CN211786663U - 一种矿用综合监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿用监测系统技术领域，为了解决目前矿用监测系统的信号传递抗干扰性差的问题，提供了一种矿用综合监测装置，包括：传感器检测组件、信号集成设备以及PC终端，在传感器检测组件中，以及传感器检测组件与信号集成设备之间、信号集成设备与PC终端之间均通过光纤相连。矿用综合监测装置为全光纤连接，利用光纤的抗干扰性强的特点，可以防止电磁信号对传感信号进行干扰，从而保证矿用综合监测装置的监测结果准确、及时，并且，光纤可以在无电情况下进行工作，从而保证及时矿下出现断电的情况，传感器检测组件中的部分传感器依旧可以进行检测，并将传感信号传递至PC终端上，防止矿用综合监测装置完全失效，保证矿下工人的安全。

Description

一种矿用综合监测装置

技术领域

本实用新型涉及矿用监测系统技术领域，尤其是涉及一种矿用综合监测装置。

背景技术

由于矿下的环境恶劣，因此，目前的矿用监测系统的传感器检测组件在进行工作时，其数据容易被干扰，导致无法准确对矿下的环境指标进行检测，并且，矿下经常会发生断电情况，目前的矿用监测系统一旦断电，系统便会完全停止工作，导致无法对矿下环境的指标进行检测，从而导致矿下工人的安全无法保证。

实用新型内容

本实用新型为了解决目前矿用监测系统的信号传递抗干扰性差的问题，提供了一种矿用综合监测装置。

根据本实用新型实施例的矿用综合监测装置用于对矿下环境的各类指标进行监测，所述矿用综合监测装置包括：传感器检测组件、信号集成设备以及PC终端，所述传感器检测组件对矿下环境的各类指标进行检测，且所述传感器检测组件将传感信号转换为电信号，所述信号集成设备与所述传感器检测组件电连接，以接收所述传感器检测组件所传递的电信号，所述PC终端与所述信号集成设备电连接，并将矿下环境的各类指标以图像形式显示在所述PC终端中，以对矿下环境的各类指标进行监测，在所述传感器检测组件中，以及所述传感器检测组件与所述信号集成设备之间、所述信号集成设备与所述PC终端之间均通过光纤相连。

根据本实用新型实施例的矿用综合监测装置，矿用综合监测装置为全光纤连接，利用光纤的抗干扰性强的特点，可以防止电磁信号对传感信号进行干扰，从而保证矿用综合监测装置的监测结果准确、及时，并且，光纤可以在无电情况下进行工作，从而保证及时矿下出现断电的情况，传感器检测组件中的部分传感器依旧可以进行检测，并将传感信号传递至PC终端上，防止矿用综合监测装置完全失效，保证矿下工人的安全。

根据本实用新型的一个实施例，所述传感器检测组件包括：分站传感器系统与解调仪传感器系统，所述分站传感器系统对矿下的各类气体指标进行检测，所述解调仪传感器系统对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述解调仪传感器系统包括：解调仪与多个温压传感器，多个所述温压传感器适于对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测，所述解调仪与所述信号集成设备相连；

所述温压传感器为光纤传感器，且多个所述温压传感器分别与所述解调仪相连，所述解调仪适于接收多个所述温压传感器的传感信号，并将传感信号转换为电信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述温压传感器包括：温度传感器、压力传感器、液位传感器以及静力水准仪等。

根据本实用新型的一个实施例，所述温度传感器为单根光纤传感器，且所述温度传感器以分布式布置在矿下的多处位置，以同时对矿下的多处位置的温度同时进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述分站传感器系统包括：分站设备与多个气体传感器，多个所述气体传感器适于对矿下的各类气体指标进行检测，所述分站设备与所述信号集成设备相连；

所述气体传感器为激光传感器，且多个所述气体传感器分别与所述分站设备相连，所述分站设备适于接收多个所述气体传感器的传感信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述气体传感器包括：风速传感器、甲烷传感器以及CO传感器等。

根据本实用新型的一个实施例，所述解调仪中集成有光纤转换协议模块，所述光纤转换协议模块包括：可编程控制器与光纤解调模组，所述光纤解调模组与所述温压传感器电连接，所述光纤解调模组与所述可编程控制器电连接，所述可编程控制器与所述信号集成设备电连接，以对接收所述温压传感器的传感信号，并对所述传感信号进行模数转换，将解调后的电信号传递至信号集成设备中。

根据本实用新型的一个实施例，所述光纤解调模组包括：光路模块、信号采集模块、脉冲激光源模块以及数据处理器模块，所述光路模块由激光发生器、光电接收器、波分复用器组成，以形成模数转换模块与数模转换模块；

所述信号采集模块利用可编程门阵列与所述模数转换模块对所述温压传感器进行信号采集，所述脉冲激光源模块利用所述可编程门阵列与所述数模转换模块产生脉冲光源，所述数据处理器模块处理所述模数转换模块送来的光波数据，通过建模统计光纤上各点温压变化与波长变化的对应关系，并计算光纤神经网络上各点位温压值，并传递至所述可编程控制器。

根据本实用新型的一个实施例，所述可编程控制器为PLC或DCS系统，所述可编程门阵列形成为FPGA芯片。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的矿用综合监测装置的简化示意图。

图中：

10：矿用综合监测装置；1：传感器检测组件；2：分站传感器系统；21：分站设备；22：风速传感器；23：甲烷传感器；24：CO传感器；3：解调仪传感器系统；31：解调仪；32：温度传感器；33：压力传感器；34：液位传感器；35：静力水准仪；4：信号集成设备；5： PC终端。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

如图1所示，根据本实用新型实施例的矿用综合监测装置10用于对矿下环境的各类指标进行监测，矿用综合监测装置10包括：传感器检测组件1、信号集成设备4以及 PC终端5，传感器检测组件对矿下环境的各类指标进行检测，且传感器检测组件1进行传感信号的传递，并将传感信号转换为电信号，信号集成设备4与传感器检测组件1连接，PC终端5与信号集成设备4电连接，并将矿下环境的各类指标以图像形式显示在 PC终端5中，以对矿下环境的各类指标进行监测。

也就是说，传感器检测组件1适于对矿下环境的各类指标进行检测，并将检测到的传感信号转换为电信号传递至信号集成设备4，信号集成设备4将多种电信号进行集成，并传递至PC终端5上，从而对矿下环境的各类指标进行监测。

在具体实施例中，信号集成设备4可以为交换器，PC终端5可以为电脑，从而保证信号集成设备4可以对多种电信号进行同时接收，并且交换器与电脑连接方便、简单，电脑中可以下载与传感器检测组件1所检测的指标对应的软件，从而将矿下环境的各类指标以图像形式显示在电脑的屏幕上，进而可以实时、直观地对矿下环境的各类指标进行监测，当矿下环境的指标有不达标时，可以第一时间采取措施，保护矿下工人的安全。

在传感器检测组件1中，以及传感器检测组件1与信号集成设备4之间、信号集成设备4与PC终端5之间均通过光纤相连，也就是说，矿用综合监测装置10为全光纤连接(即下面所提到的分站设备21与各个气体传感器之间、分站设备21与信号集成设备 4之间、解调仪3与各个温压传感器之间、解调仪3与信号集成设备4之间均通过光纤相连)，光纤利用波动光学理论对传感信号进行传递，通过波动方程和电磁场的边界条件，可以得到全面、正确的解析或数字结果，不仅可以保证光纤传递信号的准确性，而且，光纤本体的灵敏度高，不受电磁噪声的干扰，从而可以保证光纤传递信号的可靠性，因此，矿用综合监测装置10为全光纤连接，可以防止电磁信号对传感信号进行干扰，导致检测的结果不够准确，或出现延迟等情况。

具体地，由于光纤本体无需电源，因此，若矿下发生断电的情况，传感器检测组件1中的部分传感器(即下面所提到的温压传感器)照样可以进行检测，并将传感信号传递至PC终端5上，防止对矿下环境的检测完全失效，保证矿下工人的安全。并且，在具体实施例中，若矿下出现断电情况，可以在光纤的一头连接一个小小的麦克风，被困的矿下工人只需要对着麦克风喊话，汇报井下的情况，就能与外界取得联系，及时对矿下情况进行汇报。

根据本实用新型实施例的矿用综合监测装置10，矿用综合监测装置10为全光纤连接，利用光纤的抗干扰性强的特点，可以防止电磁信号对传感信号进行干扰，从而保证矿用综合监测装置10的监测结果准确、及时，并且，光纤可以在无电情况下进行工作，从而保证及时矿下出现断电的情况，传感器检测组件1中的部分传感器依旧可以进行检测，并将传感信号传递至PC终端5上，防止矿用综合监测装置10完全失效，保证矿下工人的安全。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，传感器检测组件1包括：分站传感器系统2与解调仪传感器系统3，分站传感器系统2对矿下的各类气体指标进行检测，解调仪传感器系统3对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测，从而实现对矿下环境的各类指标进行检测，保证矿用综合监测装置10对矿下检测的综合性高，可以对矿下进行全方位检测，保证矿下工人的安全。

根据本实用新型的一个实施例，解调仪传感器系统3包括：解调仪31与多个温压传感器，多个温压光栅传感器适于对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测，解调仪 31与信号集成设备4通过光纤相连，温压传感器为光纤传感器，且多个温压传感器分别与解调仪31通过光纤相连，解调仪31适于接收多个温压传感器的传感信号，并对传感信号转换为电信号。

换言之，解调仪传感器系统3中的温压传感器为光纤传感器，解调仪31可以对温压传感器所检测的传感信号进行接收、解调，从而转换为电信号，并将解调后的电信号传递至转换器中，其解调仪传感器系统3的工作原理为：温压传感器将来自光源的光经过光纤送入调制仪，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，称为被调制的信号光，再利用被测量对光的传输特性施加的影响，从而完成测量。

在具体实施例中，解调仪31可以放置在矿上，多个温压传感器位于矿下对环境进行检测，并且由光纤将温压传感器所检测到的传感信号传递至解调仪31中，由于温压传感器为光纤传感器，因此，即便矿下出现断电情况的发生，温压传感器依旧可以对矿下的多种温压指标进行测量，防止断电后矿用综合监测装置10出现瘫痪的情况。

根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，温压传感器包括：温度传感器32、压力传感器33、液位传感器34以及静力水准仪35等，从而保证解调仪传感器系统3对矿下的各类矿压指标和水位指标检测到位。

在具体实施例中，温压传感器还可以包括：应变传感器、位移传感器等。

根据本实用新型的一个实施例，温度传感器32为单根光纤传感器，且温度传感器32以分布式布置在矿下的多处位置，以同时对矿下的多处位置的温度同时进行检测，也就是说，温压传感器只要敷设一根光纤，便可以连续多点地同时监测光纤所在位置的温度分布，从而保证对矿下环境温度的检测连续性、实时性高。

根据本实用新型的一个实施例，分站传感器系统2包括：分站设备21与多个气体传感器，多个气体传感器适于对矿下的各类气体指标进行检测，分站设备21与信号集成设备4通过光纤相连，气体传感器为激光传感器，且多个气体传感器分别与分站设备21通过光纤相连，分站设备21适于接收多个气体传感器的传感信号。

换言之，分站传感器系统2中的气体传感器为激光传感器，分站设备21与气体传感器分别通过光纤进行连接，分站设备21可以对气体传感器所检测的传感信号进行接收，并收集气体传感器所检测的传感信号。

根据本实用新型的一个实施例，气体传感器包括：风速传感器22、甲烷传感器23以及CO传感器24等，从而保证分站传感器系统2对矿下的各类气体指标检测到位。

在具体实施例中，气体传感器还可以包括：温度传感器32、压力传感器33等。

根据本实用新型的一个实施例，解调仪31中集成有光纤转换协议模块，光纤转换协议模块包括：可编程控制器与光纤解调模组，光纤解调模组与温压传感器通过光纤连接，光纤解调模组与可编程控制器电连接，可编程控制器与信号集成设备4电连接，以对温控传感器温压传感器的传感信号，并对传感信号进行模数转换，将解调后的电信号传递至信号集成设备4中。

根据本实用新型的一个实施例，光纤解调模组包括：光路模块、信号采集模块、脉冲激光源模块以及数据处理器模块，光路模块由激光发生器、光电接收器、波分复用器组成，以形成模数转换模块(ADC)与数模转换模块(DAC)，信号采集模块利用可编程门阵列与模数转换模块对温压传感器进行信号采集，脉冲激光源模块利用可编程门阵列与数模转换模块产生脉冲光源，数据处理器模块处理模数转换模块送来的光波数据，通过建模统计光纤上各点温压变化与波长变化的对应关系，并计算光纤神经网络上各点位温压值，并传递至可编程控制器，从而实现对传感信号的解调，光纤解调模组的系统空间分辨率较高，可以保证解调仪传感器系统3测量得到的温压值与实际温压值相符程度较高，保证矿用综合监测装置10的工作可靠。

根据本实用新型的一个实施例，可编程控制器为PLC或DCS系统，PLC为可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，可以通过数字式或模拟式的输入输出来控制光纤解调模组。

可编程门阵列形成为FPGA芯片，FPGA芯片可以保证编程加载速度较快，并且FPGA芯片的工作频率较快，保证对传感器信号接收的频率较快。

具体地，光纤解调模组与可编程控制器可以通过Modbus RS485串行通信协议实现电连接。

在具体实施例中，光纤解调模组与可编程控制器可以通过以太网RJ45端口实现连接。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种矿用综合监测装置(10)，所述矿用综合监测装置用于对矿下环境的各类指标进行监测，其特征在于，包括：

传感器检测组件(1)，所述传感器检测组件对矿下环境的各类指标进行检测，且所述传感器检测组件(1)将传感信号转换为电信号；

信号集成设备(4)，所述信号集成设备(4)与所述传感器检测组件(1)电连接，以接收所述传感器检测组件所传递的电信号；

PC终端(5)，所述PC终端(5)与所述信号集成设备(4)电连接，并将矿下环境的各类指标以图像形式显示在所述PC终端(5)中，以对矿下环境的各类指标进行监测；

在所述传感器检测组件(1)中，以及所述传感器检测组件(1)与所述信号集成设备(4)之间、所述信号集成设备(4)与所述PC终端(5)之间均通过光纤相连。

2.根据权利要求1所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述传感器检测组件(1)包括：分站传感器系统(2)与解调仪传感器系统(3)，所述分站传感器系统(2)对矿下的各类气体指标进行检测，所述解调仪传感器系统(3)对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测。

3.根据权利要求2所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述解调仪传感器系统(3)包括：解调仪(31)与多个温压传感器，多个所述温压传感器适于对矿下的各类矿压指标和水位指标进行检测；

所述温压传感器为光纤传感器，且多个所述温压传感器分别与所述解调仪(31)相连，所述解调仪(31)适于接收多个所述温压传感器的传感信号，并将传感信号转换为电信号。

4.根据权利要求3所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述温压传感器包括：温度传感器(32)、压力传感器(33)、液位传感器(34)以及静力水准仪(35)。

5.根据权利要求4所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述温度传感器(32)为单根光纤传感器，且所述温度传感器(32)以分布式布置在矿下的多处位置，以同时对矿下的多处位置的温度同时进行检测。

6.根据权利要求2所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述分站传感器系统(2)包括：分站设备(21)与多个气体传感器，多个所述气体传感器适于对矿下的各类气体指标进行检测，所述分站设备(21)与所述信号集成设备(4)相连；

所述气体传感器为激光传感器，且多个所述气体传感器分别与所述分站设备(21)相连，所述分站设备(21)适于接收多个所述气体传感器的传感信号。

7.根据权利要求6所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述气体传感器包括：风速传感器(22)、甲烷传感器(23)以及CO传感器(24)。

8.根据权利要求3所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述解调仪(31)中集成有光纤转换协议模块，所述光纤转换协议模块包括：可编程控制器与光纤解调模组，所述光纤解调模组与所述温压传感器连接，所述光纤解调模组与所述可编程控制器电连接，所述可编程控制器与所述信号集成设备(4)电连接，以对接收所述温压传感器的传感信号，并对所述传感信号进行模数转换，将解调后的电信号传递至信号集成设备(4)中。

9.根据权利要求8所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述光纤解调模组包括：光路模块、信号采集模块、脉冲激光源模块以及数据处理器模块，所述光路模块由激光发生器、光电接收器、波分复用器组成，以形成模数转换模块与数模转换模块；

所述信号采集模块利用可编程门阵列与所述模数转换模块对所述温压传感器进行信号采集，所述脉冲激光源模块利用所述可编程门阵列与所述数模转换模块产生脉冲光源，所述数据处理器模块处理所述模数转换模块送来的光波数据，通过建模统计光纤上各点温压变化与波长变化的对应关系，并计算光纤神经网络上各点位温压值，并传递至所述可编程控制器。

10.根据权利要求9所述的矿用综合监测装置(10)，其特征在于，所述可编程控制器为PLC或DCS系统，所述可编程门阵列形成为FPGA芯片。

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