一種便攜式激光甲烷檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種便攜式激光甲烷檢測裝置及其檢測方法，包括用于溫濕度與甲烷濃度采集的數(shù)據(jù)采集模塊、ARM處理器和用于顯示數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的人機交互模塊，所述ARM處理器上連接有數(shù)據(jù)采集模塊和人機交互模塊。本實用新型采用嵌入式ARM處理器，通過數(shù)據(jù)采集模塊對甲烷濃度及溫濕度數(shù)據(jù)的采集，ARM處理器實現(xiàn)了響應速度更快，測量誤差小，抗干擾能力強，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精度和監(jiān)控的安全性，避免事故的發(fā)生概率，能夠實現(xiàn)有效解決了現(xiàn)有技術中采集數(shù)據(jù)誤差大、相應速度慢以及抗干擾能力差造成的安全性低和事故發(fā)生概率高的問題，本實用新型還具有結構簡單、價格便宜和控制方便快捷的特點，通過模糊推理算法獲得甲烷變化率實現(xiàn)危險系數(shù)的計算，讓預報險情更加科學和合理。
【專利說明】
-種便攜式激光甲燒檢測裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于礦井環(huán)境安全檢測領域，具體設及一種便攜式激光甲燒檢測裝 置。
【背景技術】
[0002] 我國是世界上最大的煤炭生產和消費國，也是世界上少數(shù)幾個W煤為主要能源的 國家之一。在煤炭開采過程中，有多種有害氣體共存于煤層，如CH4、C0等。CH4、C0含量多，且 難溶于水，又屬于易燃易爆氣體，瓦斯?jié)舛冗_到爆炸極限，在有足夠的氧氣和一定溫度的引 燃火源時，就會發(fā)生瓦斯爆炸，給煤礦開采者的生命安全帶來了隱患。
[0003] 目前，我國煤礦井下所用氣體檢測儀W單參數(shù)檢測儀為主，使用不方便，并且檢測 時，檢測響應速度慢、檢測誤差大、抗干擾能力弱、智能化程度不高、運行速度慢、實時性圖 形化不強等問題，大大影響了數(shù)據(jù)采集的精度，礦下安全性監(jiān)測差，事故發(fā)生概率高，并且 只能夠檢測損失甲燒濃度來判斷危險性，針對當甲燒濃度暫處于較低危險濃度但正W較快 速度逼近較高危險狀態(tài)時，而傳統(tǒng)儀器無法解決運個問題，因而往往造成誤報漏報，測試不 科學不合理，另外，傳統(tǒng)檢測儀的顯示結果為濃度數(shù)據(jù)，往往難于直觀地反映氣體的危險情 況，特別是對非專業(yè)人員。

【發(fā)明內容】

[0004] 本實用新型要解決的技術問題是:提供一種便攜式激光甲燒檢測裝置，更加精確、 快速、穩(wěn)定，采集精度更高，安全性監(jiān)測更好，事故發(fā)生率大大降低，W解決現(xiàn)有技術中存在 的問題。
[0005] 本實用新型采取的技術方案為:一種便攜式激光甲燒檢測裝置，包括用于溫濕度 與甲燒濃度采集的數(shù)據(jù)采集模塊、ARM處理器和用于顯示數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的人機交互模塊， 所述ARM處理器上連接有數(shù)據(jù)采集模塊和人機交互模塊。
[0006] 優(yōu)選的，上述ARM處理器通過無線通信模塊連接到監(jiān)控終端，通過監(jiān)控終端監(jiān)測甲 燒的分布情況，能夠及時作出安全布置和安全策略，提高監(jiān)控的安全性。
[0007] 優(yōu)選的，上述數(shù)據(jù)采集模塊包括51單片機忍片及51單片機連接溫濕度傳感器和激 光甲燒傳感器，通過單片機連接，只需串口驅動，控制和安裝更方便。
[000引優(yōu)選的，上述ARM處理器連接有聲光報警裝置和振動提示裝置，聲光報警裝置包括 警示燈和鳳鳴器或卿趴，當甲燒濃度及溫濕度超過設定閥值時，聲光報警裝置就會發(fā)出聲 光提醒，大大提高安全性和及時性，減少事故發(fā)生，當?shù)V井下噪音大、粉塵濃W及可視度低 的惡劣環(huán)境下，聲光報警裝置警示效果差，振動提示裝置加裝解決了該問題。
[0009] 優(yōu)選的，上述ARM處理器連接有用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊可W 存儲檢測的數(shù)據(jù)，W備后續(xù)查詢和使用分析。
[0010] 優(yōu)選的，上述ARM處理器采用S3C2440忍片。
[0011] 優(yōu)選的，上述人機交互模塊采用觸控屏，觸控屏顯示和設定參數(shù)方便，結構緊湊， 設備攜帶更方便。
[0012] 優(yōu)選的，上述無線通信模塊采用3G/4G無線模塊，傳輸數(shù)據(jù)可靠快速，出現(xiàn)危情處 理及時，4G數(shù)據(jù)通信的上傳速度能達到20Mbps，并能夠在D化和有線電視調制解調器沒有覆 蓋的地方部署，覆蓋面更廣。
[0013] 本實用新型的有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用嵌入式ARM處理器，通 過數(shù)據(jù)采集模塊對甲燒濃度及溫濕度數(shù)據(jù)的采集，ARM處理器實現(xiàn)了響應速度更快，測量誤 差小，抗干擾能力強，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精度和監(jiān)控的安全性，避免事故的發(fā)生概率， 能夠實現(xiàn)有效解決了現(xiàn)有技術中采集數(shù)據(jù)誤差大、相應速度慢W及抗干擾能力差造成的安 全性低和事故發(fā)生概率高的問題，本實用新型還具有結構簡單、價格便宜和控制方便快捷 的特點，并且模糊推理算法來計算甲燒濃度的變化率來推斷的危險系數(shù)更加科學更加合 理，大大將低了事故發(fā)生概率，對礦下工人的安全提供更有力的保障有效解決了現(xiàn)有檢測 方法中預報危險系數(shù)的不合理和不科學性。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的控制結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖及具體的實施例對實用新型進行進一步介紹。
[0016] 如附圖1所示，一種便攜式激光甲燒檢測裝置，包括用于溫濕度與甲燒濃度采集的 數(shù)據(jù)采集模塊、ARM處理器和用于顯示數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的人機交互模塊，所述ARM處理器上 連接有數(shù)據(jù)采集模塊和人機交互模塊，控制器還連接有電源模塊，電源模塊包括蓄電池和 蓄電池連接的充電模塊，避免礦下蓄電池電量用完造成的無法檢測，通過充電模塊就可W 在礦井下直接充電，省時省力，整體裝置集成到一個殼體內，形成一個便攜式的檢測裝置。
[0017] 上述ARM處理器通過無線通信模塊連接到監(jiān)控終端，通過監(jiān)控終端監(jiān)測甲燒的分 布情況，能夠及時作出安全布置和安全策略，提高監(jiān)控的安全性。
[0018] 上述數(shù)據(jù)采集模塊包括51單片機忍片及51單片機連接溫濕度傳感器和激光甲燒 傳感器，通過單片機連接，只需串口驅動，控制和安裝更方便。
[0019] 上述ARM處理器連接有聲光報警裝置和振動提示裝置，聲光報警裝置包括警示燈 和鳳鳴器或卿趴，當甲燒濃度及溫濕度超過設定閥值時，聲光報警裝置就會發(fā)出聲光提醒， 大大提高安全性和及時性，減少事故發(fā)生，當?shù)V井下噪音大、粉塵濃W及可視度低的惡劣環(huán) 境下，聲光報警裝置警示效果差，振動提示裝置加裝解決了該問題。
[0020] 上述ARM處理器連接有用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊可W存儲檢 測的數(shù)據(jù)，W備后續(xù)查詢和使用分析。
[0021] 上述ARM處理器采用S3C2440忍片。
[0022] 上述人機交互模塊采用觸控屏，觸控屏顯示和設定參數(shù)方便，結構緊湊，設備攜帶 更方便。
[0023] 上述無線通信模塊采用3G/4G無線模塊，傳輸數(shù)據(jù)可靠快速，出現(xiàn)危情處理及時。
[0024] 使用原理:首先進行信號采集，通過溫濕度傳感器和激光甲燒傳感器將礦井環(huán)境 的溫濕度和甲燒濃度W電壓/電流信號的形式發(fā)送給51單片機，51單片機經過信號處理，再 將數(shù)據(jù)發(fā)送到S3C2440忍片進行進一步分析處理，使用模糊推理算法作為甲燒濃度分析算 法，將采集到的信號采用模糊推理算法進行分析處理，得出甲燒濃度的變化率，進而計算遇 火爆炸的危險系數(shù)，當危險系數(shù)較高時，發(fā)出報警信號。經過分析處理后得出的當前甲燒濃 度、甲燒濃度變化率、危險系數(shù)、當前溫濕度等信息通過觸摸屏W直觀的方式顯示出來。同 時運些數(shù)據(jù)信息會保存在數(shù)據(jù)存儲模塊，在觸摸屏上手動開啟無線功能后可W將運些數(shù)據(jù) 信息通過3G/4G模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控終端手機或電腦中。
[0025] 實施例2:-種便攜式激光甲燒檢測裝置的檢測方法，該方法包括W下步驟:首先， 通過便攜式激光甲燒檢測裝置上的激光甲燒傳感器將礦井環(huán)境中的甲燒濃度W電壓/電流 信號的形式發(fā)送給AM處理器;其次，ARM處理器將獲得的電壓/電流信號進行處理得到甲燒 濃度W及采集時間點存儲自身存儲模塊，ARM處理器定時讀取數(shù)據(jù)存儲模塊的甲燒濃度和 采集時間點采用模糊推理算法計算甲燒濃度的變化率，進而計算遇火爆炸的危險系數(shù)。
[0026] 模糊推理算法來計算甲燒濃度的變化率來推斷的危險系數(shù)更加科學更加合理，大 大將低了事故發(fā)生概率，對礦下工人的安全提供更有力的保障有效解決了現(xiàn)有檢測方法中 預報危險系數(shù)的不合理和不科學性。
[0027] 采用ARM處理器來計算，響應速度快，處理快速，大大提高檢測精度和數(shù)據(jù)可靠性。
[0028] 激光甲燒傳感器的具有很高的檢測精度與響應速度，如表1所示。
[0029] 表1激光甲燒傳感器和催化燃燒甲燒傳感器的憂缺點
[0030]
[0031] 本實用新型具有更科學合理的濃度危險情況反映和報警方式，甲燒氣體濃度檢測 裝置應用非常廣泛，傳統(tǒng)裝置多采用設置報警口限的方法，濃度低于口限值時不報警，達到 或高于口限時報警。但事實證明，當甲燒濃度暫處于較低危險濃度但正W較快速度逼近較 高危險狀態(tài)時，危險程度更應該被合理地歸為較高危險狀態(tài)，而傳統(tǒng)儀器無法解決運個問 題，因而往往造成誤報漏報，另外，傳統(tǒng)檢測儀的顯示結果為濃度數(shù)據(jù)，往往難于直觀地反 映氣體的危險情況，特別是對非專業(yè)人員。
[0032] 模糊推理算法的引入，為克服運些缺點提供了可行途徑。本實用新型運用模糊推 理算法預測危險系數(shù)能夠準確高效地檢測甲燒混合氣體的濃度和濃度變化率，進而計算遇 火爆炸的危險系數(shù)，并W顯意方式同時向用戶提供濃度-變化率和危險系數(shù)，很好地拓展了 儀器功能，顯著提高了檢測可靠性。同時大大增強了顯示直觀性，拓寬了儀器的適用范圍， 對工礦、氣站等甲燒集中地的安全生產與運營有著極其重要的作用。
[0033] 另外，事實證明傳統(tǒng)的聲光報警方式在礦井下的惡劣環(huán)境中（噪音大、粉塵濃，可 視度低等)并不能起到很好的警示作用，在本實用新型中加入振動提示裝置。
[0034] W上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型掲露的技術范圍內，可輕易想到變化 或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內，因此，本實用新型的保護范圍應W所述權 利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1. 一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:包括用于溫濕度與甲烷濃度采集的數(shù) 據(jù)采集模塊、ARM處理器和用于顯示數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)的人機交互模塊，所述ARM處理器上連 接有數(shù)據(jù)采集模塊和人機交互模塊。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述ARM處理器 通過無線通信模塊連接到監(jiān)控終端。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模 塊包括51單片機芯片及51單片機連接激光甲烷傳感器。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述ARM處理器 連接有聲光報警裝置和振動提示裝置。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述ARM處理器 連接有用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲模塊。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述人機交互模 塊采用觸控屏。7. 根據(jù)權利要求2所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述無線通信模 塊采用3G/4G無線模塊。8. 根據(jù)權利要求1所述的一種便攜式激光甲烷檢測裝置，其特征在于:所述ARM處理器 采用S3C2440芯片。
【文檔編號】G01D21/02GK205484008SQ201620243547
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】廖嘉寶, 李捍東, 朱盈盈, 李夢紅
【申請人】貴州大學