一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本專利申請設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域，具體公開了一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)，包括位于分站的上位機(jī)、甲烷濃度傳感器；還包括設(shè)在井下的長巷道內(nèi)的井下監(jiān)測分析設(shè)備；所述井下監(jiān)測設(shè)備內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)接口、中心處理單元、警報器和能夠雙向通信的通信接口；所述甲烷濃度傳感器與所述數(shù)據(jù)接口連接；所述中心處理單元分別與數(shù)據(jù)接口、報警器和通信接口連接；所述中心處理單元經(jīng)由通信接口與所述上位機(jī)連接。通過在井下的直接預(yù)警，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)反饋緩慢，提醒滯后的問題。
【專利說明】
一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國煤礦安全事故中，很大一部分為瓦斯事故，瓦斯爆炸對設(shè)施以及人員造成的傷害極大。礦井中瓦斯的主要成分為甲烷(天然氣中50-97%的成分是甲烷)，瓦斯的爆炸需要同時滿足三個條件，即井中氧氣農(nóng)地在12%以上，甲烷濃度在5-15%的范圍之內(nèi)，有明火存在。
[0003]為了對瓦斯爆炸事故作出預(yù)警，國內(nèi)許多礦井已經(jīng)建立了甲烷濃度的監(jiān)測系統(tǒng)?，F(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)中，在井下設(shè)置多個分站，而井下的長巷道內(nèi)設(shè)置多個用于檢測瓦斯?jié)舛鹊膫鞲衅?分站與傳感器之間的甲烷信息，依靠專用電纜，采用模擬信號來傳輸;設(shè)在分站的計算機(jī)對甲烷信息進(jìn)行分析、處理或發(fā)出報警。這種井下監(jiān)測、分站預(yù)警的系統(tǒng)由于分站與傳感器之間的傳輸距離較遠(yuǎn)，上傳信息再回傳，傳輸線路較長，傳輸耗時較長，監(jiān)測分析結(jié)果反饋給井下作業(yè)人員時存在時間延遲，危險情況出現(xiàn)時對井下工作人員給出提醒的時間相對滯后，因而造成井下工作人員錯過采取應(yīng)對措施的最佳時機(jī)，往往造成不必要的人員損失。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型意在提供一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有系統(tǒng)反饋延遲，提醒滯后的問題。
[0005]本方案中的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，包括位于分站的上位機(jī)、甲烷濃度傳感器;還包括設(shè)在井下長巷道內(nèi)的井下監(jiān)測分析設(shè)備；
[0006]所述井下監(jiān)測設(shè)備內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)接口、中心處理單元、報警器和能夠雙向通信的通信接口；
[0007]所述甲烷濃度傳感器與所述數(shù)據(jù)接口連接；
[0008]所述中心處理單元分別與數(shù)據(jù)接口、報警器和通信接口連接；
[0009]所述中心處理單元經(jīng)由通信接口與所述上位機(jī)連接。
[0010]本方案的工作過程為:
[0011]甲烷濃度傳感器采集甲烷濃度信息，并以模擬信號的形式將甲烷濃度信息發(fā)送給井下監(jiān)測分析設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)接口 ；
[0012]該數(shù)據(jù)接口將該模擬信號發(fā)送給中心處理單元，中心處理單元將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并并加以處理，進(jìn)而與預(yù)先設(shè)定在數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊內(nèi)的甲烷濃度指標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。
[0013]—方面，中心處理單元可將比對結(jié)果數(shù)據(jù)處理為可以用于數(shù)據(jù)通信的形式，再將處理后結(jié)果數(shù)據(jù)通過通信接口發(fā)送給上位機(jī)；
[0014]另一方面，當(dāng)比對結(jié)果顯示有預(yù)警必要時，中心處理單元將比對結(jié)果處理為報警信息信號發(fā)送給警報器，該警報器根據(jù)接收到的報警信息信號發(fā)出警報。
[0015]所以，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0016]甲烷濃度信息分析與監(jiān)測可以由設(shè)在井下的井下監(jiān)測分析設(shè)備獨(dú)立完成，而不必經(jīng)過設(shè)于分站處的上位機(jī)的中轉(zhuǎn)，監(jiān)測分析結(jié)果可以及時的反饋給井下作業(yè)人員，并在危險情況出現(xiàn)時及時對井下工作人員進(jìn)行提醒，解決了現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)反饋延遲，提醒滯后的問題，保證了井下作業(yè)人員的人身安全；同時監(jiān)測結(jié)果用數(shù)據(jù)通信的方式發(fā)送至上位機(jī)，讓不在井下的人員依舊能夠及時知曉井下的監(jiān)測情況，從而做出應(yīng)對措施，進(jìn)一步保證了井下作業(yè)人員的人身安全。
[0017]進(jìn)一步，所述甲烷濃度傳感器的數(shù)量為三個；
[0018]這樣，可以通過將三個甲烷濃度傳感器設(shè)置在井下不同的位置方式，加大了單個井下監(jiān)測分析設(shè)備的預(yù)警面積。
[0019]進(jìn)一步，所述井下監(jiān)測分析設(shè)備還包括數(shù)據(jù)存儲器，該數(shù)據(jù)存儲器與所述中心處理單元間連接；
[0020]該數(shù)據(jù)存儲器可用于保存大量的數(shù)據(jù)，這樣，中心處理器可以每隔一段時間(如5秒，秒或10秒)采集一次甲烷濃度傳感器所采集到的甲烷濃度信息，一段時間內(nèi)采集到的甲烷濃度信息都存儲在該數(shù)據(jù)存儲器；
[0021]該數(shù)據(jù)存儲器還可用于發(fā)送這些數(shù)據(jù)給中心處理器。
[0022]中心處理器可以從數(shù)據(jù)存儲器得到較多的采樣值從而使得預(yù)警準(zhǔn)確率更高，減少誤判的概率。
[0023]進(jìn)一步，所述上位機(jī)設(shè)有用于通過通信接口對進(jìn)行井下監(jiān)測分析設(shè)備進(jìn)行各項參數(shù)設(shè)定的輸入設(shè)備；
[0024]這樣的模塊使得操作人員無需下到井下即可通過上位機(jī)對井下監(jiān)測分析設(shè)備所需的各項參數(shù)(如指標(biāo)參數(shù)、周期參數(shù)等)進(jìn)行設(shè)定操作。
[0025]進(jìn)一步，所述井下監(jiān)測分析設(shè)備上還設(shè)有鍵盤，該鍵盤與所述中心處理單元連接；
[0026]這樣，操作人員可以通過該鍵盤對井下監(jiān)測分析設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等操作，增加了井下監(jiān)測分析設(shè)備的操作模式，即使沒有上位機(jī)也可以進(jìn)行操作，適應(yīng)性更強(qiáng)。
[0027]進(jìn)一步，所述井下監(jiān)測分析設(shè)備上還設(shè)有液晶顯示屏，該液晶顯示屏與所述中心處理單元連接；
[0028]這樣，操作人員可以通過該液晶顯示屏直觀的查看井下監(jiān)測分析設(shè)備輸出的各類信息，方面了操作人員在井下的操作和監(jiān)控。液晶顯示屏體積小，減小了井下監(jiān)測分析設(shè)備總體的體積，節(jié)約了安裝空間。
[0029]進(jìn)一步，所述通信接口為無線RS485通信接口 ；
[0030]這樣井下監(jiān)測分析設(shè)備與上位機(jī)之間可以采用無線RS485通信方式，該方式具有抗干擾能力強(qiáng)的、通信距離遠(yuǎn)、無需布線的優(yōu)點(diǎn)，減小了安裝施工的難度，布局也更為靈活。
[0031]另一方面，可以借助RS485聯(lián)網(wǎng)實(shí)時通信的特點(diǎn)，當(dāng)某一個井下監(jiān)測分析設(shè)備檢測到有井下的甲烷濃度有報警必要時，其所在的監(jiān)測分析系統(tǒng)內(nèi)的每一個井下監(jiān)測分析設(shè)備都可借助RS485網(wǎng)絡(luò)快速獲得通知，并發(fā)出警報；
[0032]能得知警報的范圍不僅限于某個井下監(jiān)測分析設(shè)備周圍，而是擴(kuò)展到整個系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而保障了被系統(tǒng)所覆蓋的其他井下作業(yè)人員的安全。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實(shí)用新型監(jiān)測分析的系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖；
[0034]圖2為圖1中的井下監(jiān)測分析設(shè)備和甲烷濃度傳感器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面通過【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0036]本實(shí)施例監(jiān)測分析的系統(tǒng)基本如附圖1所示，包括上位機(jī)和多個井下監(jiān)測分析設(shè)備;井下監(jiān)測分析設(shè)備分布式設(shè)置，即在井下一定區(qū)域的長巷道內(nèi)均設(shè)一個井下監(jiān)測分析設(shè)備。
[0037]每個井下監(jiān)測分析設(shè)備通過其內(nèi)的數(shù)據(jù)接口連接有三個甲烷濃度傳感器，以提供足夠及時的預(yù)警；
[0038]如圖2所示，井下監(jiān)測分析設(shè)備封裝在一個機(jī)體上，其內(nèi)還設(shè)有中心處理單元、報警器、通信接口、數(shù)據(jù)儲存器、鍵盤和液晶顯示屏。
[0039]本實(shí)施例中的中心處理單元為MCU(單片機(jī))芯片，具體可以采用但不僅限于STM32F407微控制器芯片，根據(jù)其技術(shù)手冊可知，STM32F407微控制器芯片本身就整合有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和輸出處理模塊，可以直接購買使用，該芯片的制造商為意法半導(dǎo)體集團(tuán)，購買來源如深圳市南皇電子有限公司。
[0040]而數(shù)據(jù)儲存器內(nèi)的存儲媒介則可以是諸如SD卡一類的現(xiàn)有存儲媒介，該數(shù)據(jù)存儲器可用于保存大量的數(shù)據(jù);本實(shí)施例中MCU每5秒從甲烷濃度傳感器結(jié)接收一次甲烷濃度信息，而一段時間(本實(shí)施例內(nèi)設(shè)定為30天)內(nèi)的信息數(shù)據(jù)都保存在該數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，所述信息數(shù)據(jù)包括MCU所接收到的甲烷濃度信息數(shù)據(jù)。
[0041 ] 該數(shù)據(jù)存儲器，還可用于發(fā)送這些數(shù)據(jù)或者處理參數(shù)給M⑶。
[0042]MCU可以從數(shù)據(jù)存儲器得到較多的采樣值從而使得預(yù)警計算的準(zhǔn)確率更高，減少誤判的概率，同時該外設(shè)的數(shù)據(jù)存儲器還使得處理參數(shù)本身的數(shù)據(jù)量不受數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊本身的限制；
[0043]警報器采用了蜂鳴器，在某些實(shí)施例里，警報器還包括可以閃爍的警報燈用以提供視覺警報。
[0044]此處的通信接口則采用了無線RS485通信接口以降低系統(tǒng)布線的難度，提高布線的靈活性，同時也兼顧了抗干擾能力和較遠(yuǎn)的傳輸距離。
[0045]數(shù)據(jù)接口、報警器、通信接口、數(shù)據(jù)儲存器、鍵盤和液晶顯示屏又分別與M⑶芯片(連接在一起;而M⑶芯片又可以通過通信接口與上位機(jī)采用無線RS485通信方式雙向的交換數(shù)據(jù)。
[0046]工作工程:
[0047]甲烷濃度傳感器將采集到的甲烷濃度信息以模擬信號的形式發(fā)送給井下監(jiān)測分析設(shè)備內(nèi)的數(shù)據(jù)接口；
[0048]該數(shù)據(jù)接口將該模擬信號發(fā)送給M⑶。
[0049]MCU將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由于其還具備輸出處理功能，該信號被輸出處理成相應(yīng)數(shù)據(jù)形式后，發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲器保存起來；
[0050]在本實(shí)施例中，該數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)將保存最近30天內(nèi)所采集到的甲烷濃度信息數(shù)據(jù);而該數(shù)據(jù)存儲器還會發(fā)送最近一段時間(如5分鐘)內(nèi)的甲烷濃度信息數(shù)據(jù)給MCU;
[0051]MCU將得到的甲烷濃度信息數(shù)據(jù)用于與預(yù)先設(shè)定在數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊內(nèi)的甲烷濃度指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比對，數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊將得到該比對的比對結(jié)果；
[0052]一方面，M⑶可將對比結(jié)果處理為可以用于無線RS485通信的數(shù)據(jù)，再將處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通過無線RS485通信接口發(fā)送給上位機(jī)；
[0053]另一方面，當(dāng)比對結(jié)果顯示有預(yù)警必要時(如甲烷濃度信息數(shù)據(jù)大于指標(biāo)參數(shù))，MCU將比對結(jié)果處理為報警信息信號發(fā)送給警報器，該警報器根據(jù)接收到的報警信息信號可發(fā)警報信號。
[0054]此外，MCU還將包括比對結(jié)果在內(nèi)的一系列信息處理為可用于顯示的數(shù)據(jù)，并通過液晶顯示屏顯示出來，這些可顯示的信息中還包括了時間信息。
[0055]操作人員可通過上位機(jī)內(nèi)用于通過通信接口對進(jìn)行井下監(jiān)測分析設(shè)備進(jìn)行各項參數(shù)設(shè)定的輸入設(shè)備進(jìn)行任意一個井下預(yù)警設(shè)備的參數(shù)設(shè)定；
[0056]參數(shù)設(shè)定操作也可以通過設(shè)在井下監(jiān)測分析設(shè)備上的鍵盤進(jìn)行。
[0057]在本實(shí)施例中，甲烷濃度信息的分析與監(jiān)測可以由井下監(jiān)測分析設(shè)備獨(dú)立完成，通過獨(dú)立化分布式區(qū)域性監(jiān)測，解決單一總線長線路傳輸?shù)募夹g(shù)缺陷，監(jiān)測分析結(jié)果可以及時的反饋給井下作業(yè)人員，并在危險情況出現(xiàn)時及時對井下工作人員進(jìn)行提醒，解決了現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)反饋緩慢，提醒滯后的問題，保證了井下作業(yè)人員的人身安全;同時監(jiān)測結(jié)果用數(shù)據(jù)通信的方式發(fā)送至上位機(jī)，讓不在井下的人員依舊能夠及時知曉井下的監(jiān)測情況，從而做出應(yīng)對措施，進(jìn)一步保證了井下作業(yè)人員的人身安全。
[0058]而當(dāng)某一個井下監(jiān)測分析設(shè)備檢測到有井下的甲烷濃度有報警必要時，其所在的監(jiān)測分析系統(tǒng)內(nèi)的每一個井下監(jiān)測分析設(shè)備都會接收到通知，并發(fā)出警報;能得知警報的范圍不僅限于某個井下監(jiān)測分析設(shè)備周圍，而是擴(kuò)展到整個系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而保障了被系統(tǒng)所覆蓋的其他井下作業(yè)人員的安全。
[0059]以上所述的僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識在此未作過多描述，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉申請日或者優(yōu)先權(quán)日之前實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域所有的普通技術(shù)知識，能夠獲知該領(lǐng)域中所有的現(xiàn)有技術(shù)，并且具有應(yīng)用該日期之前常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段的能力，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在本申請給出的啟示下，結(jié)合自身能力完善并實(shí)施本方案，一些典型的公知結(jié)構(gòu)或者公知方法不應(yīng)當(dāng)成為所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)施本申請的障礙。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的【具體實(shí)施方式】等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種監(jiān)測分析的系統(tǒng)，包括位于分站的上位機(jī)、甲烷濃度傳感器，其特征在于:還包括設(shè)在井下的長巷道內(nèi)的井下監(jiān)測分析設(shè)備； 所述井下監(jiān)測設(shè)備內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)接口、中心處理單元、警報器和能夠雙向通信的通信接口； 所述甲烷濃度傳感器與所述數(shù)據(jù)接口連接； 所述中心處理單元分別與數(shù)據(jù)接口、報警器和通信接口連接； 所述中心處理單元經(jīng)由通信接口與所述上位機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述甲烷濃度傳感器的數(shù)量為三個。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述井下監(jiān)測分析設(shè)備還包括數(shù)據(jù)存儲器，該數(shù)據(jù)存儲器與所述中心處理單元連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)設(shè)有用于通過通信接口對進(jìn)行井下監(jiān)測分析設(shè)備進(jìn)行各項參數(shù)設(shè)定的輸入設(shè)備。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述井下監(jiān)測分析設(shè)備上還設(shè)有鍵盤，該鍵盤與所述中心處理單元連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述井下監(jiān)測分析設(shè)備上還設(shè)有液晶顯示屏，該液晶顯示屏與所述中心處理單元連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測分析的系統(tǒng)，其特征在于:所述通信接口為無線RS485通信接口。
【文檔編號】E21F17/18GK205638561SQ201620193130
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】董曉華, 董峻岐
【申請人】董曉華, 董峻岐