煤矿井下多气体检测装置及检测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多气体检测装置及检测方法，装置包括气体采集单元、检测单元、显示单元、传输储存供电单元；气体采集单元包括汽水分离器、本安型气泵、气体流量计、电磁阀，检测单元为多参数气体传感器，显示单元为液晶显示屏，传输储存供电单元为监控分站，气体通过汽水分离器、本安型气泵、气体流量计送达多参数气体传感器，由多参数气体传感器检测出气体浓度值后显示，多参数气体传感器检测出气体浓度值转化成数字信号，传输给监控分站再上传到地面中心站显示和储存；监控分站输出控制信号控制电磁阀，电磁阀控制本安型气泵的工作。本发明专利技术监测采空区各种气体浓度，数据可以在井下显示，也可以上传至地面中心站。

Multi-gas Detection Device and Detection Method in Coal Mine

The invention discloses a coal mine underground multi-gas detection device and detection method, which includes gas acquisition unit, detection unit, display unit, transmission and storage power supply unit; gas acquisition unit includes steam-water separator, intrinsically safe gas pump, gas flowmeter, solenoid valve, detection unit is multi-parameter gas sensor, display unit is liquid crystal display screen, transmission and storage power supply unit. The unit is a monitoring sub-station. The gas is delivered to the multi-parameter gas sensor through the steam-water separator, intrinsically safe gas pump and gas flowmeter. The gas concentration value is detected by the multi-parameter gas sensor and then displayed. The gas concentration value detected by the multi-parameter gas sensor is transformed into digital signal, which is transmitted to the monitoring sub-station and then uploaded to the ground central station for display and storage. No. 1 controls the solenoid valve, and the solenoid valve controls the work of the intrinsically safe air pump. The invention monitors the concentration of various gases in the goaf, and the data can be displayed downhole or uploaded to the ground central station.

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下多气体检测装置及检测方法
本专利技术涉及一种煤矿井下多气体检测装置及检测方法，属于煤矿监测设备

技术介绍
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。煤炭开采过程中会产生大量有害气体，包括CH4、CO、H2S、SO2、NOx等。H2S、SO2、Nox等气体含量较少，且易溶于水，经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。但是CH4、CO这两种气体含量多，且几乎不溶于水，属于易燃易爆气体，吸入CO后对人体危害极大。工作面及交通巷道一直都有通风系统在运行，有不断送入的新鲜空气以稀释这些有害气体，但是在煤矿的采空区内，封闭的环境中也在不断的产生有害气体，所以就需要及时的掌握这些有害气体的动态变化情况。因此，为了避免采空区内有害气体爆炸产生的生产事故，对其各种气体进行快速准确的监测显得尤为重要，对易燃易爆混合气体检测仪表的研究和开发也一直是业界关注的问题。现有技术的检测仪局限于对单个气体的检测，而且设备繁多，供电复杂。现有的单一气体检测技术，已无法满足日益增长的煤矿监测市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下多气体检测装置及检测方法，将采空区密闭墙打孔后抽出的环境气体，通过汽水分离器和气体流量计，送达多参数气体传感器的气室，由传感器检测出准确的气体浓度值后，在装置的显示屏上显示出来，同时也转化成数字信号，传输给监控分站或者工业以太网，最后上传到地面中心站显示和储存。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种煤矿井下多气体检测装置，包括气体采集单元1、检测单元2、显示单元3、传输储存供电单元4；所述气体采集单元1包括汽水分离器、本安型气泵、气体流量计、电磁阀，所述检测单元2为多参数气体传感器，所述显示单元3为液晶显示屏，所述传输储存供电单元4为监控分站，从采空区密闭墙打孔后抽出的环境气体，依次通过汽水分离器、本安型气泵、气体流量计，送达多参数气体传感器的气室，由多参数气体传感器检测出气体浓度值后，在液晶显示屏上显示，同时，多参数气体传感器检测出气体浓度值转化成数字信号，传输给监控分站再上传到地面中心站显示和储存；所述监控分站输出控制信号控制电磁阀，电磁阀控制本安型气泵的工作，所述监控分站为本安型气泵、多参数气体传感器供电。一种煤矿井下多气体检测方法，包括以下步骤：1)将红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件的模拟信号经ADC进行转换；2)将传感器信号用数字互补滤波器处理数据，数字互补滤波器输出值Dk为：Dk＝Dk-1*Q+Dt*(1-Q)；其中Dt是当前检测值，Dk-1是数字互补滤波器上一次的输出值，Dk是当前数字互补滤波器将要输出值，Q是滤波器参数，Q为0.35；3)进行数据拟合补偿，Ht＝Dk*f(x)，Ht是数据拟合补偿后输出值，f(x)是拟合函数，f(x)是指数函数，即f(x)＝xy，0.5＜x＜Dk，0.0001＜y＜0.01。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：前述煤矿井下多气体检测装置，其中电磁阀的型号为DFB-20/10Q，汽水分离器的型号为SLQ，本安型气泵的型号为FZD400，气体流量计的型号为LZB，流量参数为25-250ml/min。前述煤矿井下多气体检测装置，其中多参数气体传感器包括主控处理单元、红外遥控输入单元、信号处理单元、本安电源、红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件、12864液晶显示屏、RS485数字信号传输模块、控制信号输出单元、声光报警电器，所述RS485数字信号传输模块型号为ADM2483，所述红外CH4传感元件型号为：MSHia-p/HR/5/V/PCCH4A，电化学式O2传感元件型号为：40X-V，电化学式CO传感元件型号为：4CM，电化学式H2S传感元件型号为：H2S-B1；所述本安电源为主控处理单元、信号处理单元、红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件供电；所述红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件连接信号处理单元输入端，所述信号处理单元将信号过滤、放大后由输出端输送至主控处理单元，所述红外遥控输入单元与主控处理单元连接，输入遥控设置参数，所述主控处理单元与12864液晶显示屏、RS485数字信号传输模块、控制信号输出单元、声光报警电器连接，12864液晶显示屏显示多气体参数，RS485数字信号传输模块将多气体参数转换为RS485信号上传至监控分站，控制信号输出单元输出控制信号关闭危险电路，声光报警电器在气体参数超限时报警。前述煤矿井下多气体检测方法，其中步骤3)中，x取值为0.8，y取值0.005。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：实时或者定时监测采空区各种气体浓度，数据可以在井下显示，也可以上传至地面中心站，及时的掌握这些有害气体的动态变化情况，因而避免采空区内有害气体爆炸产生的生产事故。附图说明图1是本专利技术的煤矿井下多气体检测装置结构图；图2是本专利技术的多参数气体传感器结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，煤矿井下多气体检测装置包括气体采集单元1、检测单元2、显示单元3、传输储存供电单元4；所述气体采集单元1包括汽水分离器、本安型气泵、气体流量计、电磁阀，其中电磁阀的型号为DFB-20/10Q，汽水分离器的型号为SLQ，本安型气泵的型号为FZD400，气体流量计的型号为LZB，流量参数为25-250ml/min。所述检测单元2为多参数气体传感器，所述显示单元3为液晶显示屏，所述传输储存供电单元4为现有的煤矿井下用监控分站。通过在煤矿采空区密闭墙上钻孔抽气的方式，对被检测气体进行采集。具体的实施方式是，监控分站提供本安12V直流电源给本安型气泵工作，再由监控分站下发的数字脉冲编码控制信号，控制电磁阀打开和关断，从而控制本安型气泵的工作。当电磁阀打开的时候，气泵开始从采空区里面抽气，气体经过汽水分离器的过滤，液体就会被过滤到滤清上，而过滤后的气体受到气体流量计的流速限制，会匀速的被送达多参数气体传感器的检测气室。由多参数气体传感器检测出气体浓度值后，在液晶显示屏上显示，同时，多参数气体传感器检测出气体浓度值转化成数字信号，传输给监控分站再上传到地面中心站显示和储存。如图2所示，多参数气体传感器的具体实施例为：多参数气体传感器包括主控处理单元、红外遥控输入单元、信号处理单元、本安电源、红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件、12864液晶显示屏、RS485数字信号传输模块、控制信号输出单元、声光报警电器，所述主控处理单元可由ARM处理器构成，所述RS485数字信号传输模块型号为ADM2483，所述红外CH4传感元件型号为：MSHia-p/HR/5/V/PCCH4A，电化学式O2传感元件型号为：40X-V，电化学式CO传感元件型号为：4CM，电化学式H2S传感元件型号为：H2S-B1；所述本安电源为主控处理单元、信号处理单元、红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下多气体检测装置，其特征在于，包括气体采集单元、检测单元、显示单元、传输储存供电单元；所述气体采集单元包括汽水分离器、本安型气泵、气体流量计、电磁阀，所述检测单元为多参数气体传感器，所述显示单元为液晶显示屏，所述传输储存供电单元为监控分站，从采空区密闭墙打孔后抽出的环境气体，依次通过汽水分离器、本安型气泵、气体流量计，送达多参数气体传感器的气室，由多参数气体传感器检测出气体浓度值后，在液晶显示屏上显示，同时，多参数气体传感器检测出气体浓度值转化成数字信号，传输给监控分站再上传到地面中心站显示和储存；所述监控分站输出控制信号控制电磁阀，电磁阀控制本安型气泵的工作，所述监控分站为本安型气泵、多参数气体传感器供电。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下多气体检测装置，其特征在于，包括气体采集单元、检测单元、显示单元、传输储存供电单元；所述气体采集单元包括汽水分离器、本安型气泵、气体流量计、电磁阀，所述检测单元为多参数气体传感器，所述显示单元为液晶显示屏，所述传输储存供电单元为监控分站，从采空区密闭墙打孔后抽出的环境气体，依次通过汽水分离器、本安型气泵、气体流量计，送达多参数气体传感器的气室，由多参数气体传感器检测出气体浓度值后，在液晶显示屏上显示，同时，多参数气体传感器检测出气体浓度值转化成数字信号，传输给监控分站再上传到地面中心站显示和储存；所述监控分站输出控制信号控制电磁阀，电磁阀控制本安型气泵的工作，所述监控分站为本安型气泵、多参数气体传感器供电。2.如权利要求1所述的煤矿井下多气体检测装置，其特征在于，所述电磁阀的型号为DFB-20/10Q，汽水分离器的型号为SLQ，本安型气泵的型号为FZD400，气体流量计的型号为LZB，流量参数为25-250ml/min。3.如权利要求1或2所述的煤矿井下多气体检测装置，其特征在于，所述多参数气体传感器包括主控处理单元、红外遥控输入单元、信号处理单元、本安电源、红外CH4传感元件、电化学式O2传感元件、电化学式CO传感元件、电化学式H2S传感元件、12864液晶显示屏、RS485数字信号传输模块、控制信号输出单元、声光报警电器，所述RS485数字信号传输模块型号为ADM2483，所述红外CH4传感元件型号为：MSHia-p/HR/5/V/PCCH4A，电化学式O2传感元件型号为：40X-V，电化学式CO传感元件型号为：4CM，电化学式H2S传...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈代伟，贾柏青，钱正峰，
申请(专利权)人：镇江中煤电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32