本實(shí)用新型涉礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

甲烷濃度的監(jiān)測(cè)是保證礦井下安全的重要參數(shù)之一。目前對(duì)甲烷濃度的監(jiān)測(cè)主要是靠人工監(jiān)測(cè)、無(wú)線電通信等。人工監(jiān)測(cè)非常耗費(fèi)人力、時(shí)間、物資，同時(shí)人工監(jiān)測(cè)也會(huì)出現(xiàn)很多誤差，而且在監(jiān)測(cè)的同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)人員的危害性也不可忽視。利用無(wú)線電通信能夠方便、靈活的傳輸數(shù)據(jù)，具有穩(wěn)定性高并且經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。但目前的無(wú)線電檢測(cè)方法通常精度不是很高，存在一定的誤差，由此也帶來(lái)了一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以使對(duì)礦井甲烷濃度的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)近距離傳輸，并且精度高，提高監(jiān)測(cè)效率。

本實(shí)用新型的礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接的監(jiān)控終端和主控終端，在監(jiān)控終端中包括與Zigbee發(fā)送芯片連接的MQ-4型的甲烷傳感器；主控終端中包括與所述Zigbee發(fā)送芯片無(wú)線通信、并連接有報(bào)警電路的Zigbee接收芯片；

所述的Zigbee發(fā)送芯片為通過(guò)信號(hào)輸入端口與傳感器連接的CC2530型芯片，并通過(guò)CC2530型芯片的信號(hào)收發(fā)端口連接天線；所述的Zigbee接收芯片為與Zigbee發(fā)送芯片對(duì)應(yīng)的并通過(guò)輸出端連接報(bào)警電路的CC2530型芯片。

所述的CC2530型芯片是集單片機(jī)、無(wú)線通信為一體的芯片，并且支持Zigbee協(xié)議。MQ-4型甲烷傳感器可以感應(yīng)到環(huán)境中存在可燃?xì)怏w，并使自身的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大，并將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，具有靈敏度高、成本低的特點(diǎn)。通過(guò)MQ-4型甲烷傳感器能夠精準(zhǔn)、快速的對(duì)礦井中的甲烷濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)通過(guò)Zigbee無(wú)線方式傳輸信號(hào)能夠有效保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，并且也避免了繁瑣的布線結(jié)構(gòu)。由于CC2530型芯片具有單片機(jī)的功能，因此可以對(duì)監(jiān)控終端檢測(cè)到的甲烷濃度進(jìn)行分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)濃度值超出預(yù)設(shè)的范圍后，便通過(guò)報(bào)警電路報(bào)警。其中報(bào)警電路可以采用常用的蜂鳴器等報(bào)警裝置。在CC2530型芯片中涉及到的分析和控制程序也可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)，非本實(shí)用新型的創(chuàng)新所在。

進(jìn)一步的，主控終端的Zigbee接收芯片通過(guò)接口轉(zhuǎn)換芯片中的USB接口連接上位機(jī)。上位機(jī)可以由電腦等設(shè)備構(gòu)成，可以人工通過(guò)上位機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)的甲烷濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，例如通過(guò)上位機(jī)設(shè)定好甲烷濃度的正常范圍，并實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的甲烷濃度監(jiān)測(cè)值，當(dāng)監(jiān)測(cè)的甲烷濃度超出設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)通過(guò)主控終端報(bào)警。還可以通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)查詢以前某一時(shí)刻的溫度甚至于整個(gè)過(guò)程中溫度在某一時(shí)間段的變化規(guī)律并預(yù)測(cè)將來(lái)某一時(shí)刻的甲烷濃度等。

優(yōu)選的，還可以通過(guò)所述上位機(jī)與手機(jī)、平板電腦、智能手表等移動(dòng)終端無(wú)線連接。通過(guò)移動(dòng)終端可以使監(jiān)管人員遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的對(duì)甲烷濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，及時(shí)處理異常情況，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)。

進(jìn)一步的，Zigbee發(fā)送芯片還連接有顯示模塊。通過(guò)顯示模塊可以將采集到的甲烷濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，方便觀察。

進(jìn)一步的，在Zigbee發(fā)送芯片中連接有兩個(gè)晶振，通過(guò)兩個(gè)晶振為系統(tǒng)提供基本時(shí)鐘信號(hào)。

本實(shí)用新型的礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)ΦV井中的甲烷濃度進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的監(jiān)控，并能夠?qū)⒈O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行傳輸，有效提高了甲烷濃度檢測(cè)的便利性和準(zhǔn)確性，同時(shí)也減少了設(shè)備資源的投入，減少了成本。

以下結(jié)合實(shí)施例的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為圖1中Zigbee發(fā)送芯片的連接示意圖。

圖3為圖1中接口轉(zhuǎn)換芯片的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示本實(shí)用新型的礦井甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有通過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接的監(jiān)控終端和主控終端。在監(jiān)控終端中包括與Zigbee發(fā)送芯片連接的MQ-4型的甲烷傳感器。Zigbee發(fā)送芯片還連接有顯示模塊，對(duì)檢測(cè)的甲烷數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。主控終端中包括與所述Zigbee發(fā)送芯片無(wú)線通信、并連接有報(bào)警電路的Zigbee接收芯片。

如圖2所示，所述的Zigbee發(fā)送芯片IC1為通過(guò)信號(hào)輸入端口P0～P2與所述MQ-4型的甲烷傳感器連接的CC2530型芯片，Zigbee發(fā)送芯片IC1通過(guò)電源端口VDD連接3.3V直流電源，并通過(guò)CC2530型芯片的信號(hào)收發(fā)端口RF_P，RF_N連接天線AN，用于發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)。在Zigbee發(fā)送芯片IC1中還連接有兩個(gè)晶振Y1，Y2，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘時(shí)序。所述的Zigbee接收芯片為與Zigbee發(fā)送芯片IC1對(duì)應(yīng)的并通過(guò)輸出端連接報(bào)警電路的CC2530型芯片。

如圖1至圖3所示，主控終端的Zigbee接收芯片通過(guò)接口轉(zhuǎn)換芯片U2中的USB接口連接上位機(jī)，并通過(guò)上位機(jī)與移動(dòng)終端無(wú)線連接。接口轉(zhuǎn)換芯片U2采用PL2303型的接口轉(zhuǎn)換器，可提供全雙工異步串行通信裝置與USB接口功能。在接口轉(zhuǎn)換芯片U2中設(shè)有提供時(shí)序的轉(zhuǎn)換芯片晶振Y3，并通過(guò)與Zigbee接收芯片相同標(biāo)記的端口與Zigbee接收芯片對(duì)應(yīng)連接。