專利名稱：巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及瓦斯涌出量監(jiān)測領(lǐng)域，是一種監(jiān)測巷道內(nèi)瓦斯單位時間內(nèi)涌出量的智能監(jiān)測方法，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)過程中遇到的一種極其復(fù)雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象。在煤與瓦斯突出發(fā)生過程中，不僅可能在極短的時間內(nèi)由煤體向巷道或采場內(nèi)拋出大量煤粉，還會涌出大量瓦斯，造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡。瓦斯的監(jiān)測主要利用各種設(shè)備，實(shí)時的監(jiān)測瓦斯?jié)舛燃坝砍隽恳员慵皶r采取措施。目前主要使用瓦斯?jié)舛葍x，當(dāng)巷道內(nèi)有大量 瓦斯涌入時，可以檢測巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛燃捌渥兓闆r，結(jié)合已有的風(fēng)速信息能夠計算瓦斯涌入量。由于瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)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(jiān)測壓差，然后輸入監(jiān)測電路并得出流量值。還有一種渦街傳感器，旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，一定的流量范圍內(nèi)旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)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(fēng)管道內(nèi)瓦斯流量的一種流量計，其處理器模塊根據(jù)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(jié)合管道管徑數(shù)據(jù)計算得出管道內(nèi)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(fēng)管道內(nèi)的瓦斯流量的流量計。總之，目前尚未見有用于監(jiān)測巷道內(nèi)瓦斯涌入量的有效方法，現(xiàn)有的監(jiān)測瓦斯流量的技術(shù)或方法還存在各種不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種操作簡便、測量精度高，可以實(shí)時監(jiān)測巷道內(nèi)瓦斯流量和風(fēng)速、并實(shí)時計算巷道內(nèi)瓦斯涌出量的一種礦用瓦斯涌出量監(jiān)測儀，該檢測儀尤其適用于當(dāng)有突出或有大量瓦斯涌入時的實(shí)時監(jiān)測及報警。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，包括數(shù)據(jù)處理模塊、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風(fēng)速傳感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字鍵盤、液晶顯示器、上位計算機(jī)、報警電路；瓦斯?jié)舛葌鞲衅骱惋L(fēng)速傳感器得到的信號經(jīng)過信號調(diào)理電路處理，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊輸入端連接數(shù)字鍵盤，數(shù)據(jù)處理模塊輸出端連接液晶顯示器，數(shù)據(jù)處理模塊輸出端連接報警電路，數(shù)據(jù)處理模塊與上位計算機(jī)相連；所述風(fēng)速傳感器實(shí)時測量風(fēng)速并將測得的風(fēng)速實(shí)時轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的風(fēng)速的模擬信號;所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅饔糜讷@得瓦斯?jié)舛饶M信號；所述信號調(diào)理電路由信號放大電路和濾波電路組成，用于實(shí)現(xiàn)模擬信號的放大和濾波處理；所述A/D轉(zhuǎn)換器，用于將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號并輸入數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)字鍵盤，用于輸入巷道截面積；所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于接收并存儲經(jīng)過轉(zhuǎn)換的瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號、計算瓦斯涌出量、并同時輸出瓦斯涌出量與瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速；其中瓦斯涌出量Q的計算，是根據(jù)數(shù)字鍵盤輸入的巷道截面積S、瓦斯?jié)舛菺、風(fēng)速V，利用計算式Q = GVS得到；所述數(shù)據(jù)處理模塊中存儲瓦斯涌出量的安全值，當(dāng)測得的瓦斯涌出量超過安全值范圍，報警電路顯示紅燈并報警，當(dāng)測得的瓦斯涌出量在安全值附近，報警電路顯示黃燈，當(dāng)測得的瓦斯涌出量低于安全值，報警電路顯示綠燈； 所述液晶顯示器，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽啃?br> 肩、O作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風(fēng)速傳感器設(shè)置在監(jiān)測儀主體內(nèi)，瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^和風(fēng)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(jiān)測儀主體伸出或縮進(jìn)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機(jī)為MSP430系列單片機(jī)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述液晶顯示器可以多行同時顯示。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述上位計算機(jī)，用于采集經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊分析處理后輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繑?shù)據(jù)，經(jīng)計算和處理后顯示被測點(diǎn)的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽侩S時間變化曲線。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述瓦斯涌出量監(jiān)測儀外殼由防爆隔爆材料制成。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，瓦斯涌出量安全值上下限需要預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)模塊中，設(shè)置黃燈亮?xí)r瓦斯涌出量范圍為6% S — 20 %S，其中S為巷道截面積，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸錾舷?0% S時亮紅燈并報警，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀谙孪?% S時亮綠燈表示安全。本發(fā)明巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀用于實(shí)時監(jiān)測巷道內(nèi)瓦斯流量，尤其適用于當(dāng)有突出或有大量瓦斯涌入時的實(shí)時監(jiān)測及報警。它通過瓦斯?jié)舛葌鞲衅骱惋L(fēng)速傳感器得到相應(yīng)的瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號并送入信號調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入數(shù)據(jù)處理模塊中，結(jié)合數(shù)字鍵盤輸入的巷道截面信息，就能計算出準(zhǔn)確的瓦斯流量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊能夠存儲并同時輸出瓦斯?jié)舛取L(fēng)速和瓦斯涌出量信號。輸出端連接液晶顯示器，能夠同時實(shí)時的顯示瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速和瓦斯涌出量。所述數(shù)據(jù)處理模塊還與上位計算機(jī)相連，能夠得到瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速和瓦斯涌出量的變化曲線。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是I.實(shí)現(xiàn)了瓦斯涌出量的實(shí)時監(jiān)測，尤其適用于當(dāng)有突出或有大量瓦斯涌入時的災(zāi)難實(shí)時監(jiān)測及報警。2.檢測精度較高所監(jiān)測的瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速都是實(shí)時檢測值，不存在延時誤差，且瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號經(jīng)過放大濾波處理，因此得到了更加精確和可靠的結(jié)果。3.查詢方便能夠同時輸出瓦斯?jié)舛?、風(fēng)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(nèi)測點(diǎn)處的各項數(shù)據(jù)。4.通過上位計算機(jī)可以實(shí)時的顯示瓦斯涌出量變化曲線，有利于準(zhǔn)確分析瓦斯突出后巷道內(nèi)瓦斯涌出量的變化規(guī)律。


圖I為本發(fā)明巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為本發(fā)明巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀的外觀示意圖。圖面說明
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施 例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1，實(shí)施例I 一種巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀，包括數(shù)據(jù)處理模塊1，內(nèi)含MSP430系列單片機(jī)、存儲器和外圍電路，用于存儲并分析處理數(shù)據(jù)，根據(jù)公式Q = GVS和數(shù)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?jié)舛群惋L(fēng)速同時輸出，其中Q是瓦斯涌出量，G是瓦斯?jié)舛龋琕是風(fēng)速，S為巷道截面積。瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，用于檢測瓦斯?jié)舛刃畔?。由放大電路和濾波電路組成的信號調(diào)理電路3，用于將瓦斯?jié)舛葌鞲衅?和風(fēng)速傳感器4檢測到的瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號放大濾波處理。風(fēng)速傳感器4，用于檢測風(fēng)速信息。A/D轉(zhuǎn)換器5，用于將放大濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入數(shù)據(jù)處理模塊I。數(shù)字鍵盤6，用于將巷道截面信息輸入數(shù)據(jù)處理模塊I。上位計算機(jī)7，用于采集經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊I分析處理后輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繑?shù)據(jù)，并計算和顯示被測點(diǎn)的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽侩S時間變化曲線。液晶顯示器8，用于顯示所述數(shù)據(jù)處理模塊I輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽啃畔?。參見圖2，實(shí)施例I瓦斯涌出量監(jiān)測儀包括監(jiān)測儀主體9和鍵盤輸入與液晶顯示部分10。瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風(fēng)速傳感器4設(shè)置在監(jiān)測儀主體內(nèi)，瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^11和風(fēng)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(jiān)測儀主體伸出或縮進(jìn)，方便傳感器探頭在不同位置。瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^和風(fēng)速傳感器探頭分別用于檢測瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速信息。瓦斯監(jiān)測儀主體9上設(shè)計兩個按鈕13，可以將瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^11和風(fēng)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(shù)字鍵盤6。液晶顯示器8用來顯示瓦斯?jié)舛取L(fēng)速和瓦斯涌出量，數(shù)字鍵盤6用來輸入巷道截面信息。數(shù)據(jù)處理模塊I設(shè)置在監(jiān)測儀主體9內(nèi)，其通過數(shù)據(jù)線14與傳感器相連，通過數(shù)據(jù)線18與報警電路15相連，通過數(shù)據(jù)線17與上位計算機(jī)相連。16為隔爆裝置，起到保護(hù)探頭但不影響測量的作用。將儀器安裝在巷道內(nèi)的合適位置，當(dāng)巷道內(nèi)有瓦斯涌出或發(fā)生瓦斯突出事件時，通過瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^11和風(fēng)速傳感器探頭12測得相關(guān)數(shù)據(jù)，并將計算得到的瓦斯涌出量值與數(shù)據(jù)處理模塊I中存儲的瓦斯涌出量安全值上下限進(jìn)行比較。瓦斯涌出量安全值上下限需要預(yù)先存儲，考慮到巷道內(nèi)風(fēng)速范圍是4m/s_8m/s,瓦斯?jié)舛确秶?. 8% -5%,綜合各種因素，設(shè)置黃燈亮?xí)r瓦斯涌出量范圍為6% S-20% S，其中S為巷道截面積。當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(chǎn)生后可以馬上通過上位計算機(jī)查看實(shí)時監(jiān)測結(jié)果，以便于及時采取相關(guān)措施。巷道內(nèi)無大量瓦斯時，同樣可以通過上位計算機(jī)得到的曲線研究其瓦斯涌出量變化規(guī)律。本發(fā)明的巷道內(nèi)瓦斯涌出量監(jiān)測儀解決了在巷道內(nèi)瓦斯突出環(huán)境下瓦斯涌出量測量不及時和不準(zhǔn)確的問題， 監(jiān)測結(jié)果更加快速、精確。能夠同時輸出瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速和瓦斯涌出量信息，方便查詢瓦斯突出后巷道內(nèi)各測點(diǎn)的各項數(shù)據(jù)?？梢詫?shí)時的顯示瓦斯涌出量變化曲線，有利于準(zhǔn)確分析巷道內(nèi)瓦斯涌出量的變化規(guī)律。
權(quán)利要求
1.一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，包括數(shù)據(jù)處理模塊(I)、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?2)、風(fēng)速傳感器(4)、信號調(diào)理電路(3)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、數(shù)字鍵盤(6)、液晶顯示器(8)、上位計算機(jī)(7)、報警電路(15);瓦斯?jié)舛葌鞲衅?2)和風(fēng)速傳感器(4)得到的信號經(jīng)過信號調(diào)理電路(3)處理，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(5)轉(zhuǎn)換后輸入數(shù)據(jù)處理模塊(I)，數(shù)據(jù)處理模塊(I)輸入端連接數(shù)字鍵盤￠)，數(shù)據(jù)處理模塊(I)輸出端連接液晶顯示器(8)，數(shù)據(jù)處理模塊(I)輸出端連接報警電路(15)，數(shù)據(jù)處理模塊(I)與上位計算機(jī)(7)相連； 所述風(fēng)速傳感器(4)實(shí)時測量風(fēng)速并將測得的風(fēng)速實(shí)時轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的風(fēng)速的模擬信號; 所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅?2)用于獲得瓦斯?jié)舛饶M信號； 所述信號調(diào)理電路(3)由信號放大電路和濾波電路組成，用于實(shí)現(xiàn)模擬信號的放大和濾波處理； 所述A/D轉(zhuǎn)換器(5)，用于將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號并輸入數(shù)據(jù)處理模塊⑴； 所述數(shù)字鍵盤出)，用于輸入巷道截面積； 所述數(shù)據(jù)處理模塊(I)，用于接收并存儲經(jīng)過轉(zhuǎn)換的瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號、計算瓦斯涌出量、并同時輸出瓦斯涌出量與瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速；其中瓦斯涌出量Q的計算，是根據(jù)數(shù)字鍵盤輸入的巷道截面積S、瓦斯?jié)舛菺、風(fēng)速V，利用計算式Q = GVS得到； 所述數(shù)據(jù)處理模塊(I)中存儲瓦斯涌出量的安全值，當(dāng)測得的瓦斯涌出量超過安全值范圍，報警電路(15)顯示紅燈并報警，當(dāng)測得的瓦斯涌出量在安全值附近，報警電路(15)顯示黃燈，當(dāng)測得的瓦斯涌出量低于安全值，報警電路(15)顯示綠燈； 所述液晶顯示器(8)，用于顯示數(shù)據(jù)處理模塊(I)輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽啃畔ⅰ?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，瓦斯?jié)舛葌鞲衅?2)、風(fēng)速傳感器(4)設(shè)置在監(jiān)測儀主體內(nèi)，瓦斯?jié)舛葌鞲衅魈筋^(11)和風(fēng)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(jiān)測儀主體(9)伸出或縮進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，所述單片機(jī)為MSP430系列單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，所述液晶顯示器(8)可以多行同時顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，所述上位計算機(jī)(7)，用于采集經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊(I)分析處理后輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繑?shù)據(jù)，經(jīng)計算和處理后顯示被測點(diǎn)的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽侩S時間變化曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，所述瓦斯涌出量監(jiān)測儀外殼由防爆隔爆材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，其特征在于，瓦斯涌出量安全值上下限需要預(yù)先存儲在數(shù)據(jù)模塊中，設(shè)置黃燈亮?xí)r瓦斯涌出量范圍為6% S-20% S，其中S為巷道截面積，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸錾舷?0% S時亮紅燈并報警，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀谙孪?% S時亮綠燈表示安全。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瓦斯涌出量監(jiān)測儀，主要包括數(shù)據(jù)處理模塊、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風(fēng)速傳感器、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字鍵盤、液晶顯示器、上位計算機(jī)。數(shù)據(jù)處理模塊接收并存儲經(jīng)過轉(zhuǎn)換的瓦斯?jié)舛刃盘柡惋L(fēng)速信號，計算得到瓦斯涌出量，將瓦斯涌出量與瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速同時輸出；數(shù)字鍵盤輸入巷道截面信息；信號調(diào)理電路將模擬信號放大濾波處理；A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號；上位計算機(jī)用于采集經(jīng)數(shù)據(jù)處理模塊分析處理后輸出的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽繑?shù)據(jù)，經(jīng)計算和處理后顯示被測點(diǎn)的風(fēng)速、瓦斯?jié)舛群屯咚褂砍隽侩S時間變化曲線。本發(fā)明有實(shí)時、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于當(dāng)有突出或有大量瓦斯涌入時的實(shí)時監(jiān)測和報警。
文檔編號E21F17/18GK102619562SQ20121010783
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者張從崗, 張玉萍, 田靜萍, 程國強(qiáng), 譚云亮 申請人:山東科技大學(xué)