一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统及其监测方法，所述的监测系统包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块。本发明专利技术通过对矿井下多个位置点安装监测装置，检测各个检测节点处瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，对矿井下各处的瓦斯气体进行实时监测，当瓦斯浓度值超过安全范围，则进行现场报警，并将检测的瓦斯数据上传给后台监控中心，实现远程监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿井瓦斯安全监测
，具体涉及一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统及其监测方法。
技术介绍
矿井中瓦斯的主要成分是甲烷，煤矿瓦斯监控系统大体可分为井下和井上两部分。其中，井下部分主要通过各种检测设备来采集井下的气体浓度、空气状况等数据，然后通过现场无线将数据传输到井上。井上则通过接收井下传来的数据并与更高一级主管部门的服务器连接。服务器上运行监控软件，上面有井下每一个传感器的标签，所显示的数据通过上传速度的改变而不断刷新。同时，监控软件还可以对这些数据进行汇总、处理、分析和存档，可以作为相关负责人员的重要依据。并且监控软件具有超标自动报警功能，当工作人员在发现超标报警信号后，会立即采取措施去现场排除故障。现有的井下瓦斯浓度监测手段中，采用的主要是基于催化燃烧式、电化学式和红外NDIR的传感器。其中，催化燃烧式的传感器由于长期的燃烧使得该类型的传感器寿命短，实际应用中一般只有半年，并且在高浓度甲烷环境下易中毒、产生误报，并且需要长期校准；电化学式传感器在监测甲烷的过程中，线性度很差，容易休眠，并且易受环境温度、湿度的影响，测量的准确性不高；红外NDIR传感器成本高，测量气体浓度的选择性不高，容易受其他干扰气体的影响，测量的是碳氢化合物的浓度，而并非甲烷气体的浓度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统及其监测方法，能够对煤矿井下的安全监测进行实时的监控和管理，对于防止矿井下瓦斯爆炸，保证人身和财产的安全具有重大的意义。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供了一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块，所述温度传感器、湿度传感器和所述控制集成模块集成封装于一外壳内，所述控制集成模块中集成有无线传输模块和报警模块，所述防尘过滤模块包裹于所述TDLAS传感器外侧，所述防尘过滤模块分别与所述温度传感器的输入端和所述湿度传感器的输入端连接，所述温度传感器的输出端和所述湿度传感器的输出端均与所述控制集成模块连接，所述控制集成模块与所述TDLAS传感器双向连接，所述TDLAS传感器通过所述排气模块与外界连通，所述控制集成模块通过无线传输模块与后台监控中心连接；所述防尘过滤模块，用于对矿井内的当前检测节点处的瓦斯气体进行过滤，并将过滤后的瓦斯气体输送至温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值，并传输给控制集成模块；所述湿度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的湿度值，并传输给控制集成模块；所述TDLAS传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值，并传输给控制集成模块；所述排气模块，用于将矿井内当前检测节点处的瓦斯气体排出到外界；所述控制集成模块，用于接收矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，判断矿井内瓦斯气体的温度值和湿度值是否在正常范围内，若在，则启动当前检测节点处的TDLAS传感器；还用于判断矿井内瓦斯气体的浓度值是否在安全范围内，若不在，则触发报警模块发出报警信号，同时还通过无线传输模块将当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、浓度值的判断结果以及当前检测节点的报警状态传输至后台监控中心；所述电源控制装置，与每一套监测装置连接，用于为每一套监测装置提供电源。本专利技术的有益效果为：通过对矿井下多个位置点安装监测装置，检测各个检测节点处瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，对矿井下各处的瓦斯气体进行实时监测，当瓦斯浓度值超过安全范围，则进行现场报警，并将检测的瓦斯数据上传给后台监控中心，实现远程监控。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进。进一步的，所述TDLAS传感器包括顺次连接的激光器、准直器、气体吸收池和TDLAS检验器，所述TDLAS检验器与所述控制集成模块相连接，所述气体吸收池中安装有反射镜组和光电探测器；所述TDLAS检验器驱动激光器产生第一功率的激光，经过准直器进行准直后入射气体吸收池，经过气体吸收池中的反射镜组多次来回反射后到达光电探测器，光电探测器接收到衰减后的第二功率的激光，并传输至TDLAS检验器，TDLAS检验器通过第二功率与第一功率的比值计算得到矿井内瓦斯气体的浓度值。所述进一步的有益效果为：通过TDLAS传感器能够准确检测矿井内瓦斯气体的浓度，在气体吸收池中安装由多个反射镜组成的反射镜组，增加激光在气体吸收池中的光程，从而增加对气体吸收池中瓦斯气体浓度值测量的精确度。进一步的，所述无线传输模块采用2G、3G、4G或GPRS无线网络。所述进一步的有益效果为：矿井内的每一个监测装置均通过无线网络与远程的后台监控中心连接，以实现对矿井的安全进行远程监控。进一步的，还包括数据库和管理平台；所述数据库，与后台监控中心连接，用于存储矿井内每一个检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值以及每一个检测节点处的报警状态和每一个检测节点位置；所述管理平台，用于显示矿井内每一个检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、报警状态以及报警点位置。所述进一步的有益效果为：矿井内的每一个检测节点处的瓦斯气体的相关信息均在远程进行存储和显示，并将矿井下的瓦斯报警点通过管理平台，使得负责人对井下的报警点实时响应，防止井下发生瓦斯泄漏，防范于未然。另一方面，本专利技术还提供了一种采用基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统进行瓦斯监测的方法，包括：S1、将采集的矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值和湿度值传输至控制集成模块；S2、控制集成模块判断当前检测节点处的瓦斯气体的温度值和湿度值是否在正常范围内，若在，启动当前检测节点处的TDLAS传感器；S3、TDLAS传感器检测当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值，并传输至控制集成模块；S4、控制集成模块判断矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值是否在安全范围内，若不在，则触发报警模块发出报警信号，同时还通过无线传输模块将当前监测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值的判断结果以及当前检测节点的报警状态传输至后台监控中心。本专利技术的有益效果为：通过对矿井下多个位置点安装监测装置，检测各个检测节点处瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，对矿井下各处的瓦斯气体进行实时监测，当瓦斯浓度值超过安全范围，则进行现场报警，并将检测的瓦斯数据上传给后台监控中心，实现远程监控。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进。进一步的，对矿井内每一个检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、报警状态以及矿井内的所有报警点位置进行显示，以便负责人对矿井下的报警点进行实时响应。所述进一步的有益效果为：矿井内的每一个检测节点处的瓦斯气体的相关信息均在远程进行存储和显示，并将矿井下的瓦斯报警点通过管理平台，使得负责人对井下的报警点实时响应，防止井下发生瓦斯泄漏，防范于未然。附图说明图1为本专利技术实施例1的一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统连接结构示意图；图2为TDLAS传感器的结构示意图；图3为本专利技术实施例2的一种采用基于TDLAS传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，其特征在于，包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块，所述温度传感器、湿度传感器和所述控制集成模块集成封装于一外壳内，所述控制集成模块中集成有无线传输模块和报警模块，所述防尘过滤模块包裹于所述TDLAS传感器外侧，所述防尘过滤模块分别与所述温度传感器的输入端和所述湿度传感器的输入端连接，所述温度传感器的输出端和所述湿度传感器的输出端均与所述控制集成模块连接，所述控制集成模块与所述TDLAS传感器双向连接，所述TDLAS传感器通过所述排气模块与外界连通，所述控制集成模块通过无线传输模块与后台监控中心连接；所述防尘过滤模块，用于对矿井内的当前检测节点处的瓦斯气体进行过滤，并将过滤后的瓦斯气体输送至温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值，并传输给控制集成模块；所述湿度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的湿度值，并传输给控制集成模块；所述TDLAS传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值，并传输给控制集成模块；所述排气模块，用于将矿井内当前检测节点处的瓦斯气体排出到外界；所述控制集成模块，用于接收矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，判断矿井内瓦斯气体的温度值和湿度值是否在正常范围内，若在，则启动当前检测节点处的TDLAS传感器；还用于判断矿井内瓦斯气体的浓度值是否在安全范围内，若不在，则触发报警模块发出报警信号，同时还通过无线传输模块将当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、浓度值的判断结果以及当前检测节点的报警状态传输至后台监控中心；所述电源控制装置，与每一套监测装置连接，用于为每一套监测装置提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，其特征在于，包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块，所述温度传感器、湿度传感器和所述控制集成模块集成封装于一外壳内，所述控制集成模块中集成有无线传输模块和报警模块，所述防尘过滤模块包裹于所述TDLAS传感器外侧，所述防尘过滤模块分别与所述温度传感器的输入端和所述湿度传感器的输入端连接，所述温度传感器的输出端和所述湿度传感器的输出端均与所述控制集成模块连接，所述控制集成模块与所述TDLAS传感器双向连接，所述TDLAS传感器通过所述排气模块与外界连通，所述控制集成模块通过无线传输模块与后台监控中心连接；所述防尘过滤模块，用于对矿井内的当前检测节点处的瓦斯气体进行过滤，并将过滤后的瓦斯气体输送至温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值，并传输给控制集成模块；所述湿度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的湿度值，并传输给控制集成模块；所述TDLAS传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值，并传输给控制集成模块；所述排气模块，用于将矿井内当前检测节点处的瓦斯气体排出到外界；所述控制集成模块，用于接收矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，判断矿井内瓦斯气体的温度值和湿度值是否在正常范围内，若在，则启动当前检测节点处的TDLAS传感器；还用于判断矿井内瓦斯气体的浓度值是否在安全范围内，若不在，则触发报警模块发出报警信号，同时还通过无线传输模块将当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、浓度值的判断结果以及当前检测节点的报警状态传输至后台监控中心；所述电源控制装置，与每一套监测装置连接，用于为每一套监测装置提供电源。2.如权利要求1所述的基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，其特征在于，所述TDLAS传感器包括顺次连接的激光器、准直器、气体吸收池和TDL...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志聪，胡学秋，李亮亮，张继华，武治国，张春萍，
申请(专利权)人：武汉新烽光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42