CN204177738U - 无线甲烷浓度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无线甲烷浓度监测装置，属于气体检测领域，包括TOSA激光器、用于控制所述TOSA激光器发出激光的波长的激光信号控制单元、激光信号接收处理单元、控制单元、ZIGBEE无线通信单元以及报警器。本装置通过激光信号控制单元控制TOSA激光器发出稳定波长的激光照射甲烷气体，再利用激光信号接收处理单元分析处理照射过甲烷气体后的激光的变化情况的方式，准确的计算出了甲烷的浓度，又通过设置具有无线通信功能的ZIGBEE无线通信单元，把所测定出的甲烷的浓度信息以无线传输的方式传递到矿井监控设备，从而解决在煤矿井下，有线信号传输线易受到相邻的供电线缆产生的电磁波的影响，干扰信号的稳定传输，导致所传输的信号产生误码的问题。

Description

无线甲烷浓度监测装置

技术领域

本实用新型涉及气体检测领域，具体而言，涉及一种无线甲烷浓度监测装置。

背景技术

煤矿是我国的主要能源，在国民经济建设中占用重要地位。然而我国的煤矿安全生产问题却十分突出，矿难发生概率较高。而引发矿难的最主要原因是煤矿井下的瓦斯爆炸。瓦斯的最主要成分为甲烷，因此，为了有效减小矿难发生的概率，需要实时监测煤矿井下的甲烷浓度。但是，在现有的甲烷浓度监测装置中，信号传输方式采用的是有线传输的方式，而在井下，信号传输线通常是和供电线缆铺设在一起，因此，供电线缆产生的电磁波会干扰信号传输线的信号传输，导致信号传输线所传输的信号产生误码。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无线甲烷浓度监测装置，以提高煤矿井下，甲烷浓度监测装置信号传输的准确率。

本实用新型是这样实现的：

一种无线甲烷浓度监测装置，包括TOSA激光器、激光信号控制单元、激光信号接收处理单元、控制单元、ZIGBEE无线通信单元以及报警器，所述激光信号控制单元包括均与所述TOSA激光器连接的电流驱动电路以及TEC温度控制电路，所述信号接收处理单元包括依次连接的PD光电接收检测器、滤波放大电路以及A/D转换器，所述A/D转换器与所述控制单元连接，所述控制单元还分别与所述ZIGBEE无线通信单元和报警器连接。

进一步地，所述ZIGBEE无线通信单元包括无线信号放大模块。当所发出的的无线信号较弱时，信号放大模块能够将所发出的无线信号进行一次放大，极大的增强了无线信号的传输能力和抗干扰能力，保证了信号的稳定传输。

进一步地，所述无线甲烷浓度监测装置还包括电压监控单元，所述电压监控单元与所述控制单元连接。在煤矿井下使用过程中是用矿井监控设备的分站电源进行供电，分站电源和本无线甲烷浓度监测装置之间会有一段的距离，这样在电压在传输过程会在电缆上损失一部分，电缆越长压降越大，而当供电电压不足时，会严重影响本装置的正常工作，所以可以通过电压监控单元监控入口电压，如果入口电压低于正常工作电压，那么电压监控单元就发出报警信号，该报警信号再依次经过控制单元以及ZIGBEE无线通信单元，最终发送到矿井监控设备。

本实用新型实现的技术效果：

本实用新型提供的一种无线甲烷浓度监测装置，通过激光信号控制单元控制TOSA激光器发出稳定波长的激光照射甲烷气体，再利用激光信号接收处理单元分析处理照射过甲烷气体后的激光的变化情况的方式，准确的计算出了甲烷的浓度，又通过设置具有无线通信功能的的ZIGBEE无线通信单元，把所测定出的甲烷的浓度信息以无线传输的方式传递到矿井监控设备，从而提高了煤矿井下，甲烷浓度监测装置信号传输的准确率。

附图说明

图1为实用新型提供的无线甲烷浓度监测装置的结构框图；

图2为实用新型提供的无线甲烷浓度监测装置的激光信号控制单元结构框图；

图3为本实用新型提供的无线甲烷浓度监测装置的激光信号接收处理单元结构框图；

图4示出了本实用新型提供的无线甲烷浓度监测装置的激光信号接收处理单元的电路结构。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

请参阅图1-3，本实用新型提供了一种无线甲烷浓度监测装置，包括TOSA激光器、激光信号控制单元、激光信号接收处理单元、控制单元、ZIGBEE无线通信单元以及报警器。为了使测定的甲烷浓度更精确，TOSA激光器需要持续发出波长稳定的激光，因此需要通过激光信号控制单元来调节TOSA激光器，且激光信号控制单元包括对激光波长进行大范围调节的TEC温度控制电路和对激光波长进行小范围调节的电流驱动电路。通过两者的相互配合，以实现激光信号控制单元对TOSA激光器的精确、稳定的控制。

当激光穿过甲烷气体时，激光的光分子会被甲烷吸收，且甲烷的浓度越大，所吸收的光分子越多。当激光信号接收处理单元接收到激光信号后，利用该激光信号携带的信息就能分析出目标区域的甲烷浓度值。如图4所示，为了能够准确的分析出甲烷浓度值，激光信号接收处理单元包括依次连接的PD光电接收检测器、滤波放大电路以及A/D转换器。激光信号接收处理单元接收到激光信号首先经过PD光电接收检测器，转换成模拟电信号，PD光电接收检测器再把该模拟电信号传递到滤波放大电路，通过电容C1过滤掉信号中的噪声干扰信号，又通过可调电位器R1对滤波后的信号进行放大，接着把放大后的模拟电信号传递到A/D转换器U1，通过U1把该模拟电信号转换成表示甲烷浓度信息的数字电信号，并最终通过U1的OUT引脚把该数字电信号传递到控制单元。

当控制单元接收到表示甲烷浓度的数字电信号后，再把该数字电信号传递到ZIGBEE无线通信单元，通过ZIGBEE无线通信单元设置的无线信号发射模块，把该该信号传递到矿井监控设备。当然，为了使ZIGBEE无线通信单元发射的无线信号能够更稳定的传递到矿井监控设备，可以利用在它们之间设置有多个无线传感器节点，进行无线信号传递。在本实施例中，较佳的，为了使无信号发射模块所发出的无线信号具有更强的传输能力和抗干扰能力，保证了信号的稳定传输，ZIGBEE无线通信单元还设置有无线信号方法模块，且该无线信号放大模块与无线信号发射模块连接。

在煤矿井下，无线甲烷浓度监测装置使用矿井监控设备的分站电源进行供电，分站电源和本无线甲烷浓度监测装置之间会有一段的距离，这样在电压在传输过程会在电缆上损失一部分，电缆越长压降越大，而当供电电压不足时，会严重影响本装置的正常工作，所以可以通过与控制单元连接的电压监控单元监控入口电压，如果入口电压低于正常工作电压，那么电压监控单元就发出报警信号，该报警信号再依次经过控制单元以及ZIGBEE无线通信单元，最终发送到矿井监控设备。

需要说明的是，本实施例中所涉及的矿井监控设备，为煤矿现有的监控设备，在此就不做过多的介绍。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无线甲烷浓度监测装置，其特征在于，包括TOSA激光器、激光信号控制单元、激光信号接收处理单元、控制单元、ZIGBEE无线通信单元以及报警器，所述激光信号控制单元包括均与所述TOSA激光器连接的电流驱动电路以及TEC温度控制电路，所述信号接收处理单元包括依次连接的PD光电接收检测器、滤波放大电路以及A/D转换器，所述A/D转换器与所述控制单元连接，所述控制单元还分别与所述ZIGBEE无线通信单元和报警器连接。

2.根据权利要求1所述的无线甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述ZIGBEE无线通信单元包括无线信号放大模块。

3.根据权利要求1所述的无线甲烷浓度监测装置，其特征在于，所述无线甲烷浓度监测装置还包括电压监控单元，所述电压监控单元与所述控制单元连接。