一种矿井安全监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种矿井安全监测仪，包括数据处理单元、瓦斯浓度采集单元和温湿度检测单元；瓦斯浓度采集单元包括前端采集电路和前置放大电路；温湿度检测单元主要由SHT2X芯片构成，SHT2X芯片通过I2C接口与微处理器相连接。本实用新型专利技术具有能对瓦斯浓度进行监测又能对温湿度参数进行采集监视，并且设备体积小、整机功耗低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种矿井安全监测仪，具体是一种能够监测瓦斯浓度和温湿度，并且整体功耗低，便于设备实现便携式的矿井安全监测仪，属于检测与控制

技术介绍
矿井安全事故频发是制约采矿行业发展的一大因素，矿井安全事故通常会造成重大的经济和人员损失，这其中以瓦斯爆炸事故最为严重。对矿井瓦斯的预测与监控，能大大降低矿井安全事故的发生和人员伤亡。现有技术中瓦斯及其他有毒气体的监测技术通常存在以下缺陷：(1)常见的瓦斯浓度检测传感器体积较为大这导致了监测系统的底层设备(瓦斯浓度数据采集设备)整体体积较大；常见的瓦斯浓度检测传感器功耗较大，这使得瓦斯浓度数据采集设备功耗大，此外现有技术中，数据处理单元中通常设置独立的AD转换芯片，这也使得系统的功耗和成本都有所增加，综上，设备功耗增加导致了设备工作周期受到限制，设备难以实现小型化与便携式。(2)瓦斯浓度数据采集设备采集得到的数据的传输过程中，无线通信技术的应用不够广泛，这给有毒气体的测量与动态监视带来很大的不方便。此外，在采矿作业过程中，是否能够正确有效合理的监测矿井下的温湿度，这事关整个采矿作业安全的问题。按照作业标准要求，技术工人需要实时采集矿井井下不同深度的温度、湿度参数，并实时监视，并且需要记录全部井下温度、湿度的数据，生成历史记录，在需要时进行查询。这通常又需要使用专用的温湿度监测设备来实现。综上所述，在井下作业领域中，现有技术还缺少一种既然能对瓦斯浓度进行监测又能对温湿度参数进行采集监视，并且设备体积小、整机功耗低的安全监测设备(为了实现设备的小型化和便携式)。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的是怎样提供一种既能对瓦斯浓度进行监测又能对温湿度参数进行采集监视，并且设备体积小、整机功耗低的矿井安全监测仪。为了实现上述目的，本技术采用了以下的技术方案。一种矿井安全监测仪，其特征在于：包括数据处理单元、瓦斯浓度采集单元和温湿度检测单元；所述瓦斯浓度采集单元包括前端采集电路和前置放大电路；前端采集电路主要由瓦斯传感器构成，所述瓦斯传感器为NAP-50A型瓦斯传感器；所述前置放大电路主要由运算放大器构成；所述瓦斯传感器的第一补偿端C1与瓦斯传感器的第一测量端D1相连接，瓦斯传感器的第一测量端D1与运算放大器的正输入端相连接；所述瓦斯传感器的第二补偿端C2与电源正极VCC相连接，所述瓦斯传感器的第二测量端D2接地；滑动电阻器R1的一个固定端与电源正极VCC相连接，滑动电阻器R1的另一个固定端接地；第二电阻R2的一端与电源正极VCC相连接，第二电阻R2的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接，第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接；滑动电阻器R1的抽头端与运算放大器的正输入端相连接；所述温湿度检测单元主要由SHT2X芯片构成；所述数据处理单元内设置有：AD转换模块、无线射频模块和微处理器，所述数据处理单元为CC2430型射频芯片；所述运算放大器的输出端与AD转换模块的模拟输入端相连接；AD转换模块的数字输出端与微处理器的输入输出口相连接，无线射频模块与微处理器相连接；所述SHT2X芯片通过I2C接口与微处理器相连接。进一步的，安全监测仪还包括数据传输单元，所述数据传输单元主要由无线收发模块构成，数据传输单元能够与数据处理单元中的无线射频模块实现数据通信。进一步的，安全监测仪还包括LCD显示屏，所述LCD显示屏与所述微处理器相连接。相比现有技术，本技术具有如下优点：本技术的瓦斯浓度采集单元中选用的瓦斯传感器是一种触媒接触燃烧式瓦斯传感器(型号为NAP-50A)，它是工业级瓦斯传感器，具有体积小、节能、感应灵敏度好和稳定性强的特点；本技术的数据处理单元(CC2430射频芯片)内部集成有AD转换模块，这有利于降低系统功耗，因此，相比现有技术中广泛存在的采用独立AD转换芯片实现AD转换的方案，本技术具有监测系统的底层设备(瓦斯浓度数据采集设备)整体体积和功耗都较小的优点。本技术的温湿度检测单元采用SHT2X芯片实现，该芯片同时实现了温度和湿度两种环境参数的测量(SHT2X芯片是Sensirion公司新一代高精度温湿度传感器，具有精度高、功耗低、稳定度好、体积小和数字输出的特点)，本技术只增设了一片芯片即实现了温湿度参数的检测与现有技术中通常会采用的互相独立的温度传感器模块和湿度传感器模块相比，本技术具有电路结构简单、成本低廉、调试容易，并且电路功耗低、体积小的优点。本技术中，数据采集单元对外界环境中的瓦斯气体浓度进行采集检测，然后将信号放大后直接送至数据处理单元；数据处理单元通过无线方式将数据发送给数据传输单元，数据传输单元将数据进行实时处理并传输至其他监测节点和监测中心，各个监测节点和监测中心之间实现了监测数据的实时共享，便于安全监测人员及时全方位的了解各个局部区域可能存在的安全隐患，因此本技术还具有能提高监测效率、促进安全生产的优点。附图说明图1为本技术的电路结构图；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。如图1所示，一种矿井安全监测仪包括瓦斯浓度采集单元、数据处理单元和温湿度单元。一、本技术结构组成(一)瓦斯浓度采集单元瓦斯浓度采集单元的核心器件为瓦斯传感器，选用的瓦斯传感器为触媒接触燃烧式瓦斯传感器NAP-50A。NAP-50A传感器是工业级瓦斯传感器，它有着体积小、节能、卓越的感应灵敏度、良好的稳定性、对于城市燃气浓度的输出信号显示为良好的直线性等诸多优点。瓦斯传感器的第一补偿端C1(第1管脚)与瓦斯传感器的第一测量端D1(第3管脚)相连接，瓦斯传感器的第一测量端D1(第3管脚)与运算放大器的正输入端相连接；瓦斯传感器的第二补偿端C2(第2管脚)与电源正极VCC相连接，瓦斯传感器的第二测量端D2(第4管脚)接地；滑动电阻器R1的一个固定端与电源正极VCC相连接，滑动电阻器R1的另一个固定端接地；第二电阻R2的一端与电源正极VCC相连接，第二电阻R2的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接，第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接；由于NAP-50A传感器输出的差模信号量比较小(在3000ppm瓦斯浓度条件下输出也只有10mV左右)，因此需要前置放大电路，本技术数据采集单元设置了前置放大电路。实现前置放大选用的放大器件INA114芯片是一种通用精密仪用放大器。滑动电阻器R1的抽头端与运算放大器INA114芯片的正输入端相连接。(二)数据处理单元数据处理单元内设置有：AD转换模块、无线射频模块和微处理器，数据处理单元采用CC2430型射频芯片实现。CC2430射频芯片除了具有符IEEE802.15.4规范的2.4GHz无线射频前端，还在片内集成了微处理器，CC2430射频芯片本身还自带AD转换器，相比采用相互独立的微处理器芯片和AD转换芯片实现的数据转换与处理的方案，本技术采用CC2430射频芯片为主处理器降低了成本和功耗，此外CC2430射频芯片通过软件设置可以选择8～14的AD转换精度，这进一步增强了系统的灵活性。从数据采集单元的前置放大电路输出的被放大的模拟信号直接送入A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井安全监测仪，其特征在于：包括数据处理单元、瓦斯浓度采集单元和温湿度检测单元；所述瓦斯浓度采集单元包括前端采集电路和前置放大电路；前端采集电路主要由瓦斯传感器构成，所述瓦斯传感器为NAP‑50A型瓦斯传感器；所述前置放大电路主要由运算放大器构成；所述瓦斯传感器的第一补偿端C1与瓦斯传感器的第一测量端D1相连接，瓦斯传感器的第一测量端D1与运算放大器的正输入端相连接；所述瓦斯传感器的第二补偿端C2与电源正极VCC相连接，所述瓦斯传感器的第二测量端D2接地；滑动电阻器R1的一个固定端与电源正极VCC相连接，滑动电阻器R1的另一个固定端接地；第二电阻R2的一端与电源正极VCC相连接，第二电阻R2的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接，第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接；滑动电阻器R1的抽头端与运算放大器的正输入端相连接；所述温湿度检测单元主要由SHT2X芯片构成；所述数据处理单元内设置有：AD转换模块、无线射频模块和微处理器，所述数据处理单元为CC2430型射频芯片；所述运算放大器的输出端与AD转换模块的模拟输入端相连接；AD转换模块的数字输出端与微处理器的输入输出口相连接，无线射频模块与微处理器相连接；所述SHT2X芯片通过I2C接口与微处理器相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种矿井安全监测仪，其特征在于：包括数据处理单元、瓦斯浓度采集单元和温湿度检测单元；所述瓦斯浓度采集单元包括前端采集电路和前置放大电路；前端采集电路主要由瓦斯传感器构成，所述瓦斯传感器为NAP-50A型瓦斯传感器；所述前置放大电路主要由运算放大器构成；所述瓦斯传感器的第一补偿端C1与瓦斯传感器的第一测量端D1相连接，瓦斯传感器的第一测量端D1与运算放大器的正输入端相连接；所述瓦斯传感器的第二补偿端C2与电源正极VCC相连接，所述瓦斯传感器的第二测量端D2接地；滑动电阻器R1的一个固定端与电源正极VCC相连接，滑动电阻器R1的另一个固定端接地；第二电阻R2的一端与电源正极VCC相连接，第二电阻R2的另一端与滑动电阻器R1的抽头端相连接，第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端与滑动电阻器R...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晔非，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：新型
国别省市：重庆;50