CN202092980U

CN202092980U - 过渡舱多参数传感器

Info

Publication number: CN202092980U
Application number: CN2011201486663U
Authority: CN
Inventors: 武越
Original assignee: Angola Ttk (beijing) Research Institute Of Safety Technology
Current assignee: Angola Ttk (beijing) Research Institute Of Safety Technology
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-05-10

Abstract

本实用新型是有关一种过渡舱多参数传感器，包括多个传感器、微弱信号放大处理模块、主从式处理模块、通信模块、显示模块、校准模块以及外壳结构。本实用新型可安装在过渡舱内，实时采集舱内CO、CO₂、CH₄、O₂气体浓度数据，通过RS232/RS485串口、CAN总线接口传输到移动救生舱和固定避难硐室的监测控制系统，对多个传感器的校准有在线校准和脱机校准两种方式，一次校准CO、CO₂、CH₄、O₂的零点和量程，还可校准微弱信号放大处理电路参数，主从式处理模块保障了本实用新型的稳定性和可靠性，显示模块和防爆结构外壳使操作方便安全。解决了矿山井下移动救生舱在过渡舱有限的空间内安装多个传感器及数据传输接口多的问题。

Description

过渡舱多参数传感器

技术领域

本实用新型涉及仪器技术领域，尤其涉及一种煤矿和非煤矿山井下移动救生舱(或固定避难硐室)的过渡舱多参数传感器。

背景技术

目前，在煤矿和非煤矿山领域应用比较广泛的甲烷(CH₄)传感器、一氧化碳(CO)传感器、二氧化碳(CO₂)传感器、氧气(O₂)传感器都是独立传感器，每个传感器装置测量一种气体浓度，具备LED显示和通信串口，在该领域的安全监控系统中发挥了巨大作用。然而，在煤矿和非煤矿山井下紧急避险系统中起重要作用的移动救生舱和固定避难硐室中应用就存在以下问题：

1、多个传感器需在有限空间里合理安装，成本高。

2、传感器接口数量多，功耗大。

3、传感器的测量精度和可靠性低。

因此，如何创设一种过渡舱多参数传感器(测量CO、CO₂、CH₄、O₂)，且能减少体积、减轻重量、安装维护及校准方便、双处理器工作、串口传输数据、稳定精确的测量精度和高的可靠性，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种过渡舱多参数传感器，可利用一个多参数传感器测量CO、CO₂、CH₄、O₂浓度，解决单个传感器体积较大、重量较重、接口多和功耗大的缺点，同时安装维护和校准方便，确保测量精度和可靠性。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种过渡舱多参数传感器，其包括：多个传感器，分别采集CO、CO₂、CH₄、O₂的浓度数据；微弱信号放大处理模块，其电性连接于所述多个传感器，并对所述多个传感器采集的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据进行放大处理；主从式双处理模块，由主处理器和从处理器组成，所述主从式双处理模块通过接口连接于所述微弱信号放大处理模块，所述主从式双处理模块接收经所述微弱信号放大处理模块放大的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据并进行处理；通信模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述通信模块接收经所述主从式双处理模块处理后的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据；显示模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述显示模块接收所述主从式双处理模块发送的指令并显示；校准模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述校准模块校准所述多个传感器和所述微弱信号放大处理模块；以及外壳结构。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述传感器分别为CO传感器、CO₂传感器、CH₄传感器、O₂传感器。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述多个传感器和所述微弱信号放大处理模块集成于一个电路板上。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述通信模块具备RS232/RS485串口、CAN总线接口。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述显示模块为LCD显示屏。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述显示模块和外壳结构均为防爆结构。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述显示模块的校准方式为在线校准。

前述的过渡舱多参数传感器，其中所述校准方式还可为脱机校准。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型过度舱多参数传感器至少具有下列优点及有益效果：

1、将四种(CO、CO₂、CH₄、O₂)不同检测原理的传感器和微弱信号放大处理模块集成在一个电路板上，成为过渡舱多参数传感器的核心部件，通过接口和主从式处理模块连接后，配合显示模块、通信模块和校准模块组成测量参数多、精度高、重量轻、体积小、功耗低、易安装的过渡舱多参数传感器。

2、利用在线和脱机校准方式，保障过渡舱多参数传感器的测量精度准确稳定。

3、主从式处理模块提高了过渡舱多参数传感器的可靠性和使用寿命。

4、显示模块和外壳结构具有防爆功能，其串口数据通信的抗干扰性能保障了井下恶劣环境中数据采集和传输。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型过渡舱多参数传感器的结构图；

图2为本实用新型过渡舱多参数传感器的工作流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明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，对依据本实用新型提出的过度舱多参数传感器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明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，对依据本发明提出的过度舱多参数传感器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，为本发明过渡舱多参数传感器的结构图，过渡舱多参数传感器包括：多个传感器1、微弱信号放大处理模块2、主从式处理模块3、通信模块4、显示模块5、校准模块6以及外壳结构(图中未示出)，在本发明中，过渡舱也可称为过渡室。

上述的多个传感器1分别为CO传感器11、CO₂传感器12、CH₄传感器13、O₂传感器14，多个传感器1采集CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据的传感器，并电性连接于微弱信号放大处理模块2，它与微弱信号放大处理模块2集成于一个电路板上，设置于一个金属盒中，成为过渡舱多参数传感器的核心部件，经传感器1采集的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据送入微弱信号放大处理模块2进行放大。

上述的主从式处理模块3，通过接口与微弱信号放大处理模块2连接，接收经微弱信号放大处理模块2放大的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据并进行采用、数字滤波和数据处理，主从式处理模块3由主处理器31和从处理器32组成，主处理器31和从处理器32都嵌入了操作系统和数据采集应用软件，在本发明工作时，一般情况下由主处理器31工作，从处理器32对主处理器31进行心跳检测，如发现主处理器31故障则从处理器32取代主处理器31工作。此外，主处理器31和从处理器32都有看门狗管理功能，在此主从式处理模块2解决了在恶劣环境下若一个处理器出现故障则另一个处理器继续进行工作的问题。

上述的通信模块4，通过接口与主从式处理模块3连接，接收经主从式处理模块3利用操作系统和数据采集应用软件进行处理后的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据，在本发明中，通信模块4具备RS232/RS485串口、CAN总线接口，当上位计算机要求获取数据命令时，通信模块4按规定协议将接收的CO、CO2、CH4、O2浓度数据传输到上位计算机，即通过RS232/RS485串口、CAN总线接口传输到移动救生舱或固定避难硐室的监测控制系统。

上述的显示模块5，通过接口与主式从处理模块3连接，在本发明中，显示模块5可为LCD显示屏，用于接收主从式处理模块3发送的指令并显示，具体为可全屏/单独显示CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数值以及校准过程信息。

上述的校准模块6，通过接口与主从式处理模块3连接，用于校准多个传感器1和微弱信号放大处理模块2，在本发明中，过渡舱多参数传感器可以在线校准，也可脱机校准，在线校准时，校准模块6通过红外遥控器辅助对CO、CO₂、CH₄、O₂分别先用氮气校正零点，然后再用CO、CO₂、CH₄、O₂标准气校准量程，同时还校准微弱信号放大处理模块2的电路参数；脱机校准时，操作人员先将多个传感器1和微弱信号放大处理模块2集成于一个金属盒中从过渡舱多参数传感器里取出，放到专门的校准设备中，利用红外遥控器对多个传感器发出命令进行相关校准操作，人工给CO、CO₂、CH₄、O₂传感器接入氮气后发出校零命令，校零完成进行校量程，人工给CO、CO₂、CH₄、O₂传感器接入CO、CO₂、CH₄、O₂标准气后发出校量程命令，直到校准过程结束，还可校准微弱信号放大处理模块2的电路参数。

上述的外壳结构和LCD显示屏均为防爆结构。

请参阅图2所示，为本发明过渡舱多参数传感器的工作流程图，具体工作过程如下：

S1.过渡舱多参数传感器开机，系统初始化(LCD显示、通信串口、开关量和模拟量接口)；

S2.多个传感器采集CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据；

S3.主从式处理模块利用操作系统和采集数据软件对经微弱信号放大处理模块放大后的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据进行采用、数字滤波和数据处理后，发送给显示模块和通讯模块，LCD显示屏显示实测CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数值，若通信模块接收到上位计算机获取数据命令，则把CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据按指定的通信协议传输到上位计算机；

S4.判读是否有校准请求命令，若没有则转到S2执行；若有则进一步判断校准方式？若为脱机校准转到S5，在线校准转到S6；

S5.关机，卸下需校准的多个传感器和微弱信号放大处理模块集成的电路板，换上已校准好的多个传感器和微弱信号放大处理模块集成的电路板；重新工作转到S1。

S6.操作人员利用红外遥控器对CO、CO₂、CH₄、O₂传感器发出命令进行相关校准操作，人工给CO、CO₂、CH₄、O₂传感器接入氮气后发出校零命令，校零完成进行校量程，LCD显示相关数据；

S7.人工给CO、CO₂、CH₄、O₂传感器接入标准气后发出校量程命令，直到校准过程结束，LCD显示相关数据；

S8.校准微弱信号放大处理电路参数；

S9.完成后关机；重新工作转到S1。

归纳上述，本发明过渡舱多参数传感器，可获得下述的功效及优点：

本发明过渡舱多参数传感器可在煤矿和非煤矿山井下移动救生舱(或固定避难硐室)过渡舱(或过渡室)中实时采集CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据，并传输到移动救生舱(或固定避难硐室)的监测控制系统(即上位计算机)，其在线和脱机校准方式能保持高的测量精度和稳定性，双处理器工作方式保障了过渡舱(或过渡室)多参数传感器的可靠性，其通信抗干扰性能和结构的防爆性能确保该装置在煤矿和非煤矿山井下紧急避险系统的应用，具有良好的发展空间。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种过渡舱多参数传感器，其特征在于其包括：

多个传感器，分别采集CO、CO₂、CH₄、O₂的浓度数据；

微弱信号放大处理模块，其电性连接于所述多个传感器，并对所述多个传感器采集的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据进行放大处理；

主从式双处理模块，由主处理器和从处理器组成，所述主从式双处理模块通过接口连接于所述微弱信号放大处理模块，所述主从式双处理模块接收经所述微弱信号放大处理模块放大的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据并进行处理；

通信模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述通信模块接收经所述主从式双处理模块处理后的CO、CO₂、CH₄、O₂浓度数据；

显示模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述显示模块接收所述主从式双处理模块发送的指令并显示；

校准模块，其通过接口与所述主从式双处理模块连接，所述校准模块校准所述多个传感器和所述微弱信号放大处理模块；以及

外壳结构。

2.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述传感器分别为CO传感器、CO₂传感器、CH₄传感器、O₂传感器。

3.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述多个传感器和所述微弱信号放大处理模块集成于一个电路板上。

4.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述通信模块具备RS232/RS485串口、CAN总线接口。

5.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述显示模块为LCD显示屏。

6.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述显示模块和外壳结构均为防爆结构。

7.根据权利要求1所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述显示模块的校准方式为在线校准。

8.根据权利要求7所述的过渡舱多参数传感器，其特征在于其中所述校准方式还可为脱机校准。