CN209495990U

CN209495990U - 矿用本安型水质传感器及系统

Info

Publication number: CN209495990U
Application number: CN201920151739.0U
Authority: CN
Inventors: 汪学明; 陈宝元; 张立斌; 袁酉亮; 王晓阳; 邱宇; 刘峰; 马明
Original assignee: Tiandi Changzhou Automation Co Ltd; Changzhou Research Institute of China Coal Technology and Engineering Group Corp
Current assignee: CHINA COAL TECHNOLOGY & ENGINEERING GROUP INTERNATIONAL ENGINEERING Co.,Ltd.
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-10-15
Anticipated expiration: 2029-01-28

Abstract

本实用新型涉及一种矿用本安型水质传感器及系统，包括壳体，所述壳体内固定有主板、电池组件及蜂鸣器，所述电池组件、蜂鸣器分别与主板电连接，所述壳体外设置有PH变送器及浊度传感器，所述PH变送器及浊度传感器分别通过柔性连接线与主板电连接。该矿用本安型水质传感器及系统适用于煤矿井下水质浊度、PH值、电导率的测量，具有参数超限声光报警、液晶显示、电池电压检测、数据传输等功能，同时，该传感器具有后备电池供电功能，在井下本安电源断电时也能正常工作，传感器具有操作简单、携带方便、测量水质参数准确可靠等优点。

Description

矿用本安型水质传感器及系统

技术领域：

本实用新型涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种矿用本安型水质传感器及用于该水质传感器的系统。

背景技术：

水的浊度是衡量水质良好与否的重要标准，我国是一个水资源匮乏的国家，也是水污染严重的国家，每年都有大量的未经处理的污水排入湖泊河流，面对日益严峻的水环境形势，为了更好的保护和改善水环境，国家正在大力发展水质环境实时监测系统，因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实意义。

现有的针对矿用的水质传感器结构单一，使用场合受到限制，测量精度偏低，不能满足高浊度矿井水的测量要求，测量稳定性与可靠性有待进一步提高。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于解决现有技术中的缺陷，提供一种造型新颖独特、功能齐全、使用方便的矿用本安型水质传感器及系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种矿用本安型水质传感器，包括壳体，所述壳体内固定有主板、电池组件及蜂鸣器，所述电池组件、蜂鸣器分别与主板电连接，所述壳体外设置有PH变送器及浊度传感器，所述PH变送器及浊度传感器分别通过柔性连接线与主板电连接。

为了便于装配维护，所述壳体包括可拆卸连接的前壳及后盖。

为了保证密封性能，所述前壳与后盖之间的盖合处设置有密封垫。

为了便于观察各项数据，所述前壳上固定有观察窗。

为了便于装配，所述主板通过若干尼龙柱及螺钉固定在前壳内。

为了便于装配，所述蜂鸣器通过压板固定在前壳内。

为了保证出线部位的密封性，所述壳体底端设置有密封出线嘴组件，所述柔性连接线通过所述密封出线嘴组件延伸至壳体外。

进一步地，所述壳体侧部设置有按钮开关及航空插座。

本实用新型还涉及一种矿用本安型水质传感器系统，用于上述矿用本安型水质传感器，包括电池模块及与电池模块连接的微处理器模块、液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块、浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块，所述微处理器模块分别与液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块电连接，微处理器模块通过探头接口模块分别与浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块电连接。

本实用新型的有益效果是：该矿用本安型水质传感器及系统适用于煤矿井下水质浊度、PH值、电导率的测量，具有参数超限声光报警、液晶显示、电池电压检测、数据传输等功能，同时，该传感器具有后备电池供电功能，在井下本安电源断电时也能正常工作，传感器具有操作简单、携带方便、测量水质参数准确可靠等优点。

附图说明：

图1为本实用新型的矿用本安型水质传感器的整体结构示意图；

图2为本实用新型的矿用本安型水质传感器的局部结构示意图；

图3为本实用新型的矿用本安型水质传感器的内部结构示意图；

图4为本实用新型的矿用本安型水质传感器系统的电路原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

如图1-3所示，一种矿用本安型水质传感器，包括壳体，所述壳体包括前壳1及后盖6，前壳1具有中空安装腔，前壳1与后盖6通过若干螺钉14可拆卸连接，前壳1与后盖6之间的盖合处设置有密封垫7，所述密封垫7采用氯丁橡胶制得。

所述前壳1顶面开设有若干凹槽5，用于固定铭牌、MA标志、防爆标志等，前壳1上还通过锁紧螺母16固定有观察窗9，观察窗9与主板2上的显示器相对应。

所述前壳1内固定有主板2、电池组件3及蜂鸣器28，所述电池组件3、蜂鸣器28分别与主板2电连接，所述主板2通过若干尼龙柱8、螺钉15及螺母17固定在前壳1内，所述蜂鸣器28通过蜂鸣器密封件13、压板12固定在前壳1内。

所述前壳1侧部还设置有按钮开关24及航空插座23，按钮开关24与前壳1之间具有密封垫27，按钮开关24与电池组件3电连接，航空插座23与主板2连接。所述前壳1底端还设有两个透明体25，所述透明体25通过密封圈21及螺母22固定在前壳1外。

所述前壳1外设置有PH变送器4及浊度传感器29，所述PH变送器4及浊度传感器29分别通过柔性连接线与主板2电连接，前壳1外的底端固定有密封出线嘴组件26，所述柔性连接线通过所述密封出线嘴组件26延伸至前壳1外。

该矿用本安型水质传感器的使用环境条件如下：

a)温度：0℃～+40℃；

b)相对湿度：≤98％(+25℃)；

c)大气压力:80kPa～110kPa；

d)无显著振动和冲击的场合；

e)有甲烷爆炸性混合物的矿井中；

f)无破坏绝缘的腐蚀性气体的矿井中；

g)无剧烈振动和冲击的地方。

其主要技术参数如下：

供电性能

a)额定工作电压：DC 18V；

b)工作电压范围：DC(9～24.5)V；

c)工作电流：不大于150mA。

测量范围与测量误差

a)PH值测量范围：0～14.0，测量误差：≤2％F.S；

b)电导率测量范围：(0～200)mS/cm，测量误差：≤1％F.S；

c)浊度测量范围：(0～2000)NTU，测量误差：≤6％F.S。

信号传输接口

RS485通信总线传输

a)传输口路数：1路；

b)通信方式：RS485，主从式，半双工；

c)传输速率：1200bps；

d)信号工作电压峰峰值：2V～12V；

e)最大传输距离：2km(使用MHYVR型电缆，导线截面积不小于1.0mm2)。

模拟量信号传输

a)输出路数：2路；

b)电平型频率信号输出范围：200Hz～1000Hz，信号输出接1.5kΩ负载时，高电平不小于3.0V，低电平时不大于0.5V，正负脉冲宽度不小于0.3ms；

c)频率信号与显示值误差：小于1％。

声光报警

声报警强度不小于85dB(距蜂鸣器1m)，光报警强度不小于20m(黑暗)。

本实用新型的测量原理如下：

传感器测量浊度采用光学原理，测量PH值、电导率采用电化学原理。

浊度测量原理

浊度是由水中的悬浮颗粒引起的，悬浮颗粒会漫反射入射光，通常采用90度方向的散射光作为测试信号。散射光与浊度符合多段线性关系，而且光源强度和温度变化均会影响测量结果的准确性。散射光与透射光的比值与浊度符合线性关系。

电导率测量原理

电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块极板(或圆柱电极)，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势(为了避免溶液电解，通常为正弦波电压，频率1～3kHz)。然后通过电导仪测量极板间电导。

PH值测量原理

PH值检测元件采用电化学原理，由参比电极、指示电极组成；将由指示电极和参比电极而构成的电极插入到溶液中，通过指示电极与参比电极的差值可以反映溶液的PH值。

传感器电气原理

传感器主要由微处理器、电源变换处理电路、RS485通信电路，频率信号输出电路，声光报警电路构成，使用浊度探头，PH探头，电导率探头测量水质参数。其原理框图如图4所示，包括电池模块及与电池模块连接的微处理器模块、液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块、浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块，所述微处理器模块分别与液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块电连接，微处理器模块通过探头接口模块分别与浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块电连接。

本实用新型的安装方式如下：

主机安装

将传感器主机牢固可靠地挂于钩子上。

浊度探头安装

A)沉入式安装

由于浊度探头中发出的红外线会在墙壁和池底发生反射，影响测量结果，因此要求浊度探头安装在离墙壁和地面20cm的距离之外，

a、将安装支架固定在不锈钢三角架上；

b、在墙壁上安装铁三角架；

c、将浊度探头与安装导管及防水水堵头相连；

d、将活动安装卡件卡住安装导管；

e、将活动安装卡件放入安装支架卡座上即可。

B)管道式安装

管道式安装时，由于浊度探头发出的红外线会在管壁发生散射和反射，影响测量结果，因此要求安装浊度探头的主管管径不能小于100mm，而且对安装方向有严格的要求，注意：管道式安装时必须确保管道处于满水状态，安装位置要求位于水管中地势较低的位置，以确保管内处于满水状态。

a、主管上开孔焊接支管；

b、将浊度探头插入支管中并拧紧；

c、调整浊度探头的方向，直至浊度探头上的箭头方向与水流方向一致。

PH探头与电导率探头安装

PH探头与电导率探头的安装类似，主要有三种安装方式：1、沉入式安装；2、顶部法兰式安装；3、管道式安装。常用的安装方式有流通式、沉入式安装和管道式安装等三种安装方式，安装方法与浊度探头类似，但PH探头整体不防水，严禁将PH探头完全浸没在水中。

本实用新型接线方式如下：

传感器的外部接线采用航空插头插接的方式，外配一个带航空插头的1.5米电缆线。

输出为1路RS485总线输出和1路频率量0输出模式(默认模式)。

两种输出可以同时使用也可单独使用其中一种，频率量0输出何种探头信号，可在主机上通过遥控器选择设置。

输出为2路频率量输出模式(频率量0和频率量1)。

频率量0和频率量1分别输出何种探头信号，可在主机上通过遥控器选择设置。

主机内部航空插座与电路板之间的接线需要对应调整，将其中的航空插座上蓝色线和绿色线分别换到X2的F1+和GND端子。

本实用新型具有如下功能特点：

具有浊度、PH、电导率等多种水质参数实时在线检测功能；

浊度监测元件基于90°散射光检测原理，采用光纤式结构，可抗外界光干扰，具有自清洗功能，延长维护周期；

电导率检测元件采用四电极技术，电极不会极化，维护周期更长；

PH电极采用高品质工业电极，配有不锈钢保护罩，可有效保护电极；

采用OLED液晶显示，具有良好的人机交互功能，支持免开盖遥控器参数配置；

传感器内置本安锂电池组，具有外接电源停电时不间断工作功能；

具有声光报警功能，可根据不同应用场合设置传感器的水质参数超限报警值；

传感器具有多种信号输出方式，两路频率信号输出接口和一路RS485数字总线通讯接口，兼容MODBUS-RTU标准协议，可接入安全监控系统、水处理系统或综合自动化系统平台等。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种矿用本安型水质传感器，包括壳体，其特征在于：所述壳体内固定有主板、电池组件及蜂鸣器，所述电池组件、蜂鸣器分别与主板电连接，所述壳体外设置有PH变送器及浊度传感器，所述PH变送器及浊度传感器分别通过柔性连接线与主板电连接。

2.根据权利要求1所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述壳体包括可拆卸连接的前壳及后盖。

3.根据权利要求2所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述前壳与后盖之间的盖合处设置有密封垫。

4.根据权利要求2所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述前壳上固定有观察窗。

5.根据权利要求2所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述主板通过若干尼龙柱及螺钉固定在前壳内。

6.根据权利要求2所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述蜂鸣器通过压板固定在前壳内。

7.根据权利要求1所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述壳体底端设置有密封出线嘴组件，所述柔性连接线通过所述密封出线嘴组件延伸至壳体外。

8.根据权利要求1所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：所述壳体侧部设置有按钮开关及航空插座。

9.一种矿用本安型水质传感器系统，用于如权利要求1-8任一项所述的矿用本安型水质传感器，其特征在于：包括电池模块及与电池模块连接的微处理器模块、液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块、浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块，所述微处理器模块分别与液晶显示模块、红外遥控接收模块、声光报警模块电连接，微处理器模块通过探头接口模块分别与浊度探头模块、PH探头模块、电导率探头模块电连接。