專利名稱：巷道內瓦斯涌出量監測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及瓦斯涌出量監測領域，是一種監測巷道內瓦斯單位時間內涌出量的智能監測方法，屬于電子技術領域。
技術背景煤與瓦斯突出是煤礦生產過程中遇到的一種極其復雜的礦井瓦斯動力現象。在煤與瓦斯突出發生過程中，不僅可能在極短的時間內由煤體向巷道或采場內拋出大量煤粉，還會涌出大量瓦斯，造成嚴重的財產損失和人員傷亡。瓦斯的監測主要利用各種設備，實時的監測瓦斯濃度及涌出量以便及時采取措施。目前主要使用瓦斯濃度儀，當巷道內有大量瓦斯涌入時，可以檢測巷道內瓦斯濃度及其變化情況，結合已有的風速信息能夠計算瓦斯涌入量。由于瓦斯濃度和風速并非同時測得，所以這種方法會造成極大的誤差。瓦斯流量 計也有很多種類，有一種尾椎流量計是通過尾椎上的壓差傳感器監測壓差，然后輸入監測電路并得出流量值。還有一種渦街傳感器，旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，一定的流量范圍內旋渦分離頻率正比于管道內的平均流速，然后通過檢測輸出的頻率就可以知道流量的大小。有一種寬范圍瓦斯流量計，是用于檢測煤礦井下通風管道內瓦斯流量的一種流量計，其處理器模塊根據超聲波換能器輸入的脈沖信號、尾椎壓差檢測器輸入的尾椎壓差信號并結合管道管徑數據計算得出管道內瓦斯流量信號。上述瓦斯流量計是專門用于檢測礦井下通風管道內的瓦斯流量的流量計。總之，目前尚未見有用于監測巷道內瓦斯涌入量的有效方法，現有的監測瓦斯流量的技術或方法還存在各種不足。
發明內容針對上述問題，本實用新型旨在提供一種操作簡便、測量精度高，可以實時監測巷道內瓦斯流量和風速、并實時計算巷道內瓦斯涌出量的一種礦用瓦斯涌出量監測儀，該檢測儀尤其適用于當有突出或有大量瓦斯涌入時的實時監測及報警。本實用新型通過以下技術方案實現上述目的一種瓦斯涌出量監測儀，包括數據處理模塊、瓦斯濃度傳感器、風速傳感器、信號調理電路、A/D轉換器、數字鍵盤、液晶顯示器、上位計算機、報警電路；瓦斯濃度傳感器和風速傳感器得到的信號經過信號調理電路處理，然后經A/D轉換器轉換后輸入數據處理模塊，數據處理模塊輸入端連接數字鍵盤，數據處理模塊輸出端連接液晶顯示器，數據處理模塊輸出端連接報警電路，數據處理模塊與上位計算機相連；所述風速傳感器實時測量風速并將測得的風速實時轉化為對應的風速的模擬信號;所述瓦斯濃度傳感器用于獲得瓦斯濃度模擬信號；所述信號調理電路由信號放大電路和濾波電路組成，用于實現模擬信號的放大和濾波處理；所述A/D轉換器，用于將所述模擬信號轉換為對應的數字信號并輸入數據處理模塊；所述數字鍵盤，用于輸入巷道截面積；所述數據處理模塊，用于接收并存儲經過轉換的瓦斯濃度信號和風速信號、計算瓦斯涌出量、并同時輸出瓦斯涌出量與瓦斯濃度和風速；其中瓦斯涌出量Q的計算，是根據數字鍵盤輸入的巷道截面積S、瓦斯濃度G、風速V，利用計算式Q = GVS得到；所述液晶顯示器，用于顯示數據處理模塊輸出的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量信
肩、O作為本實用新型的進一步改進，瓦斯濃度傳感器、風速傳感器設置在監測儀主體內，瓦斯濃度傳感器探頭和風速傳感器探頭與傳感器主體之間通過信號線連接，探頭可以從監測儀主體伸出或縮進。作為本實用新型的進一步改進，所述數據處理模塊為MSP430系列單片機。作為本實用新型的進一步改進，所述瓦斯涌出量監測儀外殼由防爆隔爆材料制成。本實用新型巷道內瓦斯涌出量監測儀用于實時監測巷道內瓦斯流量，尤其適用于當有突出或有大量瓦斯涌入時的實時監測及報警。它通過瓦斯濃度傳感器和風速傳感器得到相應的瓦斯濃度信號和風速信號并送入信號調理電路調理，再經A/D轉換器轉換為數字信號后輸入數據處理模塊中，結合數字鍵盤輸入的巷道截面信息，就能計算出準確的瓦斯流量數據，數據處理模塊能夠存儲并同時輸出瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量信號。輸出端連接液晶顯示器，能夠同時實時的顯示瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量。所述數據處理模塊還與上位計算機相連，能夠得到瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量的變化曲線。相對于現有技術，本實用新型的有益效果是I.實現了瓦斯涌出量的實時監測，尤其適用于當有突出或有大量瓦斯涌入時的災難實時監測及報警。2.檢測精度較高所監測的瓦斯濃度和風速都是實時檢測值，不存在延時誤差，且瓦斯濃度信號和風速信號經過放大濾波處理，因此得到了更加精確和可靠的結果。3.查詢方便能夠同時輸出瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量信息，可以方便查詢瓦斯突出或瓦斯異常涌出后巷道內測點處的各項數據。4.通過上位計算機可以實時的顯示瓦斯涌出量變化曲線，有利于準確分析瓦斯突出后巷道內瓦斯涌出量的變化規律。

圖I為本實用新型巷道內瓦斯涌出量監測儀的結構示意框圖；圖2為本實用新型巷道內瓦斯涌出量監測儀的外觀示意圖。圖面說明
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1，實施例I 一種巷道內瓦斯涌出量監測儀，包括數據處理模塊1，內含MSP430系列單片機、存儲器和外圍電路，用于存儲并分析處理數據，根據公式Q = GVS和數字鍵盤6輸入的巷道截面信息計算得到瓦斯涌出量，并將瓦斯涌出量與瓦斯濃度和風速同時輸出，其中Q是瓦斯涌出量，G是瓦斯濃度，V是風速，S為巷道截面積。瓦斯濃度傳感器2，用于檢測瓦斯濃度信息。由放大電路和濾波電路組成的信號調理電路3，用于將瓦斯濃度傳感器2和風速傳感器4檢測到的瓦斯濃度信號和風速信號放大濾波處理。風速傳感器4，用于檢測風速信息。A/D轉換器5，用于將放大濾波后的模擬信號轉換為數字信號，并輸入數據處理模塊I。數字鍵盤6，用于將巷道截面信息輸入數據處理模塊I。上位計算機7，用于采集經數據處理模塊I分析處理后輸出的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量數據，并計算和顯示被測點的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量隨時間變化曲線。液晶顯示器8，用于顯示所述數據處理模塊I輸出的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量信息。參見圖2，實施例I瓦斯涌出量監測儀包括監測儀主體9和鍵盤輸入與液晶顯示部分10。瓦斯濃度傳感器2、風速傳感器4設置在監測儀主體內，瓦斯濃度傳感器探頭11和風速傳感器探頭12與傳感器主體之間通過信號線連接，兩個探頭可以從監測儀主體伸出或縮進，方便傳感器探頭在不同位置。瓦斯濃度傳感器探頭和風速傳感器探頭分別用于檢測瓦斯濃度和風速信息。瓦斯監測儀主體9上設計兩個按鈕13，可以將瓦斯濃度傳感器探 頭11和風速傳感器探頭12方便的伸出與縮回，以方便探頭的安放、檢測和防止在移動時破 壞探頭。鍵盤輸入與顯示部分10包括液晶顯示器8，數字鍵盤6。液晶顯示器8用來顯示瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量，數字鍵盤6用來輸入巷道截面信息。數據處理模塊I設置在監測儀主體9內，其通過數據線14與傳感器相連，通過數據線18與報警電路15相連，通過數據線17與上位計算機相連。16為隔爆裝置，起到保護探頭但不影響測量的作用。將儀器安裝在巷道內的合適位置，當巷道內有瓦斯涌出或發生瓦斯突出事件時，通過瓦斯濃度傳感器探頭11和風速傳感器探頭12測得相關數據，并將計算得到的瓦斯涌出量值與數據處理模塊I中存儲的瓦斯涌出量安全值上下限進行比較。瓦斯涌出量安全值上下限需要預先存儲，考慮到巷道內風速范圍是4m/s_8m/s,瓦斯濃度范圍是O. 8% -5%,綜合各種因素，設置黃燈亮時瓦斯涌出量范圍為6% S-20% S，其中S為巷道截面積。當測得的瓦斯涌出量超過安全值上限20% S，報警電路15顯示紅燈并報警；當測得的瓦斯涌出量低于安全值下限6% S，報警電路15顯示綠燈；當測得的瓦斯涌出量在安全值上下限之間，報警電路15顯示黃燈。報警產生后可以馬上通過上位計算機查看實時監測結果，以便于及時采取相關措施。巷道內無大量瓦斯時，同樣可以通過上位計算機得到的曲線研究其瓦斯涌出量變化規律。本實用新型的巷道內瓦斯涌出量監測儀解決了在巷道內瓦斯突出環境下瓦斯涌出量測量不及時和不準確的問題，監測結果更加快速、精確。能夠同時輸出瓦斯濃度、風速和瓦斯涌出量信息，方便查詢瓦斯突出后巷道內各測點的各項數據。可以實時的顯示瓦斯涌出量變化曲線，有利于準確分析巷道內瓦斯涌出量的變化規律。
權利要求1.一種瓦斯涌出量監測儀，其特征在于，包括數據處理模塊(I)、瓦斯濃度傳感器(2)、風速傳感器(4)、信號調理電路(3)、A/D轉換器(5)、數字鍵盤(6)、液晶顯示器(8)、上位計算機(7)、報警電路(15);瓦斯濃度傳感器(2)和風速傳感器(4)得到的信號經過信號調理電路(3)處理，然后經A/D轉換器(5)轉換后輸入數據處理模塊(I)，數據處理模塊(I)輸入端連接數字鍵盤￠)，數據處理模塊(I)輸出端連接液晶顯示器(8)，數據處理模塊(I)輸出端連接報警電路(15)，數據處理模塊(I)與上位計算機(7)相連； 所述風速傳感器(4)實時測量風速并將測得的風速實時轉化為對應的風速的模擬信號; 所述瓦斯濃度傳感器(2)用于獲得瓦斯濃度模擬信號； 所述信號調理電路(3)由信號放大電路和濾波電路組成，用于實現模擬信號的放大和濾波處理； 所述A/D轉換器(5)，用于將所述模擬信號轉換為對應的數字信號并輸入數據處理模塊⑴； 所述數字鍵盤出)，用于輸入巷道截面積； 所述數據處理模塊(I)，用于接收并存儲經過轉換的瓦斯濃度信號和風速信號、計算瓦斯涌出量、并同時輸出瓦斯涌出量與瓦斯濃度和風速；其中瓦斯涌出量Q的計算，是根據數字鍵盤輸入的巷道截面積S、瓦斯濃度G、風速V，利用計算式Q = GVS得到； 所述液晶顯示器(8)，用于顯示數據處理模塊(I)輸出的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量信息。
2.根據權利要求I所述的一種瓦斯涌出量監測儀，其特征在于，瓦斯濃度傳感器(2)、風速傳感器(4)設置在監測儀主體內，瓦斯濃度傳感器探頭(11)和風速傳感器探頭(12)與傳感器主體之間通過信號線(14)連接，探頭可以從監測儀主體(9)伸出或縮進。
3.根據權利要求I所述的一種瓦斯涌出量監測儀，其特征在于，所述數據處理模塊為MSP430系列單片機。
4.根據權利要求I所述的一種瓦斯涌出量監測儀，其特征在于，所述瓦斯涌出量監測儀外殼由防爆隔爆材料制成。
專利摘要本實用新型公開了一種瓦斯涌出量監測儀，主要包括數據處理模塊、瓦斯濃度傳感器、風速傳感器、信號調理電路、A/D轉換器、數字鍵盤、液晶顯示器、上位計算機。數據處理模塊接收并存儲經過轉換的瓦斯濃度信號和風速信號，計算得到瓦斯涌出量，將瓦斯涌出量與瓦斯濃度和風速同時輸出；數字鍵盤輸入巷道截面信息；信號調理電路將模擬信號放大濾波處理；A/D轉換器將模擬信號轉換為對應的數字信號；上位計算機用于采集經數據處理模塊分析處理后輸出的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量數據，經計算和處理后顯示被測點的風速、瓦斯濃度和瓦斯涌出量隨時間變化曲線。本實用新型有實時、快速、準確的優點，尤其適用于當有突出或有大量瓦斯涌入時的實時監測和報警。
文檔編號G01F1/00GK202614282SQ20122015450
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者程國強, 張從崗, 譚云亮, 田靜萍, 張玉萍 申請人:山東科技大學