CN201896609U - 一种新型井下无线移动式安全数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气领域和电子计算机领域，涉及一种井下数据采集装置，尤其是一种新型井下无线移动式安全数据采集装置。该装置包括壳体和设置在壳体表面的显示装置，壳体内设置有瓦斯浓度传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块、单片机和声光报警器。本实用新型是一种能够同时具有检测井下瓦斯浓度和井内空气压力值的辅助检测装置，并且可以随着井道的延伸和改变进行检查，同时又具有方便携带的功能。

Description

一种新型井下无线移动式安全数据采集装置

技术领域

本实用新型属于电气领域和电子计算机领域，涉及一种井下数据采集装置，尤其是一种新型井下无线移动式安全数据采集装置。

背景技术

长期以来，瓦斯事故的数量在煤矿事故总数中占有很高的比例。瓦斯是煤矿井下常见的一种有害气又叫沼气，是一种无色无臭无味、易燃易爆的气体。它平时依附在煤层中，在煤层开采过程中会自动散放出来。当空气中瓦斯浓度达到一定程度时，有明火的情况下就会发生爆炸，而浓度在9.5％时爆炸威力最大，破坏性最强。瓦斯爆炸时会产生高温、高压、冲击波并放出有毒气体。为了减少和避免瓦斯事故，必须研发出一种新型的井下无线移动式安全数据采集装置。

目前，在现有的技术中，市场中缺乏一种可移动的便携式井下数据采集装置，能够同时具有检测井下瓦斯浓度和井内空气压力值的辅助检测装置，并且可以随着井道的延伸和改变进行检查，同时又具有可以方便携带的功能。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题，提供了一种具备无线信号传输，携带方便，对于瓦斯浓度超标和风压低于下限时可以自动报警的可移动的便携式井下数据采集装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，包括壳体和设置在壳体表面的显示装置，壳体内设置有瓦斯浓度传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块、单片机和声光报警器。

进一步地，所述的单片机包括数据采集单元、控制单元和井下安全声光报警单元，所述的控制单元分别与数据采集单元和井下安全声光报警单元连接，所述的数据采集单元和无线传输模块连接，所述的井下安全声光报警单元与声光报警器连接。

进一步地，所述的瓦斯浓度传感器、压力传感器分别与变送器电连接。

进一步地，所述的变送器与模拟\数字转换模块、单片机顺序依次连接。

作为优选方案，所述的显示装置是液晶显示屏或者是触摸屏。

进一步地，在壳体上还设置有操作开关。

进一步地，在壳体上还设置有安装支架。

进一步地，所述的安装支架上设置有卡口。

进一步地，所述的无线传输模块是基于ZIGBEE协议的无线传输模块。

进一步地，所述的单片机是ATMEGA8L-8AU单片机。

所述的单片机对接收到的矿井内各处的浓度和压力值数据进行比较计算和处理，通过控制单元进行计算，能够及时地发出报警音，保证了煤矿井下作业者的安全。

本实用新型所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置的工作原理是：通过瓦斯浓度传感器和压力传感器分别实时地感应矿井内的瓦斯浓度和空气压力值，通过变送器输出相应的电流模拟信号传送给模拟\数字转换模块。模拟\数字转换模块把这些模拟信号转换成量化的便于计算机处理的数字信号，由在单片机中的控制单元驱动数据采集单元进行计算，得到可以传输的数字信号，然后将运算的结果发给ZIGBEE无线传输模块。由该ZIGBEE无线传输模块再以无线信号的形式向外发射。

本实用新型的优点在于：

(1)能同时采集和反映井下瓦斯浓度和井内空气压力值，并予以安全报警，具有实时性高、改造简单，可以保证了煤矿井下作业者安全；

(2)该装置便于携带、安装和使用，并且可以准确地反映了井下人员所处位置的环境参数；

(3)通过ZIGBEE协议的无线传输方式向井外传输数据，使井外、井下人员能同步获取准确一致的当前环境数据；

(4)低功耗单片机的设计，本装置续航时间长，适合长时间的井下作业。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置的系统方框示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下：

如图1所示，一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，包括壳体和设置在壳体表面的显示装置，壳体内设置有瓦斯浓度传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、ZIGBEE无线传输模块、ATMEGA8L-8AU单片机和声光报警器。该单片机包括数据采集单元、控制单元和井下安全声光报警单元，所述的控制单元分别与数据采集单元和井下安全声光报警单元连接，所述的数据采集单元和ZIGBEE无线传输模块连接，所述的井下安全声光报警单元与声光报警器连接。瓦斯浓度传感器、压力传感器分别与变送器电连接，变送器与模拟\数字转换模块、单片机顺序依次连接。

所述的显示装置是采用液晶显示屏，在壳体上还可以设置有操作开关和设置具有卡口的安装支架。

该采集装置中模块功能如下：

ZIGBEE无线传输模块：用于将瓦斯和风压等模拟信号量化后的数字信号通过短距离无线网络传输到外围的接收模块，并发给可远程连接的中控室集群计算机。

数据采集单元：用于将收集到的瓦斯浓度和空气压力数据加以智能运算，得到可以传输的数字信号，然后将运算的结果发给ZIGBEE无线传输模块。

模拟/数字转换模块：其输入端用于接收模拟信号，输出端连接单片机。

该采集装置中还可以进一步设置有如下部件：

安装支架：在移动时可以通过设置在支架上的卡口挂接在井下工作人员的腰带上，在检测风道中的风压时可以用该安装支架安装在岩壁内上。

液晶显示屏：用于显示由传感器采集的实时环境数据。

变送器：将瓦斯浓度传感器和压力传感器采集到的模拟信号(4～20mA电流)变为可以量化的数字信号。

使用时，可以将设置有瓦斯浓度传感器和压力传感器的便携式井下数据采集装置，通过安装支架上的卡口挂在井下人员的腰带上，方便携带。在井下该装置可以及时的采集矿井当前的瓦斯浓度和井内空气压力值，采集装置通过变送器将该模拟信号(4～20mA电流)变为可以量化的数字信号传送给单片机，单片机对量化的数据进行显示并判断分析，如果超过安全限值则通过安全声光报警灯提醒携带人员；另外为了方便井外人员的安全监控，单片机会根据井外接受模块的周期指令将环境数据通过ZIGBEE无线传输模块向外界传输。

该装置可以将检测到的数据变送为可以量化的数字信号后通过无线网络传输到井外中控室进行分析和监控，同时移动式安全数据采集装置可以将瓦斯和风压的实时数据显示在装置的液晶屏幕上，对于瓦斯浓度超标和风压低于下限时可以自动报警，保证了井下作业者的安全。

显然上述实施例不是对本实用新型申请的限制，上述的，一种新型井下无线移动式安全数据采集装置还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本实用新型，但应该理解到：业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本实用新型的权利要求所限定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，包括壳体和设置在壳体表面的显示装置，壳体内设置有瓦斯浓度传感器、压力传感器、变送器、模拟\数字转换模块、无线传输模块、单片机和声光报警器；

所述的单片机包括数据采集单元、控制单元和井下安全声光报警单元；所述的控制单元分别与数据采集单元和井下安全声光报警单元连接，所述的数据采集单元和无线传输模块连接；所述的井下安全声光报警单元与声光报警器连接；

所述的瓦斯浓度传感器、压力传感器分别与变送器电连接；

所述的变送器与模拟\数字转换模块、单片机顺序依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的显示装置是液晶显示屏或者是触摸屏。

3.根据权利要求2所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的壳体上还设置有操作开关。

4.根据权利要求3所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的壳体上还设置有安装支架。

5.根据权利要求4所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的安装支架上设置有卡口。

6.根据权利要求5所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的无线传输模块是基于ZIGBEE协议的无线传输模块。

7.根据权利要求6所述的一种新型井下无线移动式安全数据采集装置，其特征在于，所述的单片机是ATMEGA8L-8AU单片机。

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