一种煤矿井下红外气体监测分析装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤矿井下红外气体监测分析装置，包括地下监测分析组件和地面显示操作组件，地下监测分析组件包括预抽及采样组件、红外线气体检测仪、CPU芯片、地面数据存储器、数模转换器、地下声光报警器、数据通讯芯片和地下光端机，预抽及采样组件包括气路隔爆装置、气体过滤器和采样泵，采样泵通过束管与红外线气体检测仪连接，红外线气体检测仪与CPU芯片电连接，CPU芯片通过系统总线与地面数据存储器和数据通讯芯片均相接，数据通讯芯片通过通讯线路与地下光端机连接，地下光端机与地面显示操作组件通过光纤连接。本发明专利技术还提供了一种煤矿井下红外气体监测分析装置的使用方法。本发明专利技术实现了实时监测煤矿井下气体，环境适应性强。

Infrared gas monitoring and analyzing device in coal mine and its usage method

The invention discloses a coal mine underground infrared gas monitoring and analysis device, including underground monitoring and analysis module and ground display operation module. The underground monitoring and analysis module includes pre-extraction and sampling module, infrared gas detector, CPU chip, ground data storage, DAC, underground acoustooptic alarm and data communication. Signal chip and underground optical terminal, pre-pumping and sampling components including gas circuit flameproof device, gas filter and sampling pump, sampling pump through the beam tube and infrared gas detector connection, infrared gas detector and CPU chip electrical connection, CPU chip through the system bus and ground data storage and data communication chip are connected. The data communication chip is connected with the underground optical terminal through the communication line, and the underground optical terminal is connected with the ground display operation module through the optical fiber. The invention also provides a method for using the infrared gas monitoring and analyzing device in the underground coal mine. The invention realizes real-time monitoring of underground coal gas and has strong environmental adaptability.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下红外气体监测分析装置及其使用方法
本专利技术属于气体监测分析
，具体是涉及一种煤矿井下红外气体监测分析装置及其使用方法。
技术介绍
我国煤炭储量丰富，煤炭一直以来都是我国最主要的一次能源。然而煤炭开采往往伴随着高风险，煤矿事故不断发生，造成了十分严重的人员伤亡、巨大的财产损失以及十分恶劣的社会影响。近几年来，如何正确处理安全与生产、安全与效益的关系，如何准确、实时、快速的履行煤矿安全监测职能，保证抢险救灾、安全救护的高效运作，成为了煤矿工作的重中之重。实践证明，快速、准确地对煤矿井下气体进行测试并对测试得出的数据作出分析判断，对减少矿井火灾与瓦斯爆炸是十分重要的。煤矿气体监测分析是保障煤矿安全的必须基础，是煤矿灾害预防、治理和救灾决策的根本依据。根据设备安放地点不同，矿井火灾束管监测系统分为地面型矿井火灾束管监测系统和井下型矿井火灾束管监测系统。地面型矿井火灾束管监测系统通过“束管”抽取井下气体样本到地面，采用地面分析仪器分析，进行连续监测；但由于其抽气管路过长，导致气样分析结果存在滞后现象，分析的实时性较差，并且容易出现管路堵塞、破碎或阻力过大等状况而影响气体分析的精确性，从而影响监测的准确性。井下型矿井火灾束管监测系统通过放置在井下的监测设备，对所需的监测参数进行现场的监测采样、分析处理，从而尽可能的避免因抽气管路过长而带来的监测分析误差，提高了监测的实时性和准确性，同时在各个环节都大大节约了成本。但是，目前现有的井下型火灾束管监测系统只是进行简单的抽样或者分析处理、显示，并未涉及存储、数据传输以及预警等功能。因此，需要这样一种煤矿井下红外气体监测分析装置来实现煤矿井下气体监测的采样、分析、显示、存储、数据传输以及预警等功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下红外气体监测分析装置，该装置设置了合理的气路独立抽气，采用的束管管道短，能够达到气体阻力最小化，采集效率高，采样时间短；由程序自动执行，实现了煤矿井下与地面工作站实时监测煤矿井下气体的需求，消除了矿井火灾、瓦斯爆炸的危险和电磁干扰问题，对环境适应性强，能在潮湿、粉尘较多的环境下使用，适用于煤矿井下作业。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：包括设置在煤矿井下所检测气体附近处的地下监测分析组件和设置在煤矿井上地面处的地面显示操作组件，所述地下监测分析组件包括预抽及采样组件、红外线气体检测仪、CPU芯片、地面数据存储器、数模转换器、地下声光报警器、数据通讯芯片和地下光端机，所述预抽及采样组件包括对检测气体进行防爆处理的气路隔爆装置、对检测气体进行除尘处理的气体过滤器和将煤矿井下所检测气体抽入气路隔爆装置的采样泵，所述气路隔爆装置、气体过滤器和采样泵通过束管依次连接，连接所述气体过滤器和采样泵的束管上安装有可随时观测过滤后气体流量的流量传感器；所述采样泵通过束管与红外线气体检测仪连接且由红外线气体检测仪对所检测气体进行组分分析，所述红外线气体检测仪与CPU芯片电连接并将所检测气体组分分析结果信息传输给CPU芯片，所述CPU芯片通过系统总线与地面数据存储器和数据通讯芯片均相接且CPU芯片将所接收的气体组分分析结果信息储存在地面数据存储器上并将该气体组分分析结果信息传输给数据通讯芯片，所述数据通讯芯片通过通讯线路与地下光端机连接且将接收的气体组分分析结果信息传输给地下光端机，所述地下光端机与所述地面显示操作组件通过光纤连接；所述数模转换器与CPU芯片和流量传感器均相接且将流量传感器采集到的模拟信号转换为数字信号并传输给CPU芯片，所述CPU芯片还与地下声光报警器相接且控制地下声光报警器在出现异常情况时发出声光警报以提醒工作人员注意。上述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述地面显示操作组件包括外壳、显示屏、地面数据存储器、按钮、通讯芯片、地面声光报警器和地面光端机，所述显示屏、按钮、地面声光报警器和地面光端机均设置在外壳的外壁上，所述地面数据存储器和通讯芯片均设置在外壳内；所述地面光端机通过光纤与地下光端机连接且地下光端机将接收的气体组分分析结果信息传输给地面光端机，所述地面光端机与通讯芯片连接且将接收的气体组分分析结果信息传输给通讯芯片，所述通讯芯片连接显示屏和地面数据存储器且将接收的气体组分分析结果信息存储在地面数据存储器上并通过显示屏显示气体组分分析结果，所述按钮和地面声光报警器均与通讯芯片相接。上述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述气路隔爆装置为无电源自动抑爆装置。上述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述红外线气体检测仪的数量为多个，多个所述红外线气体检测仪之间相并联。上述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述地下光端机和地面光端机均为数据光端机。上述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述采样泵为微型真空泵。另外，本专利技术还提供了一种步骤简单、实现方便、能实时监测煤矿井下气体情况的煤矿井下红外气体监测分析装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、用户通过操作按钮来启动采样泵，并将启动信号发送给通讯芯片，通讯芯片接收到启动信号后，将该启动信号发送给地面光端机；地面光端机接收到启动信号后，将该启动信号发送给地下光端机；地下光端机接收到启动信号后，将该启动信号发送给数据通讯芯片；数据通讯芯片接收到启动信号后，控制采样泵启动；步骤二、采样泵开始对预抽及采样组件进行抽真空处理，并利用产生的负压将煤矿井下检测气体依次抽入气路隔爆装置、气体过滤器和流量传感器中；首先由气路隔爆装置对检测气体进行防爆处理，防止气体在整个过程中发生爆炸；随后进入气体过滤器中，对检测气体进行除尘处理，防止粉尘进入而导致束管堵塞；然后经过流量传感器时，可以随时观测过滤后的气体流量，以了解气体采样情况；步骤三、当所检测气体通过束管进入红外线气体检测仪中，则红外线气体检测仪开始对所检测气体中进行CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S、C2H4和C2H2这九种气体组分分析，并将气体组分分析结果信息传输给CPU芯片；步骤四、CPU芯片接收到该气体组分分析结果信息后，将其储存在地面数据存储器中，同时又将该气体组分分析结果信息传输给数据通讯芯片，数据通讯芯片接收到气体组分分析结果信息后传输给地下光端机；步骤五、地下光端机接收到气体组分分析结果信息后，将该气体组分分析结果信息发送给地面光端机；步骤六、地面光端机接收到气体组分分析结果信息后，将该气体组分分析结果信息发送给通讯芯片；通讯芯片接收到气体组分分析结果信息后，将其储存在地面数据存储器上，同时在显示屏中进行显示；气体组分分析结果信息不断在地面数据存储器储存，并不断在显示屏中显示，通讯芯片对收集到的一系列气体组分分析结果信息进行整理，然后绘制出分析结果随时间变化的气体浓度趋势图，并通过显示屏进行显示；步骤七、用户可以在通讯芯片上给CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C4H10、H2S、C2H4和C2H2这九种气体设置气体浓度危险临界值；当用户通过显示屏上的气体浓度趋势图看到某种气体浓度达到或者超过其危险临界值时，通过操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：包括设置在煤矿井下所检测气体附近处的地下监测分析组件和设置在煤矿井上地面处的地面显示操作组件，所述地下监测分析组件包括预抽及采样组件(1)、红外线气体检测仪(2)、CPU芯片(3)、地面数据存储器(4)、数模转换器(5)、地下声光报警器(6)、数据通讯芯片(7)和地下光端机(8)，所述预抽及采样组件(1)包括对检测气体进行防爆处理的气路隔爆装置(1‑1)、对检测气体进行除尘处理的气体过滤器(1‑2)和将煤矿井下所检测气体抽入气路隔爆装置(1‑1)的采样泵(1‑4)，所述气路隔爆装置(1‑1)、气体过滤器(1‑2)和采样泵(1‑4)通过束管依次连接，连接所述气体过滤器(1‑2)和采样泵(1‑4)的束管上安装有可随时观测过滤后气体流量的流量传感器(1‑3)；所述采样泵(1‑4)通过束管与红外线气体检测仪(2)连接且由红外线气体检测仪(2)对所检测气体进行组分分析，所述红外线气体检测仪(2)与CPU芯片(3)电连接并将所检测气体组分分析结果信息传输给CPU芯片(3)，所述CPU芯片(3)通过系统总线与地面数据存储器(4)和数据通讯芯片(7)均相接且CPU芯片(3)将所接收的气体组分分析结果信息储存在地面数据存储器(4)上并将该气体组分分析结果信息传输给数据通讯芯片(7)，所述数据通讯芯片(7)通过通讯线路与地下光端机(8)连接且将接收的气体组分分析结果信息传输给地下光端机(8)，所述地下光端机(8)与所述地面显示操作组件通过光纤(10)连接；所述数模转换器(5)与CPU芯片(3)和流量传感器(1‑3)均相接且将流量传感器(1‑3)采集到的模拟信号转换为数字信号并传输给CPU芯片(3)，所述CPU芯片(3)还与地下声光报警器(6)相接且控制地下声光报警器(6)在出现异常情况时发出声光警报以提醒工作人员注意。...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：包括设置在煤矿井下所检测气体附近处的地下监测分析组件和设置在煤矿井上地面处的地面显示操作组件，所述地下监测分析组件包括预抽及采样组件(1)、红外线气体检测仪(2)、CPU芯片(3)、地面数据存储器(4)、数模转换器(5)、地下声光报警器(6)、数据通讯芯片(7)和地下光端机(8)，所述预抽及采样组件(1)包括对检测气体进行防爆处理的气路隔爆装置(1-1)、对检测气体进行除尘处理的气体过滤器(1-2)和将煤矿井下所检测气体抽入气路隔爆装置(1-1)的采样泵(1-4)，所述气路隔爆装置(1-1)、气体过滤器(1-2)和采样泵(1-4)通过束管依次连接，连接所述气体过滤器(1-2)和采样泵(1-4)的束管上安装有可随时观测过滤后气体流量的流量传感器(1-3)；所述采样泵(1-4)通过束管与红外线气体检测仪(2)连接且由红外线气体检测仪(2)对所检测气体进行组分分析，所述红外线气体检测仪(2)与CPU芯片(3)电连接并将所检测气体组分分析结果信息传输给CPU芯片(3)，所述CPU芯片(3)通过系统总线与地面数据存储器(4)和数据通讯芯片(7)均相接且CPU芯片(3)将所接收的气体组分分析结果信息储存在地面数据存储器(4)上并将该气体组分分析结果信息传输给数据通讯芯片(7)，所述数据通讯芯片(7)通过通讯线路与地下光端机(8)连接且将接收的气体组分分析结果信息传输给地下光端机(8)，所述地下光端机(8)与所述地面显示操作组件通过光纤(10)连接；所述数模转换器(5)与CPU芯片(3)和流量传感器(1-3)均相接且将流量传感器(1-3)采集到的模拟信号转换为数字信号并传输给CPU芯片(3)，所述CPU芯片(3)还与地下声光报警器(6)相接且控制地下声光报警器(6)在出现异常情况时发出声光警报以提醒工作人员注意。2.按照权利要求1所述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述地面显示操作组件包括外壳(9-7)、显示屏(9-1)、地面数据存储器(9-2)、按钮(9-3)、通讯芯片(9-4)、地面声光报警器(9-5)和地面光端机(9-6)，所述显示屏(9-1)、按钮(9-3)、地面声光报警器(9-5)和地面光端机(9-6)均设置在外壳(9-7)的外壁上，所述地面数据存储器(9-2)和通讯芯片(9-4)均设置在外壳(9-7)内；所述地面光端机(9-6)通过光纤(10)与地下光端机(8)连接且地下光端机(8)将接收的气体组分分析结果信息传输给地面光端机(9-6)，所述地面光端机(9-6)与通讯芯片(9-4)连接且将接收的气体组分分析结果信息传输给通讯芯片(9-4)，所述通讯芯片(9-4)连接显示屏(9-1)和地面数据存储器(9-2)且将接收的气体组分分析结果信息存储在地面数据存储器(9-2)上并通过显示屏(9-1)显示气体组分分析结果，所述按钮(9-3)和地面声光报警器(9-5)均与通讯芯片(9-4)相接。3.按照权利要求1或2所述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述气路隔爆装置(1-1)为无电源自动抑爆装置。4.按照权利要求1或2所述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述红外线气体检测仪(2)的数量为多个，多个所述红外线气体检测仪(2)之间相并联。5.按照权利要求1或2所述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述地下光端机(8)和地面光端机(9-6)均为数据光端机。6.按照权利要求1或2所述的一种煤矿井下红外气体监测分析装置，其特征在于：所述采样泵(1-4)为微型真空泵。7.一种如权利要求2所述的煤矿井下红外气体监测分析装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、用户通过操作按钮(9-3)来启动采样泵(1-4)，并将启动信号发送给通讯芯片(9-4)，通讯芯片(9-4)接收到启动信号后，将该启动信号发送给地面光端机(9-6)；地面光端机(9-6)接收到启动信号后，将该启动信号发送给地下光端机(8)；地下光端机(8)接收到启动信号后，将该启动信号发送给数据通讯芯片(7)；数据通讯芯片(7)接收到启动信号后，控制采样泵(1-4)启动；步骤二、采样泵(1-4)开始对预抽及采样组件(1)进行抽真空处理，并利用产生的负压将煤矿井下检测气体依次抽入气路隔爆装置(1-1)、气体过滤器(1-2)和流量传感器(1-3)中；首先由气路隔爆装置(1-1)对检测气体进行防爆处理，防止气体在整个过程中发生爆炸；随后进入气体过滤器(1-2)中，对检测气体进行除尘处理，防止粉尘进入而导致束管堵塞；然后经过流量传感器(1-3)时，可以随时观测过滤后的气体流量，以了解气体采样情况；步骤三、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，殷雄，张亚平，苏俊凯，武睿萌，邓羽婷，王延秋，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61