉的1、2、3、4、7脚均接地；IC₁₂的的6脚接IC₇的5脚，19脚接IC₇的8脚，20脚接IC₆的9脚，21脚接10脚，22脚接11脚，52脚接IC10的21脚，51脚接20脚，50脚接31脚，48脚接R₂₄的一端，46脚接IC₂₆的10脚，45脚接R₃₉一端，13脚接C₂₂一端，14脚接IC₁₂的12脚、C₂₂另一端和地，16脚接C₁₉一端、IC₁₃的17脚、IC₂₆的12脚和C₁₄的一端，C₁₄另一端接地，C₁₉另一端接非门U_2A的一端，U_2A另一端接U_1A的一端，U_1A的另一端接R₃₁一端、C₂₀一端和按键S₁的一端，S₁另一端接C₂₀另一端和+5V电源，R₃₁另一端接地，67脚接晶体振荡器Y₂的一端和C₁₈的一端，66脚接Y₂另一端和C₁₇的一端，C₁₇和C₁₈的另一端接地，18脚接执行器中IC₁₉的2脚，17脚接1脚；IC₂₆的14脚接C₁₅、C₁₆的一端和+5V电源，0脚接电池电源BT₁的正负极、C₁₅、C₁₆的另一端、1脚、2脚、6脚和地，4脚接C₁₃一端，5脚接C₁₃另一端和地。

通信接口电路它包括CAN总线、通讯控制器IC₁₃、光电隔离器IC₁₄、IC₂₃、CAN总线收发器IC₂₂、晶体振荡器Y₃、电阻R₄₀、R₄₉～R₅₇、电容C₂₅～C₃₁；IC₁₃的22脚和8脚接电容C₂₉的两端，18脚和21脚接C₂₈的两端，12脚和15脚接C₂₇的两端，9脚接C₂₅和Y₃一端，10脚接C₂₆一端和Y₃另一端，C₂₅、C₂₆另一端接地，13脚接R₄₉一端，20脚接R₅₀和R₅₃一端，19脚接R₅₁一端和IC₂₃的6脚；IC₁₄的5脚接C₃₁的一端，2脚接+5V电源，3脚接R₄₉另一端，6脚接R₅₄一端、IC₂₂的1脚和地，8脚接R₅₄、C₃₁另一端和+5V电源；IC₂₃的8脚接R₅₀、R₅₁另一端，3脚接R₅₂的一端，2脚接+5V电源，5脚接R₅₃另一端、C₃₂一端和地，C₃₂另一端接+5V电源；IC₂₂的3脚接+5V电源和C₃₀一端，4脚接R₅₂的另一端，2脚接C₃₀另一端、R₅₇一端和地，6脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆一端，7脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆另一端，8脚接R₅₇的另一端。

模拟量传感器电路它包括三端可调基准电压源IC₁、基准电压源IC₂、氧气传感器IC₃、温度传感器IC₄、风速传感器IC₅、烟雾传感器IC₁₁、一氧化碳传感器IC₁₅、芳香烃传感器IC₈、光电耦合器U₁、运算放大器AR₁、AR₄～AR₆、可变电阻R₁～R₃、电阻R₆～R₂₅、电解电容C₃₅、电容C₁～C₃；基准电压源IC₂的1脚接+12V电源、R₆一端、R₂的2脚、AR₁的5脚，2脚接R₇一端，3脚接R₈一端和地，R₈的另一端接AR₁的2脚，R₇的另一端接R₁的1脚和3脚，R₁的2脚接R₆另一端、AR₁的1脚和IC₄的1脚，R₂的3脚接R₂的1脚、AR₁的4脚、IC₆的13脚，AR₁的3脚接IC₄的2脚和-12V电源；IC₁的1脚接R₉、R₁₀、C₃₅的一端、IC₃的1脚，R₉的另一端接+15V电源，2脚接R₁₀另一端、C₁、R₁₃一端，3脚接C₁另一端、R₁₂一端，R₁₂另一端接R₁₃另一端、C₃₅另一端、IC₃的3脚和地，IC₃的2脚接R₁₄的一端，R₁₄的另一端接AR₅的1脚、R₁₁的一端，R₁₁另一端接R₃的2脚，R₃的3脚接1脚、AR₅的4脚和IC₆的15脚，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₁₅的一端，R₁₅另一端接地；IC₅的1脚接+5V电源，2脚接IC₆的14脚，3脚接地；IC₁₁的1脚接R₁₆一端，R₁₆另一端接光电耦合器U₁的1脚，2脚接地，U₁的3脚接R₁₇的一端、AR₆的1脚，R₁₇另一端接R₁₈的一端、AR₆的4脚和IC₆的12脚，R₁₈另一端接R₁₉一端和地，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，R₁₉另一端接U₁的4脚、AR₆的2脚，IC₁₁的2脚接+15V电源，3脚接地；IC₁₅的1脚接+15V电源，2脚接R₂₅一端，R₂₅另一端接C₂、R₂₀一端，R₂₀另一端接AR₄的4脚、C₃、R₂₂一端和IC₆的1脚，C₃、R₂₂另一端接R₂₃一端和AR₄的2脚，R₂₃另一端接地，AR₄的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，AR₄的1脚接R₂₁一端、C₂另一端，R₂₁另一端接地，IC₁₅的3脚接地；IC₈的1脚接+15V电源，3脚接地，2脚接R₄₂的一端，R₄₂另一端接R₄₁一端、AR₂的1脚，R₄₁另一端接AR₂的4脚、R₄₃一端，R₄₃另一端接AR₃的1脚、R₄₅一端，R₄₅另一端接R₄的2脚，R₄的3脚接1脚、AR₃的4脚和IC₆的2脚，AR₂的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₄一端，R₄₄另一端接地，AR₃的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₆的一端，R₄₆另一端接地。

矿井自然发火监测装置的监测方法是：装置中的传感器组含一氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、烟雾传感器、芳香烃传感器、风速传感器、开/停传感器，将井下环境的对应参数转换为电信号，模拟量信号送入模入通道，开关量信号进行光电隔离；模入通道含放大器、多路开关、采样保持器，对这些信号进行处理，转换到单片机能接受的信号范围内，输入到单片机的模拟信号输入口，利用单片机80C196KC内部的A/D转换器进行A/D转换；中央处理器将转换后的各数据与其对应的报警极限值比较，如果达到报警值，则启动声光报警，灯泡将按一定频率闪烁，扬声器发出嘟嘟声，同时通过执行器关断不安全设备；采集处理的结果通过LCD进行显示；上位机的PC机与环境监测节点之间通过CAN总线连接，实现数据通信；下位机将监测数据传给上位机，上位机显示各个节点处的温度、一氧化碳浓度、芳香烃浓度、烟雾浓度、氧气浓度、风速及开/停状态，下位机各参数的报警值用上位机修改。

本发明的有益效果是：矿井自然发火监测装置中央处理器采用80C196KC微控制器性能强、功耗低、工作效率高、具有高可靠性，可降低装置的造价；可根据矿井的巷道分布情况布置多个环境监测节点，实现对矿井内温度、一氧化碳浓度、氧气浓度、芳香烃浓度、烟雾、风速等多种参数的采集，可完成软件实时监控、自然发火的预测预报、超限声光报警及发生险情即时关闭设备的功能；本装置具有结构简单、扩展方便，抗干扰性强，便于维护的特点。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1示矿井自然发火监测装置及其监测方法的结构框图。

图2示图1的中央处理器电路、通信接口电路、液晶显示电路、执行器电路、光电隔离电路、开关量传感器电路、模入通道电路原理图。

图3示图1的模拟量传感器电路、声光报警电路和电源线路原理图。

图中，1-模拟量传感器电路；2-模入通道电路；3-液晶显示器电路；4-通信接口电路；5-中央处理器电路；6-声光报警器电路；7-执行器电路；8-光电隔离器电路；9-开关量传感器电路；10-电源电路；IC₁-三端可调基准电压源；IC₂-基准电压源；IC₃-氧气传感器；IC₄-温度传感器；IC₅-风速传感器；IC₆-多路模拟开关；IC₇-采样保持器；IC₈-芳香烃传感器；IC₉-EEPOM程序存储器；IC₁₀-液晶显示驱动器；IC₁₁-烟雾传感器；IC₁₂-中央处理器；IC₁₃-CAN总线通讯控制器；IC₁₄-光电隔离器；IC₁₅-一氧化碳传感器；IC₁₆-三端固定正稳压电源；IC₁₇-开/停传感器；IC₁₈光电隔离集成芯片；IC₁₉-达林顿驱动器；IC₂₀-继电器；IC₂₁-继电器；IC₂₂-CAN总线收发器；IC₂₃-光电隔离器；IC₂₄-DC-DC转换器；IC₂₅-三端固定负稳压器；IC₂₆-软件监视器；U₁-光电耦合器；R₁～R₅-可变电阻；R₆～R₅₇-电阻；R₅₈～R₅₉-压敏电阻；Y₁～Y₃-晶体振荡器；C₁-电容；C₄、C₆、C₁₁、C₁₂、C₃₅-电解电容；C₅、C₈、C₉、C₁₀、C₁₃～C₃₄-电容；AR₁～AR₇-运算放大器；D₁、D₂-整流桥；D₃～D₅-二极管；D₆、D₇-稳压二极管；Q₁、Q₂-三极管；U_1A、U_2A-非门；DS₁-灯泡；LS₁-蜂鸣器；TF₁-变压器；BT₁-电池电源；S₁-按键；L₁-电感

具体实施方式

参照附图，矿井自然发火监测装置是由模拟量传感器电路1、模入通道电路2、液晶显示器电路3、通信接口电路4、中央处理器电路5、声光报警器电路6、执行器电路7、光电隔离器电路8、开关量传感器电路9和电源电路10组成。

电源电路10(见附图3)是用220V电源，通过变压器TF₁输出所需用的电，TF₁的1脚、2脚接220V电源，3脚接整流桥D₁的1脚，4脚接D₂的3脚，5脚接D₁的3脚、D₂的1脚，D₁、D₂的2脚连接并接电解电容，C₄的负极、C₆的正极、C₅、C₇、C₈、C₉、二极管D₃、D₄的一端、IC₁₆、IC₂₅的2脚和地，D₁的4脚接C₄的正极、C₅另一端、IC₁₆的1脚，IC₁₆的3脚接C₈、D₃的另一端和输出+15V/12V电源，D₂的4脚接C₆的负极、C₇另一端、IC₂₅的3脚，IC₂₅的1脚接C₉、D₄另一端输出-15V/-12V电源；电源电路还包括DC-DC转换器IC₄、电感L₁，IC₂₄的1脚接R₂₈的一端，2脚接R₂₈另一端、R₂₇一端、IC₂₄的8脚，3脚接R₂₇另一端、C₁₁的正极、二极管D₅一端，4脚接R₂₉、R₃₀的一端，R₂₉的另一端接C₁₁的负极和地，5脚接C₁₂负极、C₁₀一端和地，6脚接C₁₀另一端，7脚接稳压二极管D₆一端、电感L₁一端，C₁₂的正极接R₃₀另一端、电感L₁的另一端和+5V电源，D₆另一端接地。

模拟量传感器电路1(见附图3)是由一氧化碳传感器IC₁₅、氧气传感器IC₃、温度传感器IC₄、烟雾传感器IC₁₁、芳香烃传感器IC₈、风速传感器IC₅、开/停传感器IC₁₇、光电耦合器U₁、运算放大器AR₁、AR_4～6、可变电阻R_1～3、电阻R_6～25、电解电容C₃₅、电容C₁～C₃、可调基准电压源IC₁和基准电压电源IC₂组成。基准电压源IC₂的1脚接+12V电源、R₆一端、R₂的2脚、AR₁的5脚，2脚接R₇一端，3脚接R₈一端和地，R₈的另一端接AR₁的2脚，R₇的另一端接R₁的1脚和3脚，R₁的2脚接R₆另一端、AR₁的1脚和IC₄的一端，R₂的3脚接R₂的1脚、AR₁的4脚、IC₆的13脚，AR₁的3脚接IC₄的另一端和-12V电源；IC₁的1脚接R₉、R₁₀、C₃₅的一端、IC₃的1脚，2脚接R₁₀另一端、C₁、R₁₃一端，3脚接C₁另一端、R₁₂一端，R₁₂另一端接R₁₃另一端、C₃₅另一端、IC₃的3脚和地，IC₃的2脚接R₁₄的一端，R₁₄的另一端接AR₅的1脚、R₁₁的一端，R₁₁另一端接R₃的2脚，R₃的3脚接1脚、AR₅的4脚和IC₆的15脚，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₁₅的一端，R₁₅另一端接地；IC₅的1脚接+5V电源，2脚接IC₆的14脚，3脚接地，IC₁₁的1脚接R₁₆一端，R₁₆另一端接光电耦合器U₁的1脚，2脚接地，3脚接R₁₇的一端、AR₆的1脚，R₁₇另一端接R₁₈的一端、AR₆的4脚和IC₆的12脚，R₁₈另一端接R₁₉一端和地，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，R₁₉另一端接U₁的4脚、AR₆的2脚，IC₁₁的2脚接+15V电源，3脚接地；IC₁₅的1脚接+15V电源，2脚接R₂₅一端，R₂₅另一端接C₂、R₂₀一端，R₂₀另一端接AR₄的4脚、C₃、R₂₂一端和IC₆的1脚，C₃、R₂₂另一端接R₂₃一端和AR₄的2脚，R₂₃另一端接地，AR₄的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，AR₄的1脚接R₂₁一端、C₂另一端，R₂₁另一端接地，IC₁₅的3脚接地；IC₈的1脚接+15V电源，3脚接地，2脚接R₄₂的一端，R₄₂另一端接R₄₁一端、AR₂的1脚，R₄₁另一端接AR₂的4脚、R₄₃一端，R₄₃另一端接AR₃的1脚、R₄₅一端，R₄₅另一端接R₄的2脚，R₄的3脚接1脚、AR₃的4脚和IC₆的2脚，AR₂的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₄一端，R₄₄另一端接地，AR₃的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₆的一端，R₄₆另一端接地。

通过上述传感器将井下环境的对应参数转换为电信号、模拟量信号送入模入通道，开关量信号进行光电隔离。

模入通道电路2(见附图2)对模拟量信号进行预处理，转换成单片机能接受的信号，输入到信号输入口。模入通道2它包括多路模拟开关IC₆、采样保持器IC₇和电容C₂；IC₆的3脚接IC₇的3脚，6脚接+5V电源，7脚接8脚和地，16脚接+5V电源；IC₇的1脚接+5V电源，7脚接C₂₁一端和地，C₂₁另一端接IC₇的6脚，4脚接-15V电源。

液晶显示器电路3(见附图2)它包括液晶显示驱动器IC₁₀、晶体振荡器Y₁、电容C₃₃、C₃₄；IC₁₀的10～17脚连接主线并与IC₁₂的53～60脚、IC₁₃的23～28、1、2脚连接，61脚接+5V电源，21脚接IC₁₂的52脚，20脚接IC₁₂的51脚，31脚接IC₁₂的50脚，66脚接Y₁一端、C₃₄一端，67脚接Y₁另一端、C₃₃一端，C₃₃、C₃₄的另一端接地，63脚接地。

通信接口电路4(见附图2)主要包括CAN总线通讯控制器IC₁₃、光电隔离器IC₁₄、IC₂₃、CAN总线收发器IC₂₂、晶体振荡器Y₃、电阻R₄₀、R₄₉～R₅₇、电容C₂₅～C₃₁；IC₁₃的22脚和8脚接电容C₂₉的两端，18脚和21脚接C₂₈的两端，12脚和15脚接C₂₇的两端，9脚接C₂₅和Y₃一端，10脚接C₂₆一端和Y₃另一端，C₂₅、C₂₆另一端接地，13脚接R₄₉一端，20脚接R₅₀和R₅₃一端，19脚接R₅₁一端和IC₂₃的6脚；IC₁₄的5脚接C₃₁的一端，2脚接+5V电源，3脚接R₄₉另一端，6脚接R₅₄一端、IC₂₂的1脚和地，8脚接R₅₄、C₃₁另一端和+5V电源；IC₂₃的8脚接R₅₀、R₅₁另一端，3脚接R₅₂的一端，2脚接+5V电源，5脚接R₅₃另一端、C₃₂一端和地，C₃₂另一端接+5V电源；IC₂₂的3脚接+5V电源和C₃₀一端，4脚接R₅₂的另一端，2脚接C₃₀另一端、R₅₇一端和地，6脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆一端，7脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆另一端，8脚接R₅₇的另一端。

中央处理器电路5(见附图2)它包括单片机IC₁₂、按键S₁、非门U_1A、U_2A、晶体振荡器Y₂、电阻R₃₁、R₄₇、R₄₈、电容C₁₃～C₂₀、C₂₂、EEPROM程序存储器IC₉、软件监视器IC₂₆、电池电源BT₁；IC₁₂的53～60脚分别接IC₁₃的23～28脚、1、2脚、IC₁₀的10～17脚，1脚接R₄₀的一端、+5V电源、IC₁₃的11、22、18、12脚，62脚接IC₁₃的3脚，68脚接IC₁₃的8、21、15脚和地，23脚接IC₁₃的4，61脚接IC₁₃的5脚，40脚接IC₁₃的6脚，2脚接地，26脚接IC₉的5脚和R₄₇一端，29脚接IC₉的6脚和R₄₈一端，R₄₈、R₄₇的另一端接IC₉的8脚和+5V电源，IC₉的1、2、3、4、7脚均接地；IC₁₂的的6脚接IC₇的5脚，19脚接IC₇的8脚，20脚接IC₆的9脚，21脚接10脚，22脚接11脚，52脚接IC10的21脚，51脚接20脚，50脚接31脚，48脚接R₂₄的一端，46脚接IC₂₆的10脚，16脚接R₃₉一端，13脚接C₂₂一端，14脚接IC₁₂的12脚、C₂₂另一端和地，16脚接C₁₉一端、IC₁₃的17脚、IC₂₆的12脚和C₁₄的一端，C₁₄另一端接地，C₁₉另一端接非门U_2A的一端，U_2A另一端接U_1A的一端，U_1A的另一端接R₃₁一端、C₂₀一端和按键S₁的一端，S₁另一端接C₂₀另一端和+5V电源，R₃₁另一端接地，67脚接晶体振荡器Y₂的一端和C₁₈的一端，66脚接Y₂另一端和C₁₇的一端，C₁₇和C₁₈的另一端接地，18脚接执行器中IC₁₉的2脚，17脚接1脚；IC₂₆的14脚接C₁₅、C₁₆的一端和+5V电源，0脚接电池电源BT₁的正负极、C₁₅、C₁₆的另一端、1脚、2脚、6脚和地，4脚接C₁₃一端，5脚接C₁₃另一端和地。

声光报警器电路6(见附图3)是用声和光报警的装置，它包括运算放大器AR₇、蜂鸣器LS₁、灯泡DS₁、三极管Q₁、可调电阻R₅、电阻R₃₅～R₃₉、稳压二极管D₇、电容C₂₃、C₂₄。AR₇的1脚接R₅的2脚，R₅的1脚接AR₇的8脚，3脚接AR₇的7脚和+12V电源，AR₇的2脚接R₃₈、C₂₃的一端，C₂₃的另一端接地，R₃₈的另一端接R₃₇、R₃₆、D₇、DS₁的一端和LS₁的1脚，LS₁的2脚接DS₁另一端、Q₁的集电极，Q₁的发射极接D₇的另一端和地，Q₁的基极接R₃₉的另一端，AR₇的3脚接R₃₅的一端、R₃₆的另一端，R₃₅的另一端接地，AR₇的4脚接C₂₄的一端和-12V电源，C₂₄的另一端接地，8脚接R₅的1脚，6脚接R₃₇的另一端。

执行器电路7(见附图2)它包括达林顿驱动器IC₁₉、继电器IC₂₀、IC₂₁，三极管Q₂、压敏电阻R₅₈、R₅₉和电阻R₃₂～R₃₄；IC₁₉的8脚接地，9脚接R₃₂的一端，R₃₂另一端接R₃₄一端、三极管Q₂的基极，三极管Q₂的集电极接R₃₃的一端、IC₂₀、IC₂₁的1脚，发射极接R₃₄另一端、IC₂₀、IC₂₁的2脚和地，R₃₃另一端接+5V电源，IC₂₀的3脚、4脚分别接R₅₈两端，IC₂₁的3脚、4脚分别接R₅₉的两端。

光电隔离器电路8(见附图2)是降低干扰的，它包括光电隔离集成芯片IC₁₈、R₂₄、R₂₆；IC₁₈的10脚接+15V电源和2脚，15脚接R₂₆的一端、16脚和地，17脚接18脚，9脚接地，4脚接12脚和-15V电源，7脚接8脚和R₂₄另一端。

开关量传感器电路9(见附图2)，是由开/停传感器IC₁₇组成，IC₁₇的1脚接+15V电源，2脚接R₂₆的另一端，3脚接地。

矿井自然发火监测装置的监测方法是应用模拟量传感器电路1中的一氧化碳传感器IC₁₅，氧气传感器IC₃、温度传感器IC₄、烟雾传感器IC₁₁、风速传感器IC₅、开/停传感器IC₁₇和芳香烃传感器IC₈将井下环境的对应参数转换为电信号，模拟量信号送入模入通道电路2，开关量传感器电路9将信号输进到光电隔离器电路8进行光电隔离，直接送入中央处理器电路5。模入通道电路2对这些信号进行处理，转换成单片机IC₁₂能接受的信号范围，输入到单片机IC₁₂的模拟信号输入口，利用单片机IC₁₂的80C196KC内部的A/D转换器进行A/D转换。中央处理器电路5将转换后的各数据与其对应的报警极限值比较，如果达到报警值，则启动声光报警器电路6进行声光报警，同时执行器电路7关断不安全设备，采集处理的结果通过LCD进行显示，上机位的PC机与环境监测节点之间通过CAN总线连接，实现数据通信。下机位将监测数据传给上机位，上机位可形象地显示各个节点处温度、一氧化碳浓度，芳香烃浓度，烟雾浓度、氧气浓度、风速及开/停状态，下位机各个参数的报警值可用上位机修改。智能节点中心部分芯片用干电池供电，其余用电网供电，通过整流桥D₁、D₂的滤波，稳压后提供电源。

本发明具有结构简单、扩展方便，抗干扰性强，便于维护等特点。

Claims

1、一种矿井自然发火监测装置及其监测方法，装置由电源电路(10)、模入通道电路(2)、液晶显示电路(3)、声光报警电路(6)、执行器电路(7)、光电隔离电路(8)、开关量传感器电路(9)组成，其特征在于在系统中设置了中央处理器电路(5)包括：单片机IC₁₂、按键S₁、非门U_1A、U_2A、晶体振荡器Y₂、电阻R₃₁、R₄₇、R₄₈、电容C_13～20、C₂₂；EEPROM程序存储器IC₉、软件监视器IC₂₆、电池电源BT₁；IC₁₂的53～60脚分别接IC₁₃的23～28脚、1、2脚、IC₁₀的10～17脚，1脚接R₄₀的一端、+5V电源、IC₁₃的11、22、18、12脚，62脚接IC₁₃的3脚，68脚接IC₁₃的8、21、15脚和地，23脚接IC₁₃的4，61脚接IC₁₃的5脚，40脚接IC₁₃的6脚，2脚接地，26脚接IC₉的5脚和R₄₇一端，29脚接IC₉的6脚和R₄₈一端，R₄₈、R₄₇的另一端接IC₉的8脚和+5V电源，IC₉的1、2、3、4、7脚均接地；IC₁₂的的6脚接IC₇的5脚，19脚接IC₇的8脚，20脚接IC₆的9脚，21脚接10脚，22脚接11脚，52脚接IC10的21脚，51脚接20脚，50脚接31脚，48脚接R₂₄的一端，46脚接IC₂₆的10脚，45脚接R₃₉一端，13脚接C₂₂一端，14脚接IC₁₂的12脚、C₂₂另一端和地，16脚接C₁₉一端、IC₁₃的17脚、IC₂₆的12脚和C₁₄的一端，C₁₄另一端接地，C₁₉另一端接非门U_2A的一端，U_2A另一端接U_1A的一端，U_1A的另一端接R₃₁一端、C₂₀一端和按键S₁的一端，S₁另一端接C₂₀另一端和+5V电源，R₃₁另一端接地，67脚接晶体振荡器Y₂的一端和C₁₈的一端，66脚接Y₂另一端和C17的一端，C₁₇和C₁₈的另一端接地，18脚接执行器中IC₁₉的2脚，17脚接1脚；IC₂₆的14脚接C₁₅、C₁₆的一端和+5V电源，0脚接电池电源BT₁的正负极、C₁₅、C₁₆的另一端、1脚、2脚、6脚和地，4脚接C₁₃一端，5脚接C₁₃另一端和地。

2、一种矿井自然发火监测装置的监测方法，其特征在于装置中的传感器组含一氧化碳传感器IC₁₅、氧气传感器IC₃、温度传感器IC₄、烟雾传感器IC₁₁、芳香烃传感器IC₈、风速传感器IC₅、开/停传感器IC₁₇，将井下环境的对应参数转换为电信号，模拟量信号送入模入通道，开关量信号进行光电隔离；模入通道含放大器、多路开关、采样保持器，对这些信号进行处理，转换到单片机能接受的信号范围内，输入到单片机的模拟信号输入口，利用单片机80C196KC内部的A/D转换器进行A/D转换；中央处理器将转换后的各数据与其对应的报警极限值比较，如果达到报警值，则启动声光报警，灯泡将按一定频率闪烁，扬声器发出嘟嘟声，同时通过执行器关断不安全设备；采集处理的结果通过LCD进行显示；上位机的PC机与环境监测节点之间通过CAN总线连接，实现数据通信；下位机将监测数据传给上位机，上位机显示各个节点处的温度、一氧化碳浓度、芳香烃浓度、烟雾浓度、氧气浓度、风速及开/停状态，下位机各参数的报警值用上位机修改。

3、根据权利要求1所述的矿井自然发火监测装置及其监测方法，其特征在于装置中的通信接口电路4它包括：CAN总线、通讯控制器IC₁₃、光电隔离器IC₁₄、IC₂₃、CAN总线收发器IC₂₂、晶体振荡器Y₃、电阻R₄₀、R₄₉～R₅₇、电容C₂₅～C₃₁；IC₁₃的22脚和8脚接电容C₂₉的两端，18脚和21脚接C₂₈的两端，12脚和15脚接C₂₇的两端，9脚接C₂₅和Y₃一端，10脚接C₂₆一端和Y₃另一端，C₂₅、C₂₆另一端接地，13脚接R₄₉一端，20脚接R₅₀和R₅₃一端，19脚接R₅₁一端和IC₂₃的6脚；IC₁₄的5脚接C₃₁的一端，2脚接+5V电源，3脚接R₄₉另一端，6脚接R₅₄一端、IC₂₂的1脚和地，8脚接R₅₄、C₃₁另一端和+5V电源；IC₂₃的8脚接R₅₀、R₅₁另一端，3脚接R₅₂的一端，2脚接+5V电源，5脚接R₅₃另一端、C₃₂一端和地，C₃₂另一端接+5V电源；IC₂₂的3脚接+5V电源和C₃₀一端，4脚接R₅₂的另一端，2脚接C₃₀另一端、R₅₇一端和地，6脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆一端，7脚接CAN总线、R₅₅、R₅₆另一端，8脚接R₅₇的另一端。

4、根据权利要求1所述的矿井自然发火监测装置及其监测方法，其特征在于装置中的模拟量传感器电路(1)它包括三端可调基准电压源IC₁、基准电压源IC₂、氧气传感器IC₃、温度传感器IC₄、风速传感器IC₅、烟雾传感器IC₁₁、一氧化碳传感器IC₁₅、芳香烃传感器IC₈、光电耦合器U₁、运算放大器AR₁、AR₄～AR₆、可变电阻R₁～R₃、电阻R₆～R₂₅、电解电容C₃₅、电容C₁～C₃；基准电压源IC₂的1脚接+12V电源、R₆一端、R₂的2脚、AR₁的5脚，2脚接R₇一端，3脚接R₈一端和地，R₈的另一端接AR₁的2脚，R₇的另一端接R₁的1脚和3脚，R₁的2脚接R₆另一端、AR₁的1脚和IC₄的1脚，R₂的3脚接R₂的1脚、AR₁的4脚、IC₆的13脚，AR₁的3脚接IC₄的2脚和-12V电源；IC₁的1脚接R₉、R₁₀、C₃₅的一端、IC₃的1脚，R₉的另一端接+15V电源，2脚接R₁₀另一端、C₁、R₁₃一端，3脚接C₁另一端、R₁₂一端，R₁₂另一端接R₁₃另一端、C₃₅另一端、IC₃的3脚和地，IC₃的2脚接R₁₄的一端，R₁₄的另一端接AR₅的1脚、R₁₁的一端，R₁₁另一端接R₃的2脚，R₃的3脚接1脚、AR₅的4脚和IC₆的15脚，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₁₅的一端，R₁₅另一端接地；IC₅的1脚接+5V电源，2脚接IC₆的14脚，3脚接地；IC₁₁的1脚接R₁₆一端，R₁₆另一端接光电耦合器U₁的1脚，2脚接地，U₁的3脚接R₁₇的一端、AR₆的1脚，R₁₇另一端接R₁₈的一端、AR₆的4脚和IC₆的12脚，R₁₈另一端接R₁₉一端和地，3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，R₁₉另一端接U₁的4脚、AR₆的2脚，IC₁₁的2脚接+15V电源，3脚接地；IC₁₅的1脚接+15V电源，2脚接R₂₅一端，R₂₅另一端接C₂、R₂₀一端，R₂₀另一端接AR₄的4脚、C₃、R₂₂一端和IC₆的1脚，C₃、R₂₂另一端接R₂₃一端和AR₄的2脚，R₂₃另一端接地，AR₄的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，AR₄的1脚接R₂₁一端、C₂另一端，R₂₁另一端接地，IC₁₅的3脚接地；IC₈的1脚接+15V电源，3脚接地，2脚接R₄₂的一端，R₄₂另一端接R₄₁一端、AR₂的1脚，R₄₁另一端接A_R2的4脚、R₄₃一端，R₄₃另一端接AR₃的1脚、R₄₅一端，R₄₅另一端接R₄的2脚，R₄的3脚接1脚、AR₃的4脚和IC₆的2脚，AR₂的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₄一端，R₄₄另一端接地，AR₃的3脚接-12V电源，5脚接+12V电源，2脚接R₄₆的一端，R₄₆另一端接地。