CN2837515Y

CN2837515Y - 多源分布式矿井环境监控仪

Info

Publication number: CN2837515Y
Application number: CN 200520093644
Authority: CN
Inventors: 付华; 杜晓坤
Original assignee: Liaoning Technical University
Current assignee: Liaoning Technical University
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2015-11-14

Abstract

本实用新型属矿井用监控仪器，特别涉及一种多源分布式矿井环境监控仪，主要由LON神经元芯片电路2、传感器模入通道电路3、电源电路4、声光报警电路5、执行器电路6、LCD驱动电路7组成，它们都是由中央处理器电路1控制，中央处理器电路1中包括单片机U₃、非门U_1A、采样保持U₁、软件监视器U₂、晶体振荡器Y₁、二极管D₁、按键S₁、电阻R₁、R₂、电容C₁～C₄；多源分布矿井环境监控仪可以实时检测井下瓦斯的浓度、一氧化碳的浓度、井下温度、粉尘浓度、通风情况、风机开停状态等参数，具有开放性、互操作性强，适用于多介质传输，可靠性高，可与上位机通信，实现信息的交换和数据上传。

Description

多源分布式矿井环境监控仪

技术领域

本实用新型属矿井用监控仪器，特别涉及一种多源分布式矿井环境监控仪。

技术背景

目前，煤矿矿井用瓦斯检测的仪器种类很多，小到可以镶嵌在矿帽、矿灯里，矿工可以人手一台，大到组成监控系统，通信网络，可以让井上监控中心随时了解井下环境情况，但是这些系统，存在着网络结构与通信方式不规范，系统有各自独立的通信体系，传输速率低，缺乏统一的通信协议及信息交换标准；信号处理精度不高，传输线上数据的抗干扰能力低等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种适用于多介质传输，可靠性高的多源分布式矿井环境监控仪。

本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：多源分布式矿井环境监控仪主要由LON神经元芯片、LCD驱动、电源、电力线收发器、声光报警、执行器、传感器模入通道等组成，其特点是它们都由中央处理器控制，中央处理器包括单片机U₃、采样保持器U₁、软件监控器U₂、非门U_1A、按键S₁、二极管D₁、晶体振荡器Y₁、电阻R₁、R₂、电容C₁～C₄；它们的连接关系是：单片机U₃的1脚接电阻R₂的一端、非门U_1A一端、电力线收发器Z的13脚、神经元芯片中的U₄的27脚，R₂的另一端接R₁、C₁的一端，R₁的另一端接U₃的12脚、S₁的一端和地，C₁另一端接U₃的11脚、D₁的一端和+5V电源，D₁的另一端接S₁另一端；2脚接U₁的5脚；3脚接传感器模入通道中的多路模拟开关U₈的9脚；4脚接U₈的10脚；5脚接U₈的11脚；6脚接采样保持器U₁的3脚，7脚接传感器模入通道中光电耦合器Q的4脚、R₁₉、C₁₀的一端；8脚接LCD驱动芯片中U₁₈的2脚；9脚接U₁₈的3脚，13脚接Y₁、C₃的一端；14脚接Y₁、C₄的一端，C₃、C₄的另一端接地；15脚接声光报警中R₂₆的一端；18脚接执行器中继电器KA的一端；19～22、27～30脚接神经元芯片中总线ZX₂；23脚接神经元芯片中U₄的29脚；25脚接U₁₈的4脚；26脚接U₁₈的1脚；33～40脚接总线ZX₁；U₁的1脚接+5V电源；2脚接传感器模入通道中多路模拟开关U₈的3脚；4脚接C₂一端和地；6脚接C₂的另一端；7脚接-15V电源；U₂的1脚接8脚，2脚接+5V电源；3、4脚接地，7脚接U_1A另一端。

本实用新型的有益效果是：多源分布矿井环境监控仪可以实时检测井下瓦斯的浓度、一氧化碳的浓度、井下温度、粉尘浓度、通风情况、风机开停状态等参数，并可以完成软件监控、超限声光报警并关闭相关设备，另外在装置中加了LON总线，它具有开放性、互操作性强，适用于多介质传输，可靠性高，可与上位机通信，实现信息的交换和数据上传。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1示多源分布式矿井环境监测仪的中央处理器1、神经元芯片2的电路原理图。

图2示多源分布式矿井环境监控仪的传感器模入通道3、电源4的电路原理图。

图3示多源分布式矿井环境监控仪的声光报警5、执行器6、LCD驱动7的电路原理图。

图中，1-中央处理器电路；2-神经元芯片电路；3-传感器模入通道电路；4-电源电路；5-声光报警电路；6-执行器电路；7-LCD驱动电路；U₁-采样保持器；U₂-软件监视器；U₃-单片机；U₄-神经元芯片；U₅-存储器；U₆-或门；U₇-一氧化碳传感器；U₈-多路模拟开关；U₉-高浓度瓦斯传感器；U₁₀-稳压器；U₁₁-风速传感器；U₁₂-开停传感器；U₁₃-温度传感器；U₁₄-粉尘传感器；U₁₅、U₁₆、U₁₇-三端稳压电源；U₁₈-LCD驱动芯片；U₁₉-低浓度瓦斯传感器；AR₁～AR₅-运算放大器；Q-光电耦合器；D₁、D₃、D₄-二极管；D₂-发光二极管；D₅-稳压二极管；D₆、D₇-整流桥；Y₁～Y₄-晶体振荡器；BT₁、BT₂-变压器；T₁～T₃-电池电源；T₄-电网；D₈-三极管；t-灯；Y₄-扬声器；M-风机；KA-继电器；KA₁-继电器开关；KA₂-开关；R₄～R₈、R₂₈-可变电阻；R₁～R₃、R₉～R₂₇-电阻；R₂₉～R₃₂-容断器；C₁₈～C₂₁-电解电容；C₁～C₁₇、C₂₂～C₂₆-电容；Z-电力线收发器；T₄-耦合电路；ZX₁、ZX₂-总线；

具体实施方式

多源分布式矿井环境监控仪，是由中央处理器电路1、LON神经元芯片电路2、传感器模入通道电路3、电源电路4、声光报警电路5、执行器电路6、LCD驱动电路7组成，参照附图1，中央处理器电路包括：单片机U₉、非门U_1A、采样保持器U₁、软件监视器U₁、晶体振荡器Y₁、二极管D₁、按键S₁、电阻R₁、R₂、电容C₁～C₄。它们的连接关系是单片机U₃的1脚接电阻R₂的一端、非门U_1A一端、电力线收发器Z的13脚、神经元芯片中的U₄的27脚，R₂的另一端接R₁、C₁的一端，R₁的另一端接U₃的12脚、S₁的一端和地，C₁另一端接U₃的11脚、D₁的一端和+5V电源，D₁的另一端接S₁另一端；2脚接U₁的5脚；3脚接传感器模入通道中的多路模拟开关U₈的9脚；4脚接U₈的10脚；5脚接U₈的11脚；6脚接采样保持器U₁的3脚，7脚接传感器模入通道中光电耦合器Q的4脚、R₁₉、C₁₀的一端；8脚接LCD驱动芯片中U₁₈的2脚；9脚接U₁₈的3脚，13脚接Y₁、C₃的一端；14脚接Y₁、C₄的一端，C₃、C₄的另一端接地；15脚接声光报警中R₂₆的一端；18脚接执行器中继电器KA的一端；19～22、27～30脚接神经元芯片中总线ZX₂；23脚接神经元芯片中U₄的29脚；25脚接U₁₈的4脚；26脚接U₁₈的1脚；33～40脚接总线ZX₁；U₁的1脚接+5V电源；2脚接传感器模入通道中多路模拟开关U₈的3脚；4脚接C₂一端和地；6脚接C₂的另一端；7脚接-1 5V电源；U₂的1脚接8脚，2脚接+5V电源；3、4脚接地，7脚接U_1A另一端。

参照附图1，神经元芯片电路包括神经元芯片U₄、存储器U₅、耦合电路T₄、电力线收发器Z、或门U₆、晶体振荡器Y₂、Y₃、按键S₂、发光二极管D₂、电阻R₃、电容C₅、C₆。它们的连接关系是神经元芯片U₄的1～16脚接总线ZX₁；25脚接电力线收发器Z的12脚、Y₂、C₅的一端；26脚接Y₂另一端、C₆的一端，C₅、C₆的另一端接地；28脚接U₆的1脚，30脚接地；31脚接S₂的一端，32脚接U₅的11脚、U₆的2脚；35～42脚接总线ZX₂；43～45脚分别接Z的11～9脚；46脚接U的10脚；47脚接Z的8脚；48脚接+5V电源。U₅的1脚接+5V电源，2～9脚接总线ZX₁；12脚接地；13脚接U₆的5脚；14～20脚接总线ZX₂；21～28脚接总线ZX₁。Z的14、15脚分别接Y₃的两端；7脚接地，1脚接T₄的1脚，2脚接T₄的2脚，3、4、5脚接+5V电源，6脚接T₄的3脚，T₄的4脚接地。S₂的另一端接R₃一端和地；R3的另一端接D₂的一端，D₂的另一端接+5V电源。U₆的3脚接+5V电源；4脚接地。

参照附图2，传感器模入通道电路3包括多路模拟开关U₈、运算放大器AR₁～AR₄、一氧化碳传感器U₇。高、低瓦斯浓度传感器U₉、U₁₉、温度传感器U₁₃、风速传感器U₁₁、开停传感器U₁₂、粉尘传感器U₁₄、稳压器U₁₀、可变电阻R₄～R₈、电阻R₉～R₂₁、电容C₇～C₁₁、电池电源T₁～T₃、光电耦合器Q。它们的连接关系是：U₈的1脚接R₁₂、C₈的一端，C₈的另一端接地，R₂另一端接U₉的2脚，U₉的1脚接T₁的正极，3脚接T₁的负极；5脚接AR₄的4脚、R₈的2、3脚；6脚接+5V电源，7、8脚接地；12脚接U₁₁的2脚、R₁₇的一端；13脚接AR₂的4脚、R₄的2、3脚；14脚接C₉、R₁₆、U₁₉的一端；U₁₉的另一端接T₂正极，R₁₆、C₉另一端接T₂负极和地；15脚接AR₃的4脚、R₆的2脚；16脚接+5V电源；R₄的1脚接R₉的一端，R₉另一端接R₁₀一端、AR₂的1脚，AR₂的2脚接R₁₁、C₇一端，R₁₁、C₇另一端接地；3脚接-15V电源；R₁₀另一端接U₇的W极，U₇的C、R极分别接AR₁的3、1脚，AR₁的2脚接+5V电源；R₆的1、3脚接R₁₄一端；R₁₄另一端接R₅的2脚、AR₃的1脚、U₁₃的一端，U₁₃另一端接AR₃的3脚和-15V电源，R₅的1、3脚接R₁₃的一端，R₁₃另一端接U₁₀的2脚，U₁₀的1脚接AR₃的5脚和+15V电源，U₁₀的3脚接R₁₅另一端接U₁₀的2脚，U₁₀的1脚接AR₃的5脚和+15V电源的，U₁₀的3脚接R₁₅的一端和地；R₁₅的一端和地，R₁₅另一端接AR₃的2脚；U₁₁的1脚接+5V电源，U₁₁的3脚接R₁₇另一端和地；R₁₉、C₁₀另一端接地，Q的3脚接+12V电源，1脚接R₁₈的一端，2脚接地，R₁₈的另一端接U₁₂的2脚，U₁₂的1脚接+15V电源，3脚接地；R₈的1脚接AR₄的1脚、R₂₀、C₁₁的一端，C₁₁的另一端接地，AR₄的2脚接R₂₁的一端，R₂₁另一端接地，3脚接-15V电源，5脚接+15V电源，R₂₀另一端接U₁₄的3脚，U₁₄的1脚接R₇的1、3脚，R₇的2脚接T₃的正极，T₃负极接U₁₄的2脚。

参照附图2，电源电路4包括：变压器BT₁、BT₂、整流桥D₆、D₇、三端稳压电源U₁₅、U₁₆、U₁₇、电解电容C₁₈～C₂₁、电容C₁₂～C₁₇、二极管D₃、D₄。它们的连接关系是BT₁、BT₂的1、2脚分别接220V电源，3、4脚接D₆、D₇的1、3脚，D₆的4脚接C₁₈的正极、C₁₂一端、U₁₅的1脚，2脚接C₁₉的负极、C₁₃一端、U₁₆的3脚，U₁₅、U₁₆的2脚相连并接C₁₉的正极、C₁₈的负极、C₁₂、C₁₃另一端，C₁₄、C₁₅、D₃、D₄的一端，U₁₅的3脚接C₁₄、D₃的另一端，U₁₆的3脚接C₁₉负极、C₁₃的另一端，1脚接C₁₅、D₄另一端；D₇的4脚接U₁₇的1脚、C₂₀正极、C₁₆的一端，D₇的2脚接C₂₀、C₂₁负极、C₁₆、C₁₇另一端、U₁₇的2脚和地，U₁₇的3脚接C₁₇的另一端、C₂₁的正极。

参照附图3，声光报警电路5包括运算放大器AR₅、灯t、三极管D₈、扬声器Y₄、稳压二极管D₅、可变电阻R₂₄、电阻R₂₂、R₂₃、R₂₅～R₂₇、电容C₂₂、C₂₃。它们的连接关系是AR₅的1脚接R₂₄的2脚，2脚接R₂₅、R₂₇的一端，R₂₇另一端接地，3脚接R₂₂、C₂₂一端，C₂₂的另一端接地，4脚接-12V电源、C₂₃的一端，C₂₃的另一端接地，8脚接R₂₄的1脚，6脚接R₂₄的3脚、R₂₃的一端、AR₅的7脚和+12V电源；R₂₅另一端接D₅一端、R₂₂另一端，R₂₃另一端接t、Y₄的一端，t、Y₄另一端接D₈的集电极，D₈的放射极接D₅的另一端和地，基极接R₂₆另一端。

参照附图3，执行器电路6包括继电器KA、开关KA₁、熔断器R₂₉～R₃₂、开关KA₂、风机M。它们的连接关系是R₂₉～R₃₂的一端接T₄，R₂₉另一端接KA₁一端，KA₁另一端接地，R₃₀～R₃₂另一端接KA₂的一端，KA₂另一端接M的1、2、3脚。

参照附图3，LCD驱动电路7包括LCD驱动芯片U₁₈、晶体振荡器Y₄、可变电阻R₂₈、电容C₂₄～C₂₆。它们的连接关系是U₁₈的5脚接Y₄、C₂₄一端，6脚接Y₄另一端、C₂₅一端，C₂₄、C₂₅另一端相接，7脚接C₂₆一端和地，8脚接R₂₈的3、2脚，9脚接R₂₈的1脚、C₂₆的另一端和地。

多源分布矿井环境监控仪的工作原理是：一氧化碳，高、低浓度瓦斯传感器、粉尘传感器U₇、U₉、U₁₉、U₁₄将井下对应参数经滤波、放大、采样等环节后，转换为中央处理器U₃可以接受的信号送入CPU的模拟信号输入端，并与其对应的报警限值比较，如果达到报警值则启动声光报警5，灯泡t会以一定频率闪烁，扬声器Y₄会发出嘟嘟声，同时，CPU通过继电器开关KA₁关断不安全设备。

Claims

1、一种多源分布式矿井环境监控仪，主要由LON神经元芯片电路2、传感器模入通道电路3、电源电路4、声光报警电路5、执行器电路6、LCD驱动电路7组成，其特征在于它们都是由中央处理器电路1控制，中央处理器电路1中包括单片机U₃、非门U_1A、采样保持U₁、软件监视器U₂、晶体振荡器Y₁、二极管D₁、按键S₁、电阻R₁、R₂、电容C₁～C₄；它们的连接关系是单片机U₃的1脚接电阻R₂的一端、非门U_1A一端、电力线收发器Z的13脚、神经元芯片中的U₄的27脚，R₂的另一端接R₁、C₁的一端，R₁的另一端接U₃的12脚、S₁的一端和地，C₁另一端接U₃的11脚、D₁的一端和+5V电源，D₁的另一端接S₁另一端；2脚接U₁的5脚；3脚接传感器模入通道中的多路模拟开关U₈的9脚；4脚接U₈的10脚；5脚接U₈的11脚；6脚接采样保持器U₁的3脚，7脚接传感器模入通道中光电耦合器Q的4脚、R₁₉、C₁₀的一端；8脚接LCD驱动芯片中U₁₈的2脚；9脚接U₁₈的3脚，13脚接Y₁、C₃的一端；14脚接Y₁、C₄的一端，C₃、C₄的另一端接地；15脚接声光报警中R₂₆的一端；18脚接执行器中继电器KA的一端；19～22、27～30脚接神经元芯片中总线ZX₂；23脚接神经元芯片中U₄的29脚；25脚接U₁₈的4脚；26脚接U₁₈的1脚；33～40脚接总线ZX₁；U₁的1脚接+5V电源；2脚接传感器模入通道中多路模拟开关U₈的3脚；4脚接C₂一端和地；6脚接C₂的另一端；7脚接-15V电源；U₂的1脚接8脚，2脚接+5V电源；3、4脚接地，7脚接U_1A另一端。