CN207248841U - 一种矸石山有害气体监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矸石山有害气体监测系统，包括，气体检测装置，所述的气体检测装置分别设置在预先设定的监测点上，每个气体检测装置之间通过ZigBee模块利用ZigBee协议通过无线网连接成网；所述的ZigBee模块与监控终端的ZigBee协调器通过无线方式连接，所述的ZigBee协调器与路由器无线连接，所述的路由器与控制主机连接。本实用新型通过ZigBee协议进行无线组网，其首先避免了复杂的布线，而且通过ZigBee协议组网后其扩展性较高、对监测点的承载数量也非常高，能够满足对矸石山全面监测的要求；且ZigBee协议组建的网络能耗较低。本实用新型通过传感器组件对空气中的多种有害气体含量进行实时监测，能够及时发现有害气体超标等情况，大大提高人们对矸石山的监控能力。

Description

一种矸石山有害气体监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种气体监测系统，特别是涉及一种应用于矸石山的有害气体监测系统。

背景技术

矸石山是煤矿集中堆置废料的场所,矸石山是煤矿最显著的标志之一，采煤时，煤矸石会被分离出来堆放在一边，久而久之堆积成山。

而煤矸石在长期堆放的过程中会散发出各种有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氮氧化物、其它可燃气体等。这些气体会对附近的动植物造成不同程度的损害，特别是可燃气体，其很可能造成矸石山自燃、爆炸等。

故申请人认为，有必要设计出一种矸石山有害气体监测系统，其能够实时监测矸石山中的有害气体，从而可及时发现、处理矸石山中超标的有害气体，防止其对周边动植物造成损害或污染环境。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种矸石山有害气体监测系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种矸石山有害气体监测系统，包括，气体检测装置，所述的气体检测装置分别设置在预先设定的监测点上，每个气体检测装置之间通过ZigBee模块利用ZigBee协议通过无线网连接成网；

所述的ZigBee模块与监控终端的ZigBee协调器通过无线方式连接，所述的ZigBee协调器与路由器无线连接，所述的路由器与控制主机连接。

所述的气体检测装置包括，气泵，所述的气泵与传感器组件通过管道连通，所述的传感器组件与信号放大电路电连接，所述的放大电路与A/D转换器电连接；

所述的信号放大电路、A/D转换器均设置在控制电路板上，所述的控制电路板还与单片机、ZigBee模块电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的气体检测装置还包括，蓄电池和太阳能电池板，所述的太阳能电池板与控制电路板上用于协调稳压的充电电路电连接，所述的蓄电池充电端与充电电路电连接、放电端通过放电电路与各个需要用电的设备或电子元器件电连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的传感器组件，包括，

可燃气体传感器，用于检测可燃气体含量；

一氧化碳传感器，用于检测一氧化碳含量；

硫化氢传感器，用于检测硫化氢含量；

二氧化硫传感器，用于检测二氧化硫含量；

氮氧传感器，用于检测空气中氮氧化物含量；

所述的气泵通过分气接头分别与可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的进气口连接；

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的出气口分别与出气管连通；

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器分别与信号放大电路电连接。

作为本实用新型的进一步改进，太阳能电池板上设有连接板，所述的连接板通过第二连接销与连接杆一端交接，所述的连接杆另一端通过第一连接销与设置在连接管外壁上的铰接块铰接；

所述的连接管上设有第一过线孔，第一过线孔处设有防水弧板，所述的防水弧板上设有第二过线孔；

第一导线一端与太阳能电池板电连接，另一端穿过第一过线孔和第二过线孔与控制电路板上的充电电路电连接；

所述的控制电路板、蓄电池分别固定在散热板的两端，所述的控制电路板、蓄电池、散热板均安装在外壳体的安装腔内；

所述的安装腔内还安装有气泵，所述的气泵与传感器组件通过气管连通；

所述的传感器组件的出气口与出气管连通，所述的出气管用于将传感器组件内的气体排出至安装腔外；

所述的气泵上设有密封滑套，所述的密封滑套与集气管的连接管部分可转动装配；

所述的连接管部分一端穿过外壳体与密封滑套装配，另一端与集气通道连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述的散热板采用高导热系数的材料制成。

作为本实用新型的进一步改进，所述的集气通道的形状为由进气口端至连接管部分横截面由大到小的结构。

作为本实用新型的进一步改进，所述的外壳体的其中一个开口端通过孔板封闭，所述的孔板上设有数个透气孔。

作为本实用新型的进一步改进，作为本实用新型的进一步改进，在外壳体开口端设置有第一安装槽，所述的第一安装槽与安装框密封装配，所述的安装框上设有第二安装槽，夹板将防水透气膜加紧在第二安装槽中以固定防水透气膜。

作为本实用新型的进一步改进，散热板为中空形状且在其内部充填有相变材料。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过ZigBee协议进行无线组网，其首先避免了复杂的布线，而且通过ZigBee协议组网后其扩展性较高、对监测点的承载数量也非常高（最多可达6000多个监测点），能够满足对矸石山全面监测的要求；且ZigBee协议组建的网络能耗较低。

本实用新型还通过太阳能电池板和蓄电池供电，以保证所有的用电设备正常使用且无需进行充电和连接电源线。

本实用新型通过传感器组件对空气中的多种有害气体含量进行实时监测，能够及时发现有害气体超标等情况，大大提高人们对矸石山的监控能力。

附图说明

图1是本实用新型一种矸石山有害气体监测系统具体实施方式的结构示意图。

图2是本实用新型一种矸石山有害气体监测系统具体实施方式的气体检测装置结构示意图。

图3是图2中F1处放大图。

图4是图2中F2处放大图。

图5本实用新型一种矸石山有害气体监测系统具体实施方式的外壳体与集气管结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

参见图1-图5，一种矸石山有害气体监测系统，包括，气体检测装置，所述的气体检测装置包括，气泵，所述的气泵与传感器组件通过管道连通，所述的传感器组件与信号放大电路电连接，所述的放大电路与A/D转换器电连接；

所述的信号放大电路、A/D转换器均设置在控制电路板上，所述的控制电路板还与单片机、ZigBee模块电连接；当然，也可以不采用控制电路板，此时，所述的A/D转换器直接与单片机电连接，所述的单片机与ZigBee模块电连接；

所述的ZigBee模块与监控终端的ZigBee协调器通过无线方式连接，所述的ZigBee协调器与路由器无线连接，所述的路由器与控制主机连接；

每个气体检测装置之间通过ZigBee模块利用ZigBee协议通过无线网连接成网；

所述的控制主机用于接收每个气体检测装置传来的数据，并对该数据与预先设计的预警数据进行比对，同时存储该数据；

另外控制主机还可对各个气体检测装置发送控制指令。所述的控制主机可以是电脑。

所述的ZigBee协调器用于协调各个气体检测装置的信号接收和发送。

所述的信号放大电路用于对传感器组件检测到的信号进行放大，可以采用现有的信号放大电路；

所述的A/D转换器用于将传感器组件检测到的模拟信号转变为数字信号，并传送给单片机；

所述的单片机（相当于CPU）用于发送和解析指令、处理数据；

所述的控制电路板用于承载信号放大电路和A/D转换器，并为单片机和ZigBee模块提供相应的连接插口。所述的信号放大电路和A/D转换器可以参照申请号为201220573344.8中记载的信号放大器M1和模数转换器A1。

进一步地，为了实现对气体检测装置各个电子元件的供电，可以在气体检测装置上设置蓄电池和太阳能电池板，所述的太阳能电池板与控制电路板上用于协调稳压的充电电路电连接，所述的蓄电池充电端与充电电路电连接、放电端通过放电电路与各个需要用电的设备或电子元器件电连接，如单片机、ZigBee模块、信号放大电路等。

所述的充电电路和放电电路可以参照或直接利用现有的太阳能充电宝的设计。

进一步地，所述的传感器组件，包括，

可燃气体传感器，用于检测可燃气体含量；

一氧化碳传感器，用于检测一氧化碳含量；

硫化氢传感器，用于检测硫化氢含量；

二氧化硫传感器，用于检测二氧化硫含量；

氮氧传感器，用于检测空气中氮氧化物含量；

所述的气泵通过分气接头分别与可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的进气口连接。使用时，通过气泵将集气管内的气体抽送至各个传感器，使各个传感器对空气中相关有害气体含量进行检测，并将检测结果传送至信号放大电路；

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的出气口分别与出气管850连通；这种设计能够使得气泵同时对每个传感器进行供气，使得各个传感器可以同时检测空气中的有害气体含量，为后续决策提供参考参数。

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器分别与信号放大电路电连接。

参见图2-图5，所示的结构为气体检测装置的结构示意图，具体如下:

太阳能电池板600上设有连接板610，所述的连接板610通过第二连接销720与连接杆700一端交接，所述的连接杆700另一端通过第一连接销710与设置在连接管120外壁上的铰接块150铰接；使用时，可通过第一连接销710和第二连接销720对太阳能电池板进行左右、上下的调整，以保证其能够获得较好的光照。

所述的连接管120上设有第一过线孔121，第一过线孔121处设有防水弧板130，所述的防水弧板130上设有第二过线孔131；

第一导线620一端与太阳能电池板电连接，另一端穿过第一过线孔121和第二过线孔131与控制电路板500上的充电电路电连接。使用时，太阳能电池板上产生的电能通过第一导线620传导至充电电路，然后通过充电电路对蓄电池300进行充电；

所述的控制电路板500、蓄电池300分别固定在散热板400的两端，所述的控制电路板500、蓄电池300、散热板400均安装在外壳体100的安装腔101内；

所述的散热板采用高导热系数的材料制成，如碳纤维、铝合金等。

所述的外壳体100底部固定有安装柱900，所述的安装柱900用于将气体检测装置固定在监测点上。

所述的安装腔101内还安装有气泵830，所述的气泵830与传感器组件840通过气管连通；

所述的传感器组件840的出气口与出气管850连通，所述的出气管850用于将传感器组件840内的气体排出至安装腔外；

所述的气泵830上设有密封滑套831，所述的密封滑套831与集气管800的连接管部分820可转动装配；

所述的连接管部分820一端穿过外壳体100上的转动连接孔103与密封滑套831装配，另一端与集气通道810连通，所述的集气通道810的形状最好为由进气口端801至连接管部分820横截面由大到小的结构，这样方便气泵抽取外部空气。

使用时，可以根据实际的风向、地形情况使集气管以连接管部分为中心转动，使空气更加容易进入集气管内。

进一步地，所述的外壳体100的其中一个开口端通过孔板110封闭，所述的孔板110上设有数个透气孔111。优选地，为了防水，可以将透气孔设计成自安装腔向外壳体外部向下倾斜的倾斜孔。

更进一步地，为了使安装腔内获得较好的防水性能且也能及时散热，可以在外壳体100开口端设置第一安装槽102，所述的第一安装槽102与安装框200密封装配，所述的安装框200上设有第二安装槽201，夹板210将防水透气膜220加紧在第二安装槽201中以固定防水透气膜220。优选地，可以采用螺钉穿过安装框200安装框200、防水透气膜220、夹板210并与他们通过螺纹旋合连接以使他们装配成一体。

所述的防水透气膜220可以采用聚四氟乙烯制作。

进一步地，为了提高散热板400的散热效果，可以将散热板设计成中空形状且在其内部充填相变材料410。使用时，可通过相变材料使控制电路板与蓄电池始终处于最高性能状态的温度。

进一步地，为了方便第一导线620穿入连接管中，可以将连接管120顶部设计成开口，且开口端内侧面与密封塞140的螺纹连接部分141通过螺纹旋合装配。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种矸石山有害气体监测系统，包括，气体检测装置，所述的气体检测装置分别设置在预先设定的监测点上，其特征是：每个气体检测装置之间通过ZigBee模块利用ZigBee协议通过无线网连接成网；

所述的ZigBee模块与监控终端的ZigBee协调器通过无线方式连接，所述的ZigBee协调器与路由器无线连接，所述的路由器与控制主机连接；

所述的气体检测装置，包括，气泵，所述的气泵与传感器组件通过管道连通，所述的传感器组件与信号放大电路电连接，所述的放大电路与A/D转换器电连接；

所述的信号放大电路、A/D转换器均设置在控制电路板上，所述的控制电路板还与单片机、ZigBee模块电连接。

2.如权利要求1所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：所述的气体检测装置还包括，蓄电池和太阳能电池板，所述的太阳能电池板与控制电路板上用于协调稳压的充电电路电连接，所述的蓄电池充电端与充电电路电连接、放电端通过放电电路与各个需要用电的设备或电子元器件电连接。

3.如权利要求1所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：所述的传感器组件，包括，

可燃气体传感器，用于检测可燃气体含量；

一氧化碳传感器，用于检测一氧化碳含量；

硫化氢传感器，用于检测硫化氢含量；

二氧化硫传感器，用于检测二氧化硫含量；

氮氧传感器，用于检测空气中氮氧化物含量；

所述的气泵通过分气接头分别与可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的进气口连接；

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器的出气口分别与出气管连通；

所述的可燃气体传感器、一氧化碳传感器、硫化氢传感器、二氧化硫传感器、氮氧传感器分别与信号放大电路电连接。

4.如权利要求2所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：太阳能电池板上设有连接板，所述的连接板通过第二连接销与连接杆一端交接，所述的连接杆另一端通过第一连接销与设置在连接管外壁上的铰接块铰接；

所述的连接管上设有第一过线孔，第一过线孔处设有防水弧板，所述的防水弧板上设有第二过线孔；

第一导线一端与太阳能电池板电连接，另一端穿过第一过线孔和第二过线孔与控制电路板上的充电电路电连接；

所述的控制电路板、蓄电池分别固定在散热板的两端，所述的控制电路板、蓄电池、散热板均安装在外壳体的安装腔内；

所述的安装腔内还安装有气泵，所述的气泵与传感器组件通过气管连通；

所述的传感器组件的出气口与出气管连通，所述的出气管用于将传感器组件内的气体排出至安装腔外；

所述的气泵上设有密封滑套，所述的密封滑套与集气管的连接管部分可转动装配；

所述的连接管部分一端穿过外壳体与密封滑套装配，另一端与集气通道连通。

5.如权利要求4所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：所述的散热板采用高导热系数的材料制成。

6.如权利要求4所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：所述的集气通道的形状为由进气口端至连接管部分横截面由大到小的结构。

7.如权利要求4所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：所述的外壳体的其中一个开口端通过孔板封闭，所述的孔板上设有数个透气孔。

8.如权利要求4所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：在外壳体开口端设置有第一安装槽，所述的第一安装槽与安装框密封装配，所述的安装框上设有第二安装槽，夹板将防水透气膜加紧在第二安装槽中以固定防水透气膜。

9.如权利要求4所述的矸石山有害气体监测系统，其特征是：散热板为中空形状且在其内部充填有相变材料。