CN205638561U - 一种监测分析的系统 - Google Patents

Abstract

本专利申请设计监测系统领域，具体公开了一种监测分析的系统，包括位于分站的上位机、甲烷浓度传感器；还包括设在井下的长巷道内的井下监测分析设备；所述井下监测设备内设置有数据接口、中心处理单元、警报器和能够双向通信的通信接口；所述甲烷浓度传感器与所述数据接口连接；所述中心处理单元分别与数据接口、报警器和通信接口连接；所述中心处理单元经由通信接口与所述上位机连接。通过在井下的直接预警，解决了现有系统反馈缓慢，提醒滞后的问题。

Description

一种监测分析的系统

技术领域

本实用新型涉及监测系统领域，具体涉及一种监测分析的系统。

背景技术

在我国煤矿安全事故中,很大一部分为瓦斯事故,瓦斯爆炸对设施以及人员造成的伤害极大。矿井中瓦斯的主要成分为甲烷(天然气中50-97%的成分是甲烷)，瓦斯的爆炸需要同时满足三个条件，即井中氧气农地在12%以上，甲烷浓度在5-15%的范围之内，有明火存在。

为了对瓦斯爆炸事故作出预警，国内许多矿井已经建立了甲烷浓度的监测系统。现有的监测系统中，在井下设置多个分站，而井下的长巷道内设置多个用于检测瓦斯浓度的传感器；分站与传感器之间的甲烷信息，依靠专用电缆，采用模拟信号来传输；设在分站的计算机对甲烷信息进行分析、处理或发出报警。这种井下监测、分站预警的系统由于分站与传感器之间的传输距离较远，上传信息再回传，传输线路较长，传输耗时较长，监测分析结果反馈给井下作业人员时存在时间延迟，危险情况出现时对井下工作人员给出提醒的时间相对滞后，因而造成井下工作人员错过采取应对措施的最佳时机，往往造成不必要的人员损失。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种监测分析的系统，以解决现有系统反馈延迟，提醒滞后的问题。

本方案中的监测分析的系统，包括位于分站的上位机、甲烷浓度传感器；还包括设在井下长巷道内的井下监测分析设备；

所述井下监测设备内设置有数据接口、中心处理单元、报警器和能够双向通信的通信接口；

所述甲烷浓度传感器与所述数据接口连接；

所述中心处理单元分别与数据接口、报警器和通信接口连接；

所述中心处理单元经由通信接口与所述上位机连接。

本方案的工作过程为：

甲烷浓度传感器采集甲烷浓度信息，并以模拟信号的形式将甲烷浓度信息发送给井下监测分析设备内的数据接口；

该数据接口将该模拟信号发送给中心处理单元，中心处理单元将模拟信号转换为数字信号并并加以处理，进而与预先设定在数据运算模块内的甲烷浓度指标参数数据进行比对。

一方面，中心处理单元可将比对结果数据处理为可以用于数据通信的形式，再将处理后结果数据通过通信接口发送给上位机；

另一方面，当比对结果显示有预警必要时，中心处理单元将比对结果处理为报警信息信号发送给警报器，该警报器根据接收到的报警信息信号发出警报。

所以，本实用新型的有益效果为：

甲烷浓度信息分析与监测可以由设在井下的井下监测分析设备独立完成，而不必经过设于分站处的上位机的中转，监测分析结果可以及时的反馈给井下作业人员，并在危险情况出现时及时对井下工作人员进行提醒，解决了现有监测系统反馈延迟，提醒滞后的问题，保证了井下作业人员的人身安全；同时监测结果用数据通信的方式发送至上位机，让不在井下的人员依旧能够及时知晓井下的监测情况，从而做出应对措施，进一步保证了井下作业人员的人身安全。

进一步，所述甲烷浓度传感器的数量为三个；

这样，可以通过将三个甲烷浓度传感器设置在井下不同的位置方式，加大了单个井下监测分析设备的预警面积。

进一步，所述井下监测分析设备还包括数据存储器，该数据存储器与所述中心处理单元间连接；

该数据存储器可用于保存大量的数据，这样，中心处理器可以每隔一段时间（如5秒，秒或10秒）采集一次甲烷浓度传感器所采集到的甲烷浓度信息，一段时间内采集到的甲烷浓度信息都存储在该数据存储器；

该数据存储器还可用于发送这些数据给中心处理器。

中心处理器可以从数据存储器得到较多的采样值从而使得预警准确率更高，减少误判的概率。

进一步，所述上位机设有用于通过通信接口对进行井下监测分析设备进行各项参数设定的输入设备；

这样的模块使得操作人员无需下到井下即可通过上位机对井下监测分析设备所需的各项参数（如指标参数、周期参数等）进行设定操作。

进一步，所述井下监测分析设备上还设有键盘，该键盘与所述中心处理单元连接；

这样，操作人员可以通过该键盘对井下监测分析设备进行参数设置等操作，增加了井下监测分析设备的操作模式，即使没有上位机也可以进行操作，适应性更强。

进一步，所述井下监测分析设备上还设有液晶显示屏，该液晶显示屏与所述中心处理单元连接；

这样，操作人员可以通过该液晶显示屏直观的查看井下监测分析设备输出的各类信息，方面了操作人员在井下的操作和监控。液晶显示屏体积小，减小了井下监测分析设备总体的体积，节约了安装空间。

进一步，所述通信接口为无线RS485通信接口；

这样井下监测分析设备与上位机之间可以采用无线RS485通信方式，该方式具有抗干扰能力强的、通信距离远、无需布线的优点，减小了安装施工的难度，布局也更为灵活。

另一方面，可以借助RS485联网实时通信的特点，当某一个井下监测分析设备检测到有井下的甲烷浓度有报警必要时，其所在的监测分析系统内的每一个井下监测分析设备都可借助RS485网络快速获得通知，并发出警报；

能得知警报的范围不仅限于某个井下监测分析设备周围，而是扩展到整个系统内，进而保障了被系统所覆盖的其他井下作业人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型监测分析的系统实施例的示意图；

图2为图1中的井下监测分析设备和甲烷浓度传感器的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例监测分析的系统基本如附图1所示，包括上位机和多个井下监测分析设备；井下监测分析设备分布式设置，即在井下一定区域的长巷道内均设一个井下监测分析设备。

每个井下监测分析设备通过其内的数据接口连接有三个甲烷浓度传感器，以提供足够及时的预警；

如图2所示，井下监测分析设备封装在一个机体上，其内还设有中心处理单元、报警器、通信接口、数据储存器、键盘和液晶显示屏。

本实施例中的中心处理单元为MCU（单片机）芯片，具体可以采用但不仅限于STM32F407微控制器芯片，根据其技术手册可知，STM32F407微控制器芯片本身就整合有数据转换模块、数据运算模块和输出处理模块，可以直接购买使用，该芯片的制造商为意法半导体集团，购买来源如深圳市南皇电子有限公司。

而数据储存器内的存储媒介则可以是诸如SD卡一类的现有存储媒介，该数据存储器可用于保存大量的数据；本实施例中MCU每5秒从甲烷浓度传感器结接收一次甲烷浓度信息，而一段时间（本实施例内设定为30天）内的信息数据都保存在该数据存储器内，所述信息数据包括MCU所接收到的甲烷浓度信息数据。

该数据存储器，还可用于发送这些数据或者处理参数给MCU。

MCU可以从数据存储器得到较多的采样值从而使得预警计算的准确率更高，减少误判的概率，同时该外设的数据存储器还使得处理参数本身的数据量不受数据运算模块本身的限制；

警报器采用了蜂鸣器，在某些实施例里，警报器还包括可以闪烁的警报灯用以提供视觉警报。

此处的通信接口则采用了无线RS485通信接口以降低系统布线的难度，提高布线的灵活性，同时也兼顾了抗干扰能力和较远的传输距离。

数据接口、报警器、通信接口、数据储存器、键盘和液晶显示屏又分别与MCU芯片（连接在一起；而MCU芯片又可以通过通信接口与上位机采用无线RS485通信方式双向的交换数据。

工作工程：

甲烷浓度传感器将采集到的甲烷浓度信息以模拟信号的形式发送给井下监测分析设备内的数据接口；

该数据接口将该模拟信号发送给MCU。

MCU将模拟信号转换为数字信号，由于其还具备输出处理功能，该信号被输出处理成相应数据形式后，发送给数据存储器保存起来；

在本实施例中，该数据存储器内将保存最近30天内所采集到的甲烷浓度信息数据；而该数据存储器还会发送最近一段时间（如5分钟）内的甲烷浓度信息数据给MCU；

MCU将得到的甲烷浓度信息数据用于与预先设定在数据运算模块内的甲烷浓度指标参数进行比对，数据运算模块将得到该比对的比对结果；

一方面，MCU可将对比结果处理为可以用于无线RS485通信的数据，再将处理后的结果数据通过无线RS485通信接口发送给上位机；

另一方面，当比对结果显示有预警必要时（如甲烷浓度信息数据大于指标参数），MCU将比对结果处理为报警信息信号发送给警报器，该警报器根据接收到的报警信息信号可发警报信号。

此外，MCU还将包括比对结果在内的一系列信息处理为可用于显示的数据，并通过液晶显示屏显示出来，这些可显示的信息中还包括了时间信息。

操作人员可通过上位机内用于通过通信接口对进行井下监测分析设备进行各项参数设定的输入设备进行任意一个井下预警设备的参数设定；

参数设定操作也可以通过设在井下监测分析设备上的键盘进行。

在本实施例中，甲烷浓度信息的分析与监测可以由井下监测分析设备独立完成，通过独立化分布式区域性监测，解决单一总线长线路传输的技术缺陷，监测分析结果可以及时的反馈给井下作业人员，并在危险情况出现时及时对井下工作人员进行提醒，解决了现有监测系统反馈缓慢，提醒滞后的问题，保证了井下作业人员的人身安全；同时监测结果用数据通信的方式发送至上位机，让不在井下的人员依旧能够及时知晓井下的监测情况，从而做出应对措施，进一步保证了井下作业人员的人身安全。

而当某一个井下监测分析设备检测到有井下的甲烷浓度有报警必要时，其所在的监测分析系统内的每一个井下监测分析设备都会接收到通知，并发出警报；能得知警报的范围不仅限于某个井下监测分析设备周围，而是扩展到整个系统内，进而保障了被系统所覆盖的其他井下作业人员的安全。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种监测分析的系统，包括位于分站的上位机、甲烷浓度传感器，其特征在于：还包括设在井下的长巷道内的井下监测分析设备；

所述井下监测设备内设置有数据接口、中心处理单元、警报器和能够双向通信的通信接口；

所述甲烷浓度传感器与所述数据接口连接；

所述中心处理单元分别与数据接口、报警器和通信接口连接；

所述中心处理单元经由通信接口与所述上位机连接。

2.根据权利要求1所述的监测分析的系统，其特征在于：所述甲烷浓度传感器的数量为三个。

3.根据权利要求2所述的监测分析的系统，其特征在于：所述井下监测分析设备还包括数据存储器，该数据存储器与所述中心处理单元连接。

4.根据权利要求3所述的监测分析的系统，其特征在于：所述上位机设有用于通过通信接口对进行井下监测分析设备进行各项参数设定的输入设备。

5.根据权利要求4所述的监测分析的系统，其特征在于：所述井下监测分析设备上还设有键盘，该键盘与所述中心处理单元连接。

6.根据权利要求5所述的监测分析的系统，其特征在于：所述井下监测分析设备上还设有液晶显示屏，该液晶显示屏与所述中心处理单元连接。

7.根据权利要求6所述的监测分析的系统，其特征在于：所述通信接口为无线RS485通信接口。