CN214502536U - 一种多参数测定传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多参数测定传感系统，包括主控模块、AD信号采集模块、电压基准模块和环境传感模块；所述AD信号采集模块分别与环境传感模块和主控模块电连接，环境传感模块用于测量外部环境指标信号并发送至AD信号采集模块，AD信号采集模块将接收到的环境指标信号进行转换处理后发送至主控模块，主控模块将环境指标信号数据进行比对和处理；电压基准模块分别与系统各个模块电连接为其提供稳定基准电压；AD信号采集模块与主控模块通过SPI进行通讯。本实用新型多参数测定传感系统适用于煤矿井下有害气体测量及环境参数测量，通过一套检测系统实现多个参数的测量，减小人工检测的工作量与工作强度。

Description

一种多参数测定传感系统

技术领域

本实用新型属于煤矿用安全设备技术领域，具体涉及一种多参数测定传感系统。

背景技术

煤矿井下巷道有害气体，种类繁多，对井下人员生命安全，生产安全危害极大，必须及时检测，及时处理，目前井下气体测量仪器只能检测一种或几种常见气体，不能同时检测多种气体浓度和环境参数，检测人员往往需要携带不同功能的检测仪器，工作量极大、携带仪器负荷重。

有鉴于此，本发明人提出一种多参数测定传感系统，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多参数测定传感系统，该系统通过将多个传感器与主控模块合理结合，能够实现一套检测系统同时检测多种有害气体浓度及环境参数，减少人员、减少仪器使用种类，最终减少生产成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种多参数测定传感系统，

包括主控模块、AD信号采集模块、电压基准模块和环境传感模块；

所述AD信号采集模块分别与环境传感模块和主控模块电连接，所述环境传感模块用于测量外部环境指标信号并发送至AD信号采集模块，所述AD信号采集模块将接收到的环境指标信号进行转换处理后发送至主控模块，所述主控模块对接收到的环境指标信号数据进行比对和处理；

所述环境传感模块与主控模块电连接，所述主控模块用于对环境传感模块发送控制信号；

所述电压基准模块分别与系统中主控模块、AD信号采集模块和环境传感模块电连接，用于为系统各个模块提供稳定基准电压；

所述AD信号采集模块与主控模块通过SPI进行通讯。

进一步地，所述主控模块包括单片机模块、声光报警指示模块与按键模块；

所述单片机模块分别与声光报警指示模块和按键模块电连接；

所述按键模块用于各项环境指标阈值的设置，所述主控模块用于将接收到的环境指标信号数据与按键模块设定的阈值进行比对，根据比对结果判断是否通过单片机模块启动控制声光报警指示模块工作。

进一步地，所述单片机模块包括STM32模块、充电管理模块、LCD显示模块、电压转换模块、信号调理放大模块与485通讯模块。

进一步地，所述充电管理模块包括TP5000X充电管理芯片，所述TP5000X充电管理芯片用于对电池组进行充电管理。

进一步地，所述电压转换模块包括MP3414芯片，用于将3.7V电压转换为5V。

进一步地，所述环境传感模块包括多组红外传感器、多组电化学传感器和多组环境传感器。

进一步地，所述红外测传感器包括甲烷气体传感和二氧化碳气体传感器；

所述电化学传感器包括电化学一氧化碳传感器、电化学二氧化碳传感器、电化学硫化氢传感器、电化学二氧化硫传感器和电化学二氧化氮传感器；

所述环境传感器包括压差传感器、风速传感器、大气压传感器、温度传感器和湿度传感器。

进一步地，所述电化学传感器通过LMP91000芯片与主控模块电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型多参数测定传感系统集成了多组红外传感器、多组电化学传感器和多组环境传感器检测模块，通过一套检测系统实现了对煤矿环境中CH₄、CO₂、CO、CO₂、H₂S、SO₂、NO₂七种气体浓度以及温度、湿度、差压、大气压、风速五种环境参数的检测，多合一的设计让使用更加方便，提高了作业环境的安全预警，避免了检测人员携带不同的检测设备，减轻了检测人员的工作强度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型系统原理结构示意图；

图2为本实用新型单片机模块原理结构示意图；

图3为本实用新型充电管理模块电路结构示意图；

图4为本实用新型电压转换模块电路结构示意图；

图5为本实用新型主控模块微控制器电路原理图；

图6为本实用新型AD信号采集模块电路结构示意图；

图7为本实用新型红外传感模块电路结构示意图；

图8为本实用新型环境传感模块电路结构示意图；

图9为本实用新型电化学传感模块电路结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的系统的例子。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，一种多参数测定传感系统，包括主控模块、AD信号采集模块、电压基准模块和环境传感模块；所述AD信号采集模块分别与环境传感模块和主控模块电连接，环境传感模块用于测量外部环境指标信号并发送至AD信号采集模块，AD信号采集模块将接收到的环境指标信号进行转换处理后发送至主控模块，主控模块对接收到的环境指标信号数据进行比对和处理；环境传感模块与主控模块电连接，主控模块用于对环境传感模块发送控制信号；电压基准模块分别与系统中主控模块、AD信号采集模块和环境传感模块电连接，用于为系统各个模块提供稳定基准电压；AD信号采集模块与主控模块通过SPI进行通讯。

其中，所述主控模块包括单片机模块、声光报警指示模块与按键模块；单片机模块分别与声光报警指示模块和按键模块电连接，所述按键模块用于各项环境指标阈值的设置，所述主控模块用于将接收到的环境指标信号数据与按键模块设定的阈值进行比对，根据比对结果判断是否通过单片机模块启动控制声光报警指示模块工作。

具体的，如图2所示，单片机模块包括STM32模块及其周边电路、充电管理模块、LCD显示模块、电压转换模块、信号调理模块与485通讯模块。其中，充电管理模块包括TP5000X充电管理芯片对电池组进行充电管理；调压模块包括MP3414芯片，用于将3.7V电压转换为5V；LCD显示模块适配为LCD显示屏，信号调理放大模块对用于对检测信号进行放大，485通讯模块用于与上位机进行数据通讯，将数据读出、显示、打印。

优选的，如图3所示，充电使用USB接口的5V电压，经TP5000X锂电池充电管理芯片对电池组BT1充电，开关K1为一键启动按键。为了获得稳定的5V电压，本实用新型还设置如图4所示的电压转换模块电路，该电压转换模块电路用于将3.7V电压转为后续电路所需5.0V电压。

如图5所示，该电路通过接插件与单片机STM32(STM32F429)核心板进行连接，各路测量值输入到微控制器后，进行分析计算，控制显示、声光报警。

具体的，本实用新型环境传感模块包括多组红外传感器、多组电化学传感器和多组环境传感器。其中，红外测传感器包括甲烷气体传感和二氧化碳气体传感器；电化学传感器包括电化学一氧化碳传感器、电化学二氧化碳传感器、电化学硫化氢传感器、电化学二氧化硫传感器和电化学二氧化氮传感器；环境传感器包括压差传感器、风速传感器、大气压传感器、温度传感器和湿度传感器，从而针对甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、硫化氢(H₂S)、二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)、温度、湿度、差压、大气压、风速共12种参数进行检测，实现多合一的设计，使检测人员携带一种设备，即可同时对上述12种参数进行检测。

如图6所示，本实用新型AD信号采集模块包括AD采集芯片，其为16bit 8通道AD采集芯片(型号：AD7689)，用于采集5路电化学传感器模拟信号、1路差压传感器模拟信号、1路风速传感器模拟信号、1路设备电池组电压，AD芯片与主控模块通过SPI进行通讯。

如图7所示，红外传感模块包括红外传感器(型号：Dynamet双气体或单气体传感器CH4、CO2供电电压3.3V)电路模块，通过两路串口与主控模块进行独立通讯，红外传感器供电电压3.3V。

如图8所示，环境传感模块包括风速传感器(型号:FS-5供电电压3.3V)输出模拟电压信号与AD信号采集模块端口进行连接；差压传感器(型号:scp1000供电电压3.3V)输出模拟电压信号与AD信号采集模块端口进行连接；温湿度传感器与大气压传感器选用适配型号。

如图9所示，电化学传感器优选设置5组，电化学传感器电路通过LMP91000芯片进行程控配置，每个电化学传感器需要独立设置一个LMP91000模块，LMP91000模块供电电压3.3V；5个LMP91000模块与主控模块通过一路I2C与5根控制线进行通讯；共用同一2.5V外部基准电压，LMP91000采集到的电化学传感器模拟电压信号与AD采集端口进行连接。

本实用新型单片机模块还可配置无线通讯模块用于进行实时远程交互，便于对检测区域实现远程监测。

本实用新型系统中各项传感器检测信号，经AD模块进行信号处理后，发送至主控模块，同时将检测数值显示至LCD显示模块，检测信号达到预设阀值后并进行声光指示报警。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种多参数测定传感系统，其特征在于，包括主控模块、AD信号采集模块、电压基准模块和环境传感模块；

所述AD信号采集模块分别与环境传感模块和主控模块电连接，所述环境传感模块用于测量外部环境指标信号并发送至AD信号采集模块，所述AD信号采集模块将接收到的环境指标信号进行转换处理后发送至主控模块，所述主控模块对接收到的环境指标信号数据进行比对和处理；

所述环境传感模块与主控模块电连接，所述主控模块用于对环境传感模块发送控制信号；

所述电压基准模块分别与系统中主控模块、AD信号采集模块和环境传感模块电连接，用于为系统各个模块提供稳定基准电压；

所述AD信号采集模块与主控模块通过SPI进行通讯。

2.根据权利要求1所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述主控模块包括单片机模块、声光报警指示模块与按键模块；

所述单片机模块分别与声光报警指示模块和按键模块电连接；

所述按键模块用于各项环境指标阈值的设置，所述主控模块用于将接收到的环境指标信号数据与按键模块设定的阈值进行比对，根据比对结果判断是否通过单片机模块启动控制声光报警指示模块工作。

3.根据权利要求2所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述单片机模块包括STM32模块、充电管理模块、LCD显示模块、电压转换模块、信号调理放大模块与485通讯模块。

4.根据权利要求3所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述充电管理模块包括TP5000X充电管理芯片，所述TP5000X充电管理芯片用于对电池组进行充电管理。

5.根据权利要求3所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述电压转换模块包括MP3414芯片，用于将3.7V电压转换为5V。

6.根据权利要求1所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述环境传感模块包括多组红外传感器、多组电化学传感器和多组环境传感器。

7.根据权利要求6所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述红外传感器包括甲烷气体传感和二氧化碳气体传感器；

所述电化学传感器包括电化学一氧化碳传感器、电化学二氧化碳传感器、电化学硫化氢传感器、电化学二氧化硫传感器和电化学二氧化氮传感器；

所述环境传感器包括压差传感器、风速传感器、大气压传感器、温度传感器和湿度传感器。

8.根据权利要求6所述的一种多参数测定传感系统，其特征在于，所述电化学传感器通过LMP91000芯片与主控模块电连接。

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