CN202057646U

CN202057646U - 一种煤矿瓦斯无线检测系统

Info

Publication number: CN202057646U
Application number: CN2011201722172U
Authority: CN
Inventors: 陈启兴; 杜江; 宋婷
Original assignee: CHENGDU KAILI TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: CHENGDU KAILI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-26

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿瓦斯无线检测系统，属于煤矿开采安全领域，主要解决了现有技术中瓦斯传感器通过人工校正工作量大等问题。该煤矿瓦斯无线检测系统，包括集成有无线瓦斯传感器的识别卡，以及通过无线网络与所述识别卡连接的无线瓦斯校正仪。本实用新型中无线瓦斯传感器与带工作人员身份信息的识别卡集成于一体，不仅携带方便，而且能够在工作人员经过无线瓦斯校正仪时实现无线瓦斯传感器的自动校正；同时，无线瓦斯传感器实时检测矿井内的瓦斯浓度，为地面监控中心提供了切实可靠的依据，保障了矿井工作人员的生命安全。

Description

一种煤矿瓦斯无线检测系统

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯检测技术，具体地说，是涉及一种煤矿瓦斯无线检测系统。

背景技术

煤炭资源是社会中最主要的资源之一，其开采效率直接关系着国计民生，但是，随着开采力度的加大，煤矿事故却时有发生，根据统计发现，造成煤矿安全事故的最主要因素之一便是瓦斯泄露。

目前，大多数矿井都设有可进行瓦斯泄漏检测以及瓦斯浓度测定的瓦斯传感器，从而实现对矿井中的瓦斯进行取样分析。一般瓦斯传感器可分为接触燃烧式、半导体式、热传导式热阻体式三种传感器，且还有有线、无线之分，早期的瓦斯传感器都是有线瓦斯传感器，近期才逐渐出现了无线电瓦斯传感器。

在瓦斯传感器的安装方面，不同的煤矿采用了不同的安装方式，主要有以下几种情况：

1. 瓦斯传感器作为一个独立的设备安装于煤矿的坑道之中；

2. 瓦斯传感器与用于对井下人员进行定位的识别卡合二为一；

3. 瓦斯传感器与连接识别卡的基站合二为一；

4. 瓦斯传感器与井下人员的矿灯、识别卡集成于一体。

无论是上述何种安装方式，短则一周，长则两周，都需要对瓦斯传感器进行校正。但是，相对瓦斯传感器来说，瓦斯传感器校正仪的体积和重量都要大得多。如果将瓦斯传感器作为一个单独的设备安装于井下坑道之中；或者将瓦斯传感器与基站合二为一，则需要将瓦斯传感器校正仪带入矿井中去进行一一校正，或者把瓦斯传感器或基站拆下来，然后带到井上进行校正，之后再将瓦斯传感器或基站重新安装好。显然，这两种方法都相当的耗时、耗财，使用非常不便。如果瓦斯传感器与用于对井下人员进行定位的识别卡合二为一，或者瓦斯传感器与井下人员的矿灯、识别卡集成在一起，那么瓦斯传感器必然选择无线瓦斯传感器，这两种方式下虽然每天都能够将瓦斯传感器带出矿井，与前面两种安装方式相比更为便利，但是，仍然需要人工对其一一进行调零和灵敏度校正，工作量仍然很大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种煤矿瓦斯无线检测系统，克服现有技术中瓦斯传感器通过人工校正工作量大等缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种煤矿瓦斯无线检测系统，包括集成有无线瓦斯传感器的识别卡，另外，还设置有通过无线网络与所述识别卡连接的无线瓦斯校正仪。通过将无线瓦斯校正仪设置于矿井工作人员的必经之路上，利用无线网络便可对识别卡内的无线瓦斯传感器进行校正，十分方便。

所述无线瓦斯校正仪包括校正仪天线、与该校正仪天线连接的双工器、与该双工器的信号输入端连接的信号发射装置、与该信号发射装置的信号输入端连接的CPU，以及连接该CPU与双工器的信号输出端的信号接收装置。

所述信号发射装置由顺次连接的功率放大器、第一电压放大器、变频器以及数模转换器组成，其中，数模转换器的信号输入端与CPU连接，而功率放大器的信号输出端与双工器连接。

进一步地，所述信号接收装置由顺次连接的第二电压放大器、下变频器、第三电压放大器、解调器以及模数转换器组成，且所述第二电压放大器的信号输入端与双工器连接，而模数转换器的信号输出端与CPU连接。

更进一步地，所述识别卡包括识别卡CPU，分别与该识别卡CPU连接的第一信号处理装置、供电电池和电池电量检测装置，以及与所述第一信号处理装置连接的识别卡天线。通过电池电量检测装置对供电电池的检测，从而保证有充足的电量供给，使得各元器件能正常工作。

所述无线瓦斯传感器的信号输出端通过第二信号处理装置与识别卡CPU连接，同时识别卡CPU的信号输出端还与该无线瓦斯传感器的信号输入端连接。由于无线瓦斯传感器是集成到识别卡上的，于是能随识别卡一起进出矿井，携带方便，而且能保证每个进入到矿井内的无线瓦斯传感器都能得到校正。

所述第二信号处理装置包括与所述无线瓦斯传感器的信号输出端连接的电压放大器，以及信号输入端与该电压放大器连接、信号输出端与所述识别卡CPU连接的模数转换器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型利用无线传输技术实现了无线瓦斯传感器与无线瓦斯校正仪之间的信号传输，从而实现无线瓦斯传感器的自动校正，解决了现有技术中人工校正无线瓦斯传感器工作量大的问题；

2.本实用新型中无线瓦斯校正仪设置于矿井工作人员的必经之路上，而无线瓦斯传感器集成于工作人员佩带的识别卡内，因此，无线瓦斯传感器的校正工作在矿井工作人员经过无线瓦斯校正仪的同时便自动实现了，无须对无线瓦斯传感器专门进行校正，既节约了时间，又减少了工作量；

3.本实用新型通过在信号发射装置和信号接收装置之间设置双工器，来避免了两者之间信号的干扰问题，保证了无线瓦斯校正仪的正常工作；

4.本实用新型通过无线瓦斯校正仪对无线瓦斯传感器进行自动校正，避免了人工校正可能出现的遗漏问题，保证了无线瓦斯传感器灵敏度的准确性，从而为煤矿瓦斯的浓度检测提供了切实有效的依据，为煤矿安全生产提供了可靠的保障。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型中无线瓦斯校正仪的系统框图；

图3为本实用新型中识别卡内部的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1~3所示，本实用新型包括集成有无线瓦斯传感器的识别卡和无线瓦斯校正仪两部分，二者之间通过无线网络进行数据的双向传输。其中，无线瓦斯传感器与设有工作人员身份的识别卡集成一体，方便携带，当然，无线瓦斯传感器也可以与工作人员随身携带的矿灯集成一体；无线瓦斯校正仪设置于矿井中工作人员必经之路上，以保证每个识别卡内的无线瓦斯传感器均能得到及时校正。

无线瓦斯校正仪由校正仪天线、双工器、信号发射装置、CPU，以及信号接收装置组成；校正仪天线与双工器连接，而双工器的信号输入端通过信号发射装置与CPU的信号输出端连接，其信号输出端则通过信号接收装置与CPU的信号输入端连接，使得通过校正仪天线的接收和发射信号互不干扰。

上述装置中，信号发射装置由顺次连接的功率放大器、第一电压放大器、变频器以及数模转换器组成，且数模转换器的信号输入端与CPU连接，功率放大器的信号输出端与双工器的信号输入端连接。信号发射装置主要是对待发射的信号进行处理使之满足发射要求。数模转换器的功能在于将数字信号转换为模拟信号；变频器主要用于对数模转换后的信号进行变频，使信号更有利于传输和后续处理；而第一电压放大器和功率放大器则是对变频后的信号进行电压和功率的放大，使之满足信号发射的要求。

信号接收装置由顺次连接的第二电压放大器、下变频器、第三电压放大器、解调器以及模数转换器组成，且第二电压放大器的信号输入端与双工器的信号输出端连接，模数转换器的信号输出端与CPU连接。信号接收装置主要功能在于完成对接收到的信号进行处理。其中，第二电压放大器用于对接收到的信号的电压进行初步放大，以便于后续的频率变换；下变频器用于对进行了电压放大处理的信号进行变频；第三电压放大器则是对变频后的信号进行再次放大，以便于信号的解调，而模数转换器则是将调制解调后的模拟信号转换为数字信号。

识别卡包括识别卡CPU，分别与该识别卡CPU连接的第一信号处理装置、供电电池和电池电量检测装置，以及与第一信号处理装置连接的识别卡天线。第一信号处理装置由第四电压放大器、数模/模数转换器组成，且第四电压放大器的信号输入端与识别卡天线连接，而其信号输出端则通过数模/模数转换器与CPU连接，主要作用在于：一方面对识别卡CPU发出的信号进行适当的处理如信号放大、数模转换等，使识别卡天线能将信号顺利发射出去；另一方面对识别卡天线接收到的信号进行放大、模数转换等，以保证识别卡CPU能正常处理信号；电池电量检测装置为BQ27000芯片，主要用于检测识别卡内供电电池的电量，以便于及时更换。

由于无线瓦斯传感器与内置有工作人员身份信息的识别卡集成于一体，因此，在无线瓦斯传感器与识别卡CPU之间设置有由电压放大器和模数转换器组成的第二信号处理装置，用于对无线瓦斯传感器采集的瓦斯数据进行处理，其中，无线瓦斯传感器的输出端与电压放大器的信号输入端连接，而电压放大器的信号输出端通过模数转换器与识别卡CPU连接，同时单独设置有连接识别卡CPU与无线瓦斯传感器的数据线，用于传输无线瓦斯传感器的校正信息。

本实用新型包括以下两个工作过程：

一、无线瓦斯校正仪对识别卡内的无线瓦斯传感器进行校正

首先，无线瓦斯传感器将自身的状态信息经过电压放大和模数转换后传输给识别卡CPU，并在识别卡CPU的控制下与工作人员的身份信息一起经第二信号处理装置后由识别卡CPU发射出去；校正仪天线接收到来自识别卡天线发射出来的无线瓦斯传感器信息和工作人员身份信息之后，经双工器进入信号接收装置，依次进行电压初步放大、变频、电压再次放大、信号解调和模数转换，然后进入CPU；CPU根据无线瓦斯传感器的当前信息生成相应的校正信号，并与工作人员身份信息一起传输出去。

CPU传输出来的校正信号与工作人员身份信息，在信号发射装置中依次进行数模转换、频率变换、电压放大和功率放大，然后经双工器传输给校正仪天线，进而发射出去。识别卡内的识别卡天线接收到来自校正仪天线发射的信号后，首先传输至第一信号处理装置进行初步处理，初步处理一般包括滤波、信号放大等，之后，信号进入识别卡CPU，并在识别卡CPU的控制下，对瓦斯传感器进行校正。无线瓦斯传感器的校正主要包括初始值调零和灵敏度校正。

二、无线瓦斯传感器采集矿井内的瓦斯情况并将之传送回地面的监控中心

无线瓦斯传感器将采集到的瓦斯浓度信号传输至第二信号处理装置，进行电压放大和模数转换，然后传输给识别卡CPU；识别卡CPU将该瓦斯浓度信号与该工作人员的身份信息一起经第一处理装置传输给识别卡天线，然后由识别卡天线将信号发射出去。地面上的监控中心在接收到信号后，便可进行相应的处理，由于此部分技术不属于本实用新型要求保护的内容，因此在此不作详细描述。

在上述两个工作过程中，识别卡内的供电电池持续为识别卡供电，而电池电量检测装置则实时地检测供电电池的电量，以便于工作人员在供电电池电量不足时更换电池。

按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型，而本实用新型的实施方式包括但不限于上述实施例。

Claims

1.一种煤矿瓦斯无线检测系统，包括集成有无线瓦斯传感器的识别卡，其特征在于，还设置有通过无线网络与所述识别卡连接的无线瓦斯校正仪。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述无线瓦斯校正仪包括校正仪天线、与该校正仪天线连接的双工器、与该双工器的信号输入端连接的信号发射装置、与该信号发射装置的信号输入端连接的CPU，以及连接该CPU与双工器的信号输出端的信号接收装置。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述信号发射装置由顺次连接的功率放大器、第一电压放大器、变频器以及数模转换器组成，其中，数模转换器的信号输入端与CPU连接，而功率放大器的信号输出端与双工器连接。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述信号接收装置由顺次连接的第二电压放大器、下变频器、第三电压放大器、解调器以及模数转换器组成，其中，第二电压放大器的信号输入端与双工器连接，而模数转换器的信号输出端与CPU连接。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述识别卡包括识别卡CPU，分别与该识别卡CPU连接的第一信号处理装置、供电电池和电池电量检测装置，以及与所述第一信号处理装置连接的识别卡天线。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述无线瓦斯传感器的信号输出端通过第二信号处理装置与识别卡CPU连接，同时识别卡CPU的信号输出端还与该无线瓦斯传感器的信号输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿瓦斯无线检测系统，其特征在于，所述第二信号处理装置包括与所述无线瓦斯传感器的信号输出端连接的电压放大器，以及信号输入端与该电压放大器连接、信号输出端与所述识别卡CPU连接的模数转换器。