CN204140133U - 一种新型智能瓦斯监测报警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：包括微处理器和与其连接的数据存储电路、看门狗电路、调制解调模块，微处理器输入端与温度开关量检测电路、阈值比较电路、本安电源稳压电路和保护电路相连，微处理器输出端与液晶显示模块、报警电路和开关量输出模块相连，阈值比较电路输入端与多路模拟开关电路相连，多路模拟开关电路与瓦斯信号检测电路相连；调制解调模块与上位机PC连接。本实用新型集瓦斯检测与报警于一体，具有瓦斯浓度状况监测、历史记录数据查询和数据分析等多种功能，其设计合理，具有工作时间长、密封性能好、短路保护可靠、电气性能稳定、报警准确及时等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿安全监测技术领域，尤其是涉及一种新型智能瓦斯监测报警系统。
背景技术
在煤矿生产中，瓦斯严重地威胁着矿工生命和国家财产的安全。准确检测瓦斯的含量，并及时报警，可消除安全生产的最大隐患。但目前管理和监测瓦斯的整体水平不高，瓦斯事故依然频繁发生，它的检测可靠性和时间范围往往受到检测人员的限制，同时现有的报警器还不同程度地存在着功能单一、体积大、工作时间短、性能不稳定、报警点不可靠、易产生误报警动作等不足之处。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型智能瓦斯监测报警系统，本系统集瓦斯检测与报警于一体，符合业界新标准要求，具有瓦斯浓度状况监测、历史记录数据查询和数据分析等多种功能，提高了井下人员的安全性和报警的可靠性。其设计合理，具有工作时间长、密封性能好、短路保护可靠、电气性能稳定、报警准确及时等特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：包括微处理器和与微处理器连接的数据存储电路、看门狗电路、调制解调模块，所述微处理器输入端与温度开关量检测电路、阈值比较电路、本安电源稳压电路和保护电路相连，所述微处理器输出端与液晶显示模块、报警电路和开关量输出模块相连，所述阈值比较电路输入端与多路模拟开关电路相连，所述多路模拟开关电路与瓦斯信号检测电路相连；所述调制解调模块与上位机PC连接。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述微处理器采用ATmega8单片机。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述瓦斯信号检测电路采用的是JZY4—13型催化元件。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述本安电源稳压电路由调整管Q8，稳压器T2，电阻R40、R9、R7和电容C3组成，所述调整管Q8的集电极与基极之间接电阻R40，调整管Q8的基极还与T2的1脚连接，T2的3脚与Q8的射极之间并接R9，R9的一端与C3的一端连接，R9的另一端与C3的另一端之间连接R7，R7与C3连接的一端以及T2的2脚接地。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述报警电路设置有由不同阻值的电阻R33、R31、R29或不同容量的电容C组成的延时电路模块。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述本安电源稳压电路为镍氢电池与1.0 A／20 W 的限流电阻一并装人防护等级为IP54的电池盒中构成的本安电源。
上述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述调制解调模块为基于Modem 芯片MSM7512B模块的通信电路。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
综上所述，本实用新型集瓦斯检测与报警于一体，符合业界新标准要求，具有瓦斯浓度状况监测、历史记录数据查询和数据分析等多种功能，提高了井下人员的安全性和报警的可靠性。其设计合理，具有工作时间长、密封性能好、短路保护可靠、电气性能稳定、报警准确及时等特点。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的整体电路原理框图；
图2为本实用新型的信号采集与放大电路原理图；
图3为本实用新型的报警电路原理图；
图4为本实用新型的稳压电路原理图；
图5为本实用新型的调制解调通信模块电路原理图。
附图标记说明:
1、微处理器；2、温度开关量检测电路；3、数据存储电路；
4、阈值比较电路；5、看门狗电路；6、瓦斯信号检测电路；
7、多路模拟开关电路；8、调制解调模块；9、上位机PC；
10、本安电源稳压电路；11、显示模块；12、报警电路；
13、保护电路；14、开关量输出模块。
具体实施方式
如图1所示，一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：包括微处理器1和与微处理器1连接的数据存储电路3、看门狗电路5、调制解调模块8，所述微处理器1输入端与温度开关量检测电路2、阈值比较电路4、本安电源稳压电路10和保护电路13相连，所述微处理器1输出端与液晶显示模块11、报警电路12和开关量输出模块14相连，所述阈值比较电路4输入端与多路模拟开关电路7相连，所述多路模拟开关电路7与瓦斯信号检测电路6相连；所述调制解调模块8与上位机PC9连接。
本实施例中，所述微处理器1采用ATmega8单片机,能实现瓦斯浓度、开关量的采集和开关信号的输出，并有数据显示功能。
如图2所示，本实施例中，所述瓦斯信号检测电路6采用的是JZY4—13型催化元件。由于催化元件灵敏度较低，一般为18 mV(1 CH )左右，而集成运放的共模电压较高，可高达几伏，需要对检测电路输出的电压信号进行放大。信号放大电路在该测量电路中作用举足轻重，为了提高电阻桥路的输出精度，采用工业级四单电压运算放大器(U6)，如图2所示。该数据放大电路包含2个放大级，前两个放大器组成第一级，二者均接成同相输入，因此输入电阻很高。由于电路结构对称，它们的漂移和失调都有相互抵消的作用，漂移小、稳定性好。后一个放大器构成差动放大级，将差动输入信号转换成单端对地输出，通过调节R10可以改变负反馈量的大小，从而改变放大器的放大倍数，校准载体催化元件的灵敏度。
如图4所示，本实施例中，所述本安电源稳压电路10由调整管Q8，稳压器T2，电阻R40、R9、R7和电容C3组成，所述调整管Q8的集电极与基极之间接电阻R40，调整管Q8的基极还与T2的1脚连接，T2的3脚与Q8的射极之间并接R9，R9的一端与C3的一端连接，R9的另一端与C3的另一端之间连接R7，R7与C3连接的一端以及T2的2脚接地。
为减小报警点瓦斯浓度误差，使报警电路保证报警点瓦斯浓度误差不超限，故设置精密稳压电路。输入电压VDD通过安全栅、偏置电阻R40为T2提供阴极电流(> 1 mA)，通过T2的分流作用，调整R9和R7的阻值可输出所要求的稳定电压E。
如图3所示，本实施例中，所述报警电路12设置有由不同阻值的电阻R33、R31、R29或不同容量的电容C组成的延时电路模块，可以调整延时时间长短。
本实施例中，所述本安电源稳压电路10为镍氢电池与1.0 A／20 W 的限流电阻一并装人防护等级为IP54的电池盒中构成的本安电源。
如图5所示，本实施例中，所述调制解调模块8为基于Modem 芯片MSM7512B模块的通信电路。现场采集与井上计算机监测平台之间采用Modem传输数据；前端数据采集由于使用单片机系统，通用的Modem或嵌入式Modem 模块接口协议较繁琐，故采用Modem 芯片MSM7512B模块电路，它具有抗干扰能力强、功耗低、外围电路简单、可靠性高等优点。传输方式为半双工，传输速率为1200bps，使用一个+5V电源。
由于Modem只能采用半双工的工作模式，为了实现单片机与计算机数据的双向传输，传输转换模块必须按一定的数据格式切换2个电路的收发状态。当调制信号从MSM7512B的AI口进入时，为使交流信号不失真，在AI与AO间加上1个电阻，将AI口直流电压钳位于+2.5 V，MSM7512B前面的电容隔离输入信号中的直流成分、耦合变压器的2个稳压二极管起过压保护作用。而调制信号从AO 口输出时希望输出电阻越小越好，因而选用双四路开关4052短接该电阻，实现自动切换。当MSM7512B的12引脚为低电平时，其处于FSK发送模式，同时4052的10脚被拉低，输出的调制信号直接从AO口发出。而当MSM7512B的12引脚为高电平时，则处于FSK接收方式，调制信号通过另一线路进入AI口。监测计算机传送的调制信号经过MSM7512B解调后发送给采集模块，根据计算机的不同指令要求，在适当的时候协调2个半双工器件的正常工作。
系统工作原理是：蓄电池电压经稳压后供给检测电路，检测电路由黑白催化元件、补偿元件、高稳定电阻组成电桥。在电路工作时，电桥在纯空气中保持平衡，检测电路检测到瓦斯气体后，瓦斯气体在黑元件表面无焰燃烧，温度增高，黑元件的内阻发生变化，电桥失去平衡，输出信号电压给前置放大器。系统通过实时采集瓦斯浓度传感器的变换电压，将其数字化为实际瓦斯浓度值，通过液晶显示，并经远程数据传送模块将数据传送到井上计算机监测平台进行处理。若瓦斯超限，报警电路通过振荡器输出连续的脉冲方波，控制驱动电路，使报警灯闪烁，同时推动蜂鸣器蜂鸣，从而实现声光同时报警、提醒注意,结束后可以手动消除报警。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：包括微处理器（1）和与微处理器（1）连接的数据存储电路（3）、看门狗电路（5）、调制解调模块（8），所述微处理器（1）输入端与温度开关量检测电路（2）、阈值比较电路（4）、本安电源稳压电路（10）和保护电路（13）相连，所述微处理器（1）输出端与液晶显示模块（11）、报警电路（12）和开关量输出模块（14）相连，所述阈值比较电路（4）输入端与多路模拟开关电路（7）相连，所述多路模拟开关电路（7）与瓦斯信号检测电路（6）相连；所述调制解调模块（8）与上位机PC（9）连接。
2.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述微处理器（1）采用ATmega8单片机。
3.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述瓦斯信号检测电路（6）采用的是JZY4—13型催化元件。
4.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述本安电源稳压电路（10）由调整管Q8，稳压器T2，电阻R40、R9、R7和电容C3组成，所述调整管Q8的集电极与基极之间接电阻R40，调整管Q8的基极还与T2的1脚连接，T2的3脚与Q8的射极之间并接R9，R9的一端与C3的一端连接，R9的另一端与C3的另一端之间连接R7，R7与C3连接的一端以及T2的2脚接地。
5.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述报警电路（12）设置有由不同阻值的电阻R33、R31、R29或不同容量的电容C组成的延时电路模块。
6.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述本安电源稳压电路（10）为镍氢电池与1.0 A／20 W 的限流电阻一并装人防护等级为IP54的电池盒中构成的本安电源。
7.按照权利要求1所述的一种新型智能瓦斯监测报警系统，其特征在于：所述调制解调模块（8）为基于Modem 芯片MSM7512B模块的通信电路。
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| CN107044299A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-08-15 | 深圳凯达通光电科技有限公司 | 一种用于瓦斯泄漏的报警器 |
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