CN203615968U - 一种矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，包括单片机、AD转换电路、模拟开关电路、信号处理电路、上位机组态屏、RS485通信模块、温度传感器、负压传感器、差压传感器、微流量传感器、瓦斯浓度传感器、微型真空泵和电源模块；单片机与AD转换模块信号电连接；单片机与上位机组态屏、RS485通信模块、温度传感器以及瓦斯浓度传感器双向信号电连接；AD转换模块与模拟开关电路信号电连接；模拟开关电路与信号处理电路信号电连接；信号处理电路与负压传感器、差压传感器以及微流量传感器信号电连接；单片机与微型真空泵控制信号电连接；电源模块提供工作电源。本实用新型测量范围广、测量精度和性价比高、适用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿检测仪器仪表领域，具体涉及一种本质安全型的适用于煤矿瓦斯抽放管道、钻孔等场所的瓦斯抽放巡检仪。
背景技术
目前，瓦斯抽放巡检仪（装置）在煤矿的瓦斯抽放系统中应用十分广泛，但常见的瓦斯抽放巡检仪（装置）存在一些明显的不足或缺陷：一是难以实现对煤矿瓦斯抽放全区段、全类型管道参数的监测、测量；二是难以对瓦斯抽放管道的抽放能力和抽放效果进行分析；三是瓦斯抽放单孔流量测量难度大，煤矿现场一般不测单孔流量，但个别单孔由于施工或煤壁破裂，导致煤壁气体渗漏，直接降低了单孔的负压，影响其他单孔和整个抽放系统的抽放效果；四是瓦斯抽放管道在线监测装置因长时间运行会出现测量误差增大的现象，流量传感器和瓦斯浓度传感器甚至会出现测量严重失真的现象，导致瓦斯抽放监控系统的运行不可靠。
实用新型内容
本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种具有较大差压测量范围且微差压测量精度高、测量方式多样、可靠性好、使用方便的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪。
本实用新型的技术方案是：本实用新型的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，包括壳体和设于壳体内的电路装置，其结构特点是：上述的电路装置包括单片机、AD转换电路、模拟开关电路、信号处理电路、上位机组态屏、RS485通信模块、温度传感器、负压传感器、差压传感器、微流量传感器、瓦斯浓度传感器、微型真空泵和电源模块；
上述的单片机与AD转换模块信号电连接；单片机分别与上位机组态屏、 RS485通信模块、温度传感器以及瓦斯浓度传感器双向信号电连接；AD转换模块与模拟开关电路信号电连接；模拟开关电路与信号处理电路信号电连接；信号处理电路分别与负压传感器、差压传感器以及微流量传感器信号电连接；单片机与微型真空泵控制信号电连接；电源模块提供工作电源。
进一步的方案是：上述的上位机组态屏为TPC7062KX型号的组态屏。
进一步的方案是：上述的差压传感器由SM5651-015D-3-SR型号的微差压传感器与SDP1000-L型号的微差压传感器并联而成。
进一步的方案是：上述的电源模块由安全栅电路与12串SC3000mAh镍氢电池胶封组成。
进一步的方案还有：上述的瓦斯浓度传感器为MSHIA-P-HR型号的红外瓦斯浓度传感器。
本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，采用了多参数、多方测量方案，可同时监测瓦斯浓度、管道温度、管道负压和管道流量，可以测量DN25—DN800的瓦斯抽放管道，基本覆盖了煤矿瓦斯抽放所有类型的管道范围；流量测量范围宽，管道流量的测量范围为0—400m3/min，基本覆盖了煤矿瓦斯抽放所有管道的流量范围；测量方式多样、可靠性好、使用方便、性价比高，从而可大大降低瓦斯抽放监测成本。（2）本实用新型的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，具有微小差压测量模式和常规差压测量模式切换的功能，当其在测量微小差压时，巡检仪切换到微小差压测量模式，测量范围为0-500Pa；当差压较大时，巡检仪切换到常规差压测量模式，测量范围为0.5-10KPa；差压测量范围大，微差压测量精度高。（3）本实用新型的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，可针对矿井瓦斯抽放系统不同的具体情况，通过手动设定流量系数、管道口径和偏移系数等参数以有效适应不同的应用场合，适用性强。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构框图。
上述附图中的附图标记如下：
单片机1，AD转换模块2，模拟开关电路3，信号处理电路4，上位机组态屏5， RS485通信模块6，温度传感器7，负压传感器8，差压传感器9，微流量传感器10，瓦斯浓度传感器11，微型真空泵12；电源模块13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
（实施例1）
见图1，本实施例的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，主要由壳体和安装在壳体内的电路装置组成。壳体在图1中未画出。电路装置主要由单片机1、AD转换模块2、模拟开关电路3、信号处理电路4、上位机组态屏5、 RS485通信模块6、温度传感器7、负压传感器8、差压传感器9、微流量传感器10、瓦斯浓度传感器11、微型真空泵12和电源模块13组成。
单片机1用于对输入信号的处理、输出检测信息和输出控制测量方式和测量开停的控制信号，根据瓦斯抽放管道流量计算原理输出管道工况流量和标况流量数据。单片机1的型号本实施例中优选采用恩智浦半导体公司生产的LPC1227单片机。
AD转换模块2用于将差压模拟信号转换为数字信号并传输给单片机1。
模拟开关电路3用于切换不同的差压模拟信号进入到AD转换模块2。
信号处理电路4用于接收各相应传感器传输的检测信号，放大处理后经模拟开关电路3传输给AD转换模块2。
上位机组态屏5本实施例中优选采用昆仑通态公司的TPC7062KX型号的组态屏。TPC7062KX是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（ARM CPU,主频400MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。上位机组态屏5作为上位机控制整个装置。
RS485通信模块6用于与其它在线式瓦斯抽放管道流量计连接，获取其测量的瓦斯抽放管道数据。
温度传感器7用于检测瓦斯抽放管道的温度。其作用在于检测管道内瓦斯气体的温度，并根据气态方程参与瓦斯抽放流量的计算。本实施例中温度传感器7优选采用美国国家半导体公司生产的LM75BIMMX-5型号的温度传感器。
负压传感器8用于检测瓦斯抽放管道的负压。其作用在于测量瓦斯抽放管道内的负压和测点处的大气压。本实施例中负压传感器8优选采用霍尼韦尔公司生产的ASDX030A24R型号的负压传感器。
差压传感器9用于检测节流式装置的静压和动压之差。本实施例中，差压传感器9优选采用由SM5651-015D-3-SR型号的差压传感器与SDP1000-L型号的微差压传感器并联而成，其在使用时可以根据差压量程大小切换传感器类型。
微流量传感器10用于测量钻孔瓦斯流量。其作用在于检测井下瓦斯抽放钻孔中的瓦斯气体抽放流量。本实施例中微流量传感器10优选采用霍尼韦尔公司生产的AWM720P1型号的微流量传感器。
瓦斯浓度传感器11用于检测瓦斯抽放管道内的瓦斯浓度。本实施例中，瓦斯浓度传感器11优选采用MSHIA-P-HR型号的红外瓦斯浓度传感器。瓦斯浓度传感器11采用串口通信方式与单片机相连。
微型真空泵12用于抽取瓦斯抽放管道内的气体到红外瓦斯浓度传感器处。本实施例中，微型真空泵采用成都气海机电制造有限公司生产的VUY540.5型号的真空泵。
电源模块13用于为本实施例的巡检仪提供工作电源。本实施例中，电源模块13优选采用安全栅电路与12串SC3000mAh镍氢电池胶封组成，以达到矿用本质安全要求。
电路装置的单片机1 与AD转换模块2信号电连接；单片机1 分别与上位机组态屏5、 RS485通信模块6、温度传感器7以及瓦斯浓度传感器11双向信号电连接；AD转换模块2与模拟开关电路3信号电连接；模拟开关电路3与信号处理电路4信号电连接；信号处理电路4分别与负压传感器8、差压传感器9以及微流量传感器10信号电连接；单片机1与微型真空泵13控制信号电连接；电源模块12提供工作电源。
本实施例的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，其工作原理和工作过程简述如下：
本实施例的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪（后续简称巡检仪）主要用于测量瓦斯抽放管道的工况流量和标况流量。巡检仪采用差压传感器9获取节流元件式流量传感器的差压信号，经AD转换模块2和单片机1处理后得出取压装置的差压值，根据差压和风速的关系计算出管道内的气体风速，最后由瓦斯抽放管道的截面积即可计算得出瓦斯抽放管道的工况流量，并通过一路RS485通信模块6传送给上位机组态屏5显示。巡检仪采用温度传感器7测得管道内气体温度发送给单片机1，经过单片机1的处理后发送给上位机组态屏5显示，并且所测的管道温度数值用于瓦斯浓度和气体流量的补偿运算。巡检仪采用负压传感器8测得管道气体负压，负压传感器8将电压信号发送给模拟开关电路3并经AD转换后发送给上位机组态屏显示，并且所测的管道温度数值用于瓦斯浓度和气体流量的补偿运算，根据气态方程即可获得瓦斯抽放管道的标况流量。巡检仪采用瓦斯浓度传感器11测得管道内瓦斯气体浓度，瓦斯浓度传感器11为数字信号输出，通过串口将数据发送给单片机1，经过单片机的处理后发送给上位机组态屏5显示，并且所测的管道瓦斯浓度数值与标况流量相乘即可获得管道瓦斯标况纯流量。
综上所述，本实施例的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，采用了多参数、多方测量方案，可同时检测瓦斯浓度、管道温度、管道负压和管道流量，其适用于多种矿用管道瓦斯流量检测系统，巡检仪可以测量DN25—DN800的瓦斯抽放管道，基本覆盖了煤矿瓦斯抽放所有类型的管道范围；流量测量范围宽，管道流量的测量范围为0—400m3/min，基本覆盖了煤矿瓦斯抽放所有管道的流量范围；测量方式多样、可靠性好、使用方便、性价比高，从而可大大降低瓦斯抽放监测成本；具有微小差压测量模式和常规差压测量模式切换的功能，当其在测量微小差压时，巡检仪切换到微小差压测量模式，测量范围为0-500Pa；当差压较大时，巡检仪切换到常规差压测量模式，测量范围为0.5-10KPa；差压测量范围大，微差压测量精度高；具有瓦斯抽放管道分析功能，可实时显示管道参数历史曲线和管道抽放效果的分析结果；可针对矿井瓦斯抽放系统不同的具体情况，通过手动设定流量系数、管道口径和偏移系数等参数以有效适应不同的测量场合，适用性强。
以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
Claims (5)
1. 一种矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，包括壳体和设于壳体内的电路装置，其特征在于：所述的电路装置包括单片机（1）、AD转换电路（2）、模拟开关电路（3）、信号处理电路（4）、上位机组态屏（5）、RS485通信模块（6）、温度传感器（7）、负压传感器（8）、差压传感器（9）、微流量传感器（10）、瓦斯浓度传感器（11）、微型真空泵（12）和电源模块（13）；
所述的单片机（1 ）与AD转换模块（2）信号电连接；单片机（1 ）分别与上位机组态屏（5）、 RS485通信模块（6）、温度传感器（7）以及瓦斯浓度传感器（11）双向信号电连接；AD转换模块（2）与模拟开关电路（3）信号电连接；模拟开关电路（3）与信号处理电路（4）信号电连接；信号处理电路（4）分别与负压传感器（8）、差压传感器（9）以及微流量传感器（10）信号电连接；单片机（1）与微型真空泵（13）控制信号电连接；电源模块（12）提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，其特征在于：所述的上位机组态屏（5）为TPC7062KX型号的组态屏。
3.根据权利要求1所述的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，其特征在于：所述的差压传感器（9）由SM5651-015D-3-SR型号的微差压传感器与SDP1000-L型号的微差压传感器并联而成。
4.根据权利要求1所述的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，其特征在于：所述的电源模块（13）由安全栅电路与12串SC3000mAh镍氢电池胶封组成。
5.根据权利要求1所述的矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪，其特征在于：所述的瓦斯浓度传感器（11）为MSHIA-P-HR型号的红外瓦斯浓度传感器。
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