煤矿红外光学瓦斯检测报警系统技术方案

煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，包括红外甲烷气体检测传感器和硬件系统电路，所述红外甲烷气体检测传感器采用S8红外传感器，所述硬件系统电路由放大滤波电路、数模转换电路、AT89S51单片机、数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路构成；所述S8红外传感器连接放大滤波电路，放大滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接AT89S51单片机，AT89S51单片机连接数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路。本发明专利技术克服了目前国内传统气体传感器装置检测范围窄、测量精度低、容易受到其他无关气体的干扰而且价格昂贵的缺点，具有响应速度迅速、精度高、动态范围大、不易中毒等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿检测装置领域，特别是涉及煤矿红外光学瓦斯检测报警系统。
技术介绍
众所周知，从上世纪我国进行现代化工业建设到目前为止，煤炭一直在我国能源结构中占据举足轻重的地位，而根据有关文件指出，由于我国能源储备如石油、天然气等匮乏更决定了：煤炭资源在我国工业领域和基础原料领域处于重要地位在短期内不会动摇，而在近十年以来，在基础能源消费领域更是占到天然能源的80%左右，因此，煤炭资源是我国社会工业发展的基础，是关乎到国家资源供应的重要基础性行业。目前，煤炭行业面临着重大的挑战和前所未有的升级转型机遇，一方面各行各业对煤炭的需求还将持续相当长一段时间，另一方面，煤炭产业急需结构的调整和升级。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，克服了目前国内传统气体传感器装置检测范围窄、测量精度低、容易受到其他无关气体的干扰而且价格昂贵的缺点，具有响应速度迅速、精度高、动态范围大、不易中毒等优势，在误差范围内有较好的重复性和稳定性,测量精度高,稳定性好，具有一定的实用性和先进性，发展前景良好。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，包括红外甲烷气体检测传感器和硬件系统电路，所述红外甲烷气体检测传感器采用S8红外传感器，所述硬件系统电路由放大滤波电路、数模转换电路、AT89S51单片机、数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路构成；所述S8红外传感器连接放大滤波电路，放大滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接AT89S51单片机，AT89S51单片机连接数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路。所述放大滤波电路中采用LT1014放大器两级放大，采用由低通滤波器和高通滤波器串联而成的带通滤波器滤波。所述S8传感器主要根据气体的红外吸收原理实现将光信号转换为要求的待测气体的浓度信息，放大滤波电路、数模转换电路主要完成对探测器输出信号的放大过滤和数模转换得到处理器可以运算的数字信号，AT89S51单片机主要完成采集到的数据的处理和运算，通过驱动芯片，驱动数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路，使用数码管显示电路控制数码管显示屏来实时显示浓度，当超过警戒瓦斯浓度阀值时，通过声光报警电路控制使用蜂鸣器和指示灯来报警提示。本专利技术的有益效果：本专利技术的煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，基于NDIR原理，以甲烷为目标气体，选择甲烷分子在3.31μm处的吸收波峰，传感器选用瑞典SenseAir公司研发的S8甲烷气体检测传感器，克服了目前国内传统气体传感器检测范围窄、测量精度低、容易受到其他无关气体的干扰而且价格昂贵的缺点，具有响应速度迅速、精度高、动态范围大、不易中毒等优势。本专利技术在误差范围内有较好的重复性和稳定性,测量精度高,稳定性好，具有一定的实用性和先进性，发展前景良好。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术内部的LT1014放大器电路图；图3是本专利技术内部滤波器滤波电路图；图4是本专利技术内部的数模转换电路图；图5是本专利技术内部的数码管显示电路图；图6是本专利技术内部声光报警电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1如图1所示，煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，包括红外甲烷气体检测传感器和硬件系统电路，所述红外甲烷气体检测传感器采用S8红外传感器，所述硬件系统电路由放大滤波电路、数模转换电路、AT89S51单片机、数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路构成；所述S8红外传感器连接放大滤波电路，放大滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接AT89S51单片机，AT89S51单片机连接数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路。所述放大滤波电路中采用LT1014放大器两级放大，采用由低通滤波器和高通滤波器串联而成的的带通滤波器滤波。所述S8传感器主要根据气体的红外吸收原理实现将光信号转换为要求的待测气体的浓度信息，放大滤波电路、数模转换电路主要完成对探测器输出信号的放大过滤和数模转换得到处理器可以运算的数字信号，AT89S51单片机主要完成采集到的数据的处理和运算，通过驱动芯片，驱动数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路，使用数码管显示电路控制数码管显示屏来实时显示浓度，当超过警戒瓦斯浓度阀值时，通过声光报警电路控制使用蜂鸣器和指示灯来报警提示。实施例2如图2所示，图2是本专利技术内部的LT1014放大器电路图；采用LT1014两级放大，该放大器采用CMOS工艺的动态自动校零集成运算放大器，具有直流特性好、低失调、低温漂、共模抑制比和电源电压抑制比高的特点。实施例3如图3所示，图3是本专利技术内部滤波器滤波电路图；这部分的电路主要功能是对之前经过放大后电压输出信号进行大概的滤波处理，以达到抑制滤除部分干扰和噪声信号的目的，带通滤波器是由低通滤波器和高通滤波器串联而成。实施例4如图4所示，图4是本专利技术内部的数模转换电路图；在经过放大和滤波后的信号进入A/D转换进行数模转换，在本设计中使用12位ADS7841,配置成12位串行输出方式，基准电压选择为1V，分辨率为1/2，1LSB取整数位为0.244mV；与一般的A/D芯片不同，ADS7841要求数字和模拟电源相连，这是因为它功率的百分之九十都消耗在模拟部分，同时ADS7841的数字地和模拟地采用不一样的地平面。输入模拟信号接在芯片的CH0、CH1、CH2、CH3端口，AT89C51单片机的I/O口连接ADS7841的相应管脚，其中P2.0连接DIN，P2.1连接DOUT，P2.3连接DCLK,RT连接CS。实施例5如图5所示，图5是本专利技术内部的数码管显示电路图；选用四位的红色共阳极数码管，在其内部将段选线并联在一起，由一个4位的I\\O口控制，从而形成了段选线的多路复用，实现了各位的分时选通；单片机的控制系统采用动态扫描显示，减小了硬件开销，降低了成本，同时也提高了系统的稳定性；当位选端为低电平时，数码管不发光，而当数码管为高电平时，数码管发光显示段码；a、b、c、d、e、f、g、dp分别是八个二极管的段选端，分别与单片机对应的I\\O口连接，而G1、G2、G3、G4分别是四位数码管的位选端，也分别单片机的I\\O口连接，此外LD1、LD2、LD3、LD4作为数码管的工作状态指示灯只有在相应的数码管工作时才发光。实施例6如图6所示，图6是本专利技术内部声光报警电路图。本专利技术中蜂鸣器采用压电式蜂鸣器P231012,该蜂鸣器工作电压为3V,工作电流小于15mA，谐振频率3.5KHZ。而本专利技术中指示灯采常用的LED灯用目前常见的高亮发光二极管，该二极管供电电压为3.6V,功率为1W。在设置了甲烷气体浓度的阀值后，当井下环境中气体的浓度超过警戒阀值时，报警电路中的蜂鸣器会发出响声报警，LED等灯会发光。根据我国安全生产行业标准规定：井下瓦斯报警的分贝要求是：能够在报警设备1米之外的距离达到数值大于或者等于80dB(A)的响度；灯光的亮度必须满足处于无光环境下20米之外人眼能够清楚准确辨识的要求。报警电路由单片机控制，当浓度超过阀值时，单片机输出高电平使三极管导通，从而使蜂鸣器接入电路发出警报，同时LED也接入电路发光。其中电压跟随器作用是提高带负载的能力。实施例7S8传感器主要包括光源、滤波片、气室和本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，包括红外甲烷气体检测传感器和硬件系统电路，其特征在于：所述红外甲烷气体检测传感器采用S8红外传感器，所述硬件系统电路由放大滤波电路、数模转换电路、AT89S51单片机、数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路构成；所述S8红外传感器连接放大滤波电路，放大滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接AT89S51单片机，AT89S51单片机连接数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路。

【技术特征摘要】
1.煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，包括红外甲烷气体检测传感器和硬件系统电路，其特征在于：所述红外甲烷气体检测传感器采用S8红外传感器，所述硬件系统电路由放大滤波电路、数模转换电路、AT89S51单片机、数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路构成；所述S8红外传感器连接放大滤波电路，放大滤波电路连接数模转换电路，数模转换电路连接AT89S51单片机，AT89S51单片机连接数码管显示电路、声光报警电路、频率输出电路。2.根据权利要求1所述的煤矿红外光学瓦斯检测报警系统，其特征在于：所述放大滤波电路中采用LT1014放大器两级放大，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，李相武，王瑛，费浚纯，吴佳男，
申请(专利权)人：哈尔滨恒誉名翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23