CN215949584U - 一种矿井瓦斯监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿井瓦斯监测系统，包括设置在煤矿井下且用于采集检测点处瓦斯气体的瓦斯气体采集装置、设置在瓦斯气体采集装置上且用于检测瓦斯气体浓度的检测模块，以及设置在地面上的显示器。本实用新型结构简单、设计合理，通过设置瓦斯气体采集装置能够对位于煤矿井下各处的多个瓦斯检测点的瓦斯气体进行采集，并利用一个多参数传感器对输送至多参数传感器内的瓦斯等气体进行检测，检测方便，且检测精度高，多参数传感器检测到的数据通过第一控制器和井下环网传输给监控终端，便于瓦检员在位于地面上的监控室内直接查看各个瓦斯检测点处的瓦斯气体浓度，省时省力，且安全性好，便于推广使用。

Description

一种矿井瓦斯监测系统

技术领域

本实用新型属于煤矿瓦斯监测技术领域，具体涉及一种矿井瓦斯监测系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，煤炭的消费量持续增长，近几年来，煤炭需求不断提升，这对煤炭的产量提出了更高的要求，但在实际的煤炭开采中，煤矿各类事故不断发生，我国煤炭开采中每年的矿难死亡人数近万人,因此，保证煤炭开采的安全性尤为重要。矿难的原因有多种多样，其中，由于瓦斯而引起的矿难事故占到了相当大的一部分，瓦斯是多种易燃易爆气体的总称，其主要成分是甲烷，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层中的气体，瓦斯浓度过高时会导致人缺氧、呼吸困难、窒息等，当瓦斯与空气混合的百分比达到3.5％到16％时，瓦斯遇到明火就会发生爆炸给国家和人民的生命财产造成巨大的损失，因此，对瓦斯的浓度进行实时的检测在煤矿系统中有着非常现实的意义。目前，通常采用人工对煤矿瓦斯检测点处瓦斯浓度进行检测，煤矿瓦斯检测点数量多、分布广，需要大量的瓦检员多次对多个瓦斯检测点进行检测，并将检测的结果通过纸笔记录下来，瓦检员巡检任务繁重，费时费力，检查数据不能实时上传，无法及时反馈现场问题，且煤矿井下工作条件恶劣，安全性差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井瓦斯监测系统，其结构简单、设计合理，实现煤矿井下多个瓦斯检测点处瓦斯气体的实时检测，检测方便，且检测精度高，且能够将检测到瓦斯气体数据传输给地面上的监控终端，便于瓦检员在监控室内直接查看各个瓦斯检测点处的瓦斯气体浓度，省时省力，且安全性好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：包括设置在煤矿井下且用于采集瓦斯检测点处瓦斯气体的瓦斯气体采集装置、设置在所述瓦斯气体采集装置上且用于检测瓦斯气体浓度的检测模块，以及设置在地面上的显示器；

所述瓦斯气体采集装置包括抽气泵、与抽气泵的进气口连通的总管道和与总管道连通的分支管道，以及设置在分支管道上且用于控制分支管道内气体流通的电磁阀，所述分支管道和电磁阀的数量均为多个，多个所述分支管道和多个所述电磁阀的数量相等且一一对应；

所述检测模块包括第一电子线路板、设置在分支管道远离总管道的端部的定位模块和设置在总管道上的监控摄像头，以及与抽气泵的出气口连通的多参数传感器；

所述第一电子线路板上集成有第一控制器、均与第一控制器相接的数据存储模块和第一无线通信模块，所述定位模块、监控摄像头和多参数传感器的输出端均与第一控制器的输入端连接，所述电磁阀由第一控制器进行控制，所述第一控制器的输出端通过井下环网与监控终端连接。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述显示器包括显示屏和第二电子线路板，所述第二电子线路板上集成有第二控制器和与第二控制器相接的第二无线通信模块，所述第二无线通信模块与第一无线通信模块无线通信，所述显示屏由第二控制器进行控制。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述分支管道远离总管道的端部伸入至瓦斯抽采钻孔内。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述定位模块和监控摄像头的数量均为多个，多个所述定位模块、多个所述监控摄像头和多个所述分支管道的数量相等且一一对应。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述检测模块还包括声光报警器，所述声光报警器由第一控制器进行控制。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均可采用NB-IOT无线通信模块或LoRa无线通信模块。

上述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述监控终端为计算机。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置瓦斯气体采集装置对位于煤矿井下各处的多个瓦斯检测点的瓦斯气体进行采集，每个瓦斯检测点处均有预先钻设好的瓦斯抽采钻孔，瓦斯气体采集装置的多个分支管道分别伸入至与其对应的瓦斯抽采钻孔内，多个分支管道采用独立控制，便于采用该监测系统对任一瓦斯检测点处的瓦斯气体进行单独采集和检测，仅需要一个检测模块就能实现多个瓦斯检测点处瓦斯气体浓度的检测，避免在每个瓦斯检测点处布设一个检测模块，有效降低了该监测系统的使用成本，且便于数据传输和设备维修，使用效果好。

2、本实用新型设置有定位模块，定位模块的数量为多个，多个定位模块的数量与多个分支管道的数量相等且一一对应，通过设置定位模块对分支管道的埋设位置进行快速定位，当多参数传感器检测到的瓦斯气体浓度发生异常时，便于通过定位模块定位到的位置数据快速确定瓦斯气体浓度异常的瓦斯检测点。

3、本实用新型通过设置多参数传感器对输送至多参数传感器内的瓦斯气体进行检测，并将检测到的数据传输给第一控制器，检测方便，且检测精度高，第一控制器通过井下环网将多参数传感器检测到的所有数据传输给监控终端，便于瓦检员在位于地面上的监控室内直接查看各个瓦斯检测点处的瓦斯气体浓度，省时省力，且安全性好，便于推广使用。

4、本实用新型通过设置数据存储模块对多参数传感器测量的所有数据进行存储，在需要时可以对数据存储模块进行数据回放，避免在井下环网、第一无线通信模块和第二无线通信模块发生故障无法进行数据传输时造成数据丢失。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，通过设置瓦斯气体采集装置能够对位于煤矿井下各处的多个瓦斯检测点的瓦斯气体进行采集，并利用一个多参数传感器对输送至多参数传感器内的瓦斯气体进行检测，检测方便，且检测精度高，多参数传感器检测到的数据通过第一控制器和井下环网传输给监控终端，便于瓦检员在位于地面上的监控室内直接查看各个瓦斯检测点处的瓦斯气体浓度，省时省力，且安全性好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型瓦斯抽采钻孔、总管道、分支管道、电磁阀和监控摄像头的位置关系示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—抽气泵； 2—总管道； 3—分支管道；

4—电磁阀； 5—定位模块； 6—监控摄像头；

7—多参数传感器； 8—第一控制器； 9—数据存储模块；

10—第一无线通信模块； 11—井下环网； 12—监控终端；

13—显示屏； 14—第二控制器； 15—第二无线通信模块；

16—瓦斯抽采钻孔； 17—声光报警器。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型包括设置在煤矿井下且用于采集瓦斯检测点处瓦斯气体的瓦斯气体采集装置、设置在所述瓦斯气体采集装置上且用于检测瓦斯气体浓度的检测模块，以及设置在地面上的显示器；

所述瓦斯气体采集装置包括抽气泵1、与抽气泵1的进气口连通的总管道2和与总管道2连通的分支管道3，以及设置在分支管道3上且用于控制分支管道3内气体流通的电磁阀4，所述分支管道3和电磁阀4的数量均为多个，多个所述分支管道3和多个所述电磁阀4的数量相等且一一对应；

所述检测模块包括第一电子线路板、设置在分支管道3远离总管道2的端部的定位模块5和设置在总管道2上的监控摄像头6，以及与抽气泵1的出气口连通的多参数传感器7；

所述第一电子线路板上集成有第一控制器8、均与第一控制器8相接的数据存储模块9和第一无线通信模块10，所述定位模块5、监控摄像头6和多参数传感器7的输出端均与第一控制器8的输入端连接，所述电磁阀4由第一控制器8进行控制，所述第一控制器8的输出端通过井下环网11与监控终端12连接。

本实施例中，需要说明的是，通过设置瓦斯气体采集装置对位于煤矿井下各处的多个瓦斯抽采钻孔16内的瓦斯气体进行采集，每个瓦斯抽采钻孔16均为一个瓦斯检测点，多个分支管道3采用独立控制，便于采用该监测系统对任一瓦斯检测点处的瓦斯气体进行单独采集和检测，仅需要一个检测模块就能实现多个瓦斯检测点处瓦斯气体浓度的检测，避免在每个瓦斯检测点处布设一个检测模块，有效降低了该监测系统的使用成本，且便于数据传输和设备维修，使用效果好；通过设置定位模块5对分支管道3的埋设位置进行快速定位，当多参数传感器7检测到的瓦斯气体浓度发生异常时，便于通过定位模块5定位到的位置数据快速确定瓦斯气体浓度异常的瓦斯检测点；通过设置监控摄像头6监测每个瓦斯检测点周围的环境，便于瓦检员得知瓦斯检测点周围的实际情况；通过设置多参数传感器7对输送至多参数传感器7内的瓦斯气体中的甲烷浓度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、氧气浓度、温度、湿度和差压进行检测，并将检测到的数据传输给第一控制器8，检测方便，且检测精度高；所述显示器安装在煤矿井入口处的底面上，便于工作人员在煤矿井入口就可以得知该煤矿井内各瓦斯检测点的瓦斯气体浓度，使用效果好。

本实施例中，实际使用时，多参数传感器7优选为GD7本安型多参数传感器，通过采用GD7多参数传感器可以同时连续检测甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧气、温度、湿度和差压共7个参数的浓度，且多参数传感器7的输出端通过RS485通信线缆与第一控制器8通信，将多参数传感器7检测到的甲烷浓度测量值、二氧化碳浓度测量值、一氧化碳浓度测量值、氧气浓度测量值、温度测量值、湿度测量值和差压测量值传输给第一控制器8；第一控制器8优选为STM32F103C8T6微控制器，数据存储模块9优选为SD卡读写模块，通过设置数据存储模块9对多参数传感器7测量的所有数据进行存储，在需要时可以对数据存储模块9进行数据回放。

本实施例中，所述第一电子线路板、第一控制器8、数据存储模块9和第一无线通信模块10均位于防爆安装箱18内，保证该监测系统的使用可靠性。

如图3所示，本实施例中，所述显示器包括显示屏13和第二电子线路板，所述第二电子线路板上集成有第二控制器14和与第二控制器14相接的第二无线通信模块15，所述第二无线通信模块15与第一无线通信模块10无线通信，所述显示屏13由第二控制器14进行控制。

本实施例中，第二控制器14优选为STM32F103C8T6微控制器，第二无线通信模块15与第一无线通信模块10无线通信，第一控制器8通过第一无线通信模块10、第二无线通信模块15将多参数传感器7和定位模块5检测到的所有数据传输给第二控制器14，第二控制器14控制显示屏13显示第二控制器14接收到的所有数据，便于工作人员在进入煤矿井时就能得知煤矿井各个瓦斯检测点的瓦斯气体浓度。

如图2所示，本实施例中，所述分支管道3远离总管道2的端部伸入至瓦斯抽采钻孔16内。

本实施例中，需要说明的是，瓦斯抽采钻孔16为预先钻设好的钻孔，瓦斯抽采钻孔16用于煤矿抽采瓦斯时安装抽采管道，在抽采管道和分支管道3均安装就位后，采用混凝土封堵瓦斯抽采钻孔16的孔口，使瓦斯抽采钻孔16密封。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述定位模块5和监控摄像头6的数量均为多个，多个所述定位模块5、多个所述监控摄像头6和多个所述分支管道3的数量相等且一一对应。

本实施例中，定位模块5优选为GPRS定位模块，监控摄像头6优选为矿用本安型防爆摄像头。

如图3所示，本实施例中，所述检测模块还包括声光报警器17，所述声光报警器17由第一控制器8进行控制。

本实施例中，通过设置声光报警器17在多参数传感器7检测到的甲烷浓度测量值大于甲烷浓度设定值、或二氧化碳浓度测量值大于二氧化碳浓度设定值、或一氧化碳浓度测量值大于一氧化碳浓度设定值、或氧气浓度测量值小于氧气浓度设定值、或温度测量值大于温度设定值、或湿度测量值小于湿度设定值、或差压测量值大于差压设定值时，说明瓦斯检测点处的瓦斯气体浓度异常，第一控制器8控制声光报警器17报警提醒瓦检员。

本实施例中，所述第一无线通信模块10和第二无线通信模块15均可采用NB-IOT无线通信模块或LoRa无线通信模块。

本实施例中，所述监控终端12为计算机。

本实用新型具体使用时，先根据多个瓦斯检测点的位置将多个分支管道3分别安装在多个瓦斯检测点所对应的瓦斯抽采钻孔16内，并采用混凝土封堵多个瓦斯抽采钻孔16的孔口；再打开抽气泵1和多参数传感器7，并通过第一控制器8控制需要检测的瓦斯检测点对应的分支管道3上的电磁阀4，抽气泵1对需要检测的瓦斯检测点对应的瓦斯抽采钻孔16内的瓦斯气体进行采集，瓦斯抽采钻孔16内的瓦斯气体依次通过分支管道3、总管道2和抽气泵1输送至多参数传感器7内，多参数传感器7对瓦斯气体内甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧气、温度、湿度和差压数据进行测量，并将测量到的甲烷浓度测量值、二氧化碳浓度测量值、一氧化碳浓度测量值、氧气浓度测量值、温度测量值、湿度测量值和差压测量值传输给第一控制器8，第一控制器8将接收到的甲烷浓度测量值、二氧化碳浓度测量值、一氧化碳浓度测量值、氧气浓度测量值、温度测量值、湿度测量值和差压测量值，以及定位模块5定位到的位置数据通过第一无线通信模块10、第二无线通信模块15无线传输给第二控制器14，第二控制器14控制显示屏13显示第二控制器14接收到的所有数据；同时，第一控制器8将接收到的甲烷浓度测量值、二氧化碳浓度测量值、一氧化碳浓度测量值、氧气浓度测量值、温度测量值、湿度测量值和差压测量值，以及定位模块5定位到的位置数据通过井下环网11传输给监控终端12，便于瓦检员在监控室内查看。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是按照本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：包括设置在煤矿井下且用于采集瓦斯检测点处瓦斯气体的瓦斯气体采集装置、设置在所述瓦斯气体采集装置上且用于检测瓦斯气体浓度的检测模块，以及设置在地面上的显示器；

所述瓦斯气体采集装置包括抽气泵(1)、与抽气泵(1)的进气口连通的总管道(2)和与总管道(2)连通的分支管道(3)，以及设置在分支管道(3)上且用于控制分支管道(3)内气体流通的电磁阀(4)，所述分支管道(3)和电磁阀(4)的数量均为多个，多个所述分支管道(3)和多个所述电磁阀(4)的数量相等且一一对应；

所述检测模块包括第一电子线路板、设置在分支管道(3)远离总管道(2)的端部的定位模块(5)和设置在总管道(2)上的监控摄像头(6)，以及与抽气泵(1)的出气口连通的多参数传感器(7)；

所述第一电子线路板上集成有第一控制器(8)、均与第一控制器(8)相接的数据存储模块(9)和第一无线通信模块(10)，所述定位模块(5)、监控摄像头(6)和多参数传感器(7)的输出端均与第一控制器(8)的输入端连接，所述电磁阀(4)由第一控制器(8)进行控制，所述第一控制器(8)的输出端通过井下环网(11)与监控终端(12)连接。

2.按照权利要求1所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述显示器包括显示屏(13)和第二电子线路板，所述第二电子线路板上集成有第二控制器(14)和与第二控制器(14)相接的第二无线通信模块(15)，所述第二无线通信模块(15)与第一无线通信模块(10)无线通信，所述显示屏(13)由第二控制器(14)进行控制。

3.按照权利要求1所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述分支管道(3)远离总管道(2)的端部伸入至瓦斯抽采钻孔(16)内。

4.按照权利要求1所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述定位模块(5)和监控摄像头(6)的数量均为多个，多个所述定位模块(5)、多个所述监控摄像头(6)和多个所述分支管道(3)的数量相等且一一对应。

5.按照权利要求1所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述检测模块还包括声光报警器(17)，所述声光报警器(17)由第一控制器(8)进行控制。

6.按照权利要求2所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块(10)和第二无线通信模块(15)均可采用NB-IOT无线通信模块或LoRa无线通信模块。

7.按照权利要求1所述的一种矿井瓦斯监测系统，其特征在于：所述监控终端(12)为计算机。

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