一種礦井瓦斯濃度實時監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種監測系統，尤其是涉及一種礦井瓦斯濃度實時監測系統。
【背景技術】
[0002] 瓦斯是在成煤過程中形成并大量儲存于煤層之中的氣體，它是煤礦井下危害最大 的氣體。由于瓦斯氣體（主要成分是甲烷）本身的危險性和對人民生產生活造成的巨大危 害，因此對瓦斯濃度的檢測和報警是一項必要的工作，將檢測到的瓦斯濃度濃度與標準值 進行比較，當高過一定濃度值時進行相應的聲光報警，提醒正在作業的人員進行相應的處 理，組織人員撤離或對礦井通風排氣，避免不安全事故發生，對現在采礦業的安全起著非常 重要的作用。現如今，為了預防瓦斯爆炸事故，各煤礦企業均采取了種種措施，如煤礦安全 監控系統，其原理是在井下各個工作面設置瓦斯傳感器，并通過電纜傳輸到地面，再通過地 面中心站計算機進行數據采集處理，顯示到各個終端顯示器上，生產調度人員根據這些實 時數據監控瓦斯濃度變化情況。上述監控系統具有瓦斯濃度檢測和濃度超標報警功能，從 技術手段上很好地避免了瓦斯超限作業，消除了由此產生的隱患，但實際使用時，存在投入 成本較高、井下布線工作量大、監測位置調整不便等缺陷和不足。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種礦井 瓦斯濃度實時監測系統，其電路簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好，能解決現有 瓦斯監測系統存在的投入成本較高、井下布線工作量大、監測位置調整不便等問題。
[0004] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種礦井瓦斯濃度實時監 測系統，其特征在于：包括上位機、與上位機相接的第一無線通信模塊和多個分別布設在礦 井內多個采煤工作面上的瓦斯濃度檢測報警儀，多個所述瓦斯濃度檢測報警儀均與上位機 進行通f目；
[0005] 所述瓦斯濃度檢測報警儀包括外殼、安裝在所述外殼后側壁上的安裝支架、布設 在所述外殼內的電子線路板以及安裝在所述外殼前側壁上的顯示器、輸入鍵盤、溫度傳感 器和瓦斯濃度傳感器，所述電子線路板上設置有主控芯片以及分別與主控芯片相接的A/D 轉換電路、報警電路和第二無線通信模塊，所述報警電路和顯示器均由主控芯片進行控制， 所述顯示器和輸入鍵盤均與主控芯片相接；所述外殼通過所述安裝支架固定在所述采煤工 作面上；所述主控芯片為STC89C51單片機，所述溫度傳感器為DS18B20溫度傳感器，所述 DS18B20溫度傳感器的DQ引腳與STC89C51單片機的P2. 4/A12引腳相接；所述瓦斯濃度傳 感器為MQ-4氣體傳感器，所述MQ-4氣體傳感器與A/D轉換電路相接；所述主控芯片通過第 二無線通信模塊和第一無線通信模塊與上位機進行通信，所述第二無線通信模塊和第一無 線通信模塊均為nRF2401無線通信模塊。
[0006] 上述一種礦井瓦斯濃度實時監測系統，其特征是：所述A/D轉換電路為芯片 ADC0804,所述MQ-4氣體傳感器與芯片ADC0804的VIN+引腳相接，芯片ADC0804的VIN-引 腳接地；芯片 ADC0804 的 DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6 和 DB7 引腳分別與 STC89C51 單片 機的 PI. 0、P1. 1、P1. 2、P1. 3、P1. 4、P1. 5、P1. 6 和 P1. 7 引腳相接，芯片 ADC0804 的 G、互5 和引腳分別與STC89C51單片機的P3. 2/M$、P3. 7/而和P3. 6/W瓦引腳相接。
[0007] 上述一種礦井瓦斯濃度實時監測系統，其特征是：所述報警電路包括揚聲器B1和 發光二極管D3,STC89C51單片機的P3. 5/T1引腳經電阻R5后與三極管Q1的基極相接，揚 聲器B1的正電源端接三極管Q1的發射極且其負電源端接地，三極管Q1為NPN型三極管且 其集電極接VCC電源端；發光二極管D3的陽極經電阻R6后接三極管Q1的發射極且其陰極 接地。
[0008] 上述一種礦井瓦斯濃度實時監測系統，其特征是：所述顯示器為12864IXD液晶顯 示屏。
[0009] 上述一種礦井瓦斯濃度實時監測系統，其特征是：所述輸入鍵盤包括按鍵Kl、K2、 K3 和 K4，按鍵 K1、K2、K3 和 K4 的一端分別與 STC89C51 單片機的 P2. 0/A8、P2. 1/A9、P2. 7/ A15和P2. 3/A11引腳相接且其另一端均接地。
[0010] 上述一種礦井瓦斯濃度實時監測系統，其特征是：所述按鍵K1為光標鍵，所述按 鍵K2為數值增加調整按鍵，所述按鍵K3為數值減小調整按鍵，所述按鍵K4為人工啟動報 警按鍵。
[0011] 本實用新型與現有技術相比具有以下優點：
[0012] 1、所采用的瓦斯濃度檢測報警儀結構簡單、設計合理且安裝布設方便。
[0013] 2、所采用的瓦斯濃度檢測報警儀以無線通信方式與上位機進行通信，無需在礦井 內布設大量電纜，并且體積小，結構輕巧且便于攜帶，位置移動方便。
[0014] 3、所采用的瓦斯濃度檢測報警儀電路簡單、設計合理且接線方便、投入成本較低， 主要包括主控芯片、溫度傳感器、瓦斯濃度傳感器、顯示器、輸入鍵盤、報警電路和第二無線 通信模塊，以STC89C51單片機為控制核心，用MQ-4氣體傳感器檢測瓦斯濃度，用DS18B20 溫度傳感器檢測溫度，因而能實現瓦斯濃度與溫度同步檢測，并能對溫度傳感器和瓦斯濃 度傳感器所檢測信息進行同步顯示，同時能將所檢測信息以無線通信方式傳送至上位機。
[0015] 4、使用操作簡便且使用效果好、實用價值高，通過多個瓦斯濃度檢測報警儀分別 對礦井內多個采煤工作面進行瓦斯濃度檢測及報警，能對瓦斯濃度與溫度進行同步檢測， 實現溫度與瓦斯濃度自動報警。
[0016] 綜上所述，本實用新型電路簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效 解決現有瓦斯監測系統存在的投入成本較高、井下布線工作量大、監測位置調整不便等問 題。
[0017] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的電路原理框圖。
[0019] 圖2為本實用新型所采用主控芯片與輸入鍵盤的電路原理圖。
[0020] 圖3為本實用新型所采用顯示器的電路原理圖。
[0021] 圖4為本實用新型所采用A/D轉換電路的電路原理圖。
[0022] 圖5為本實用新型所采用報警電路的電路原理圖。
[0023] 圖6為本實用新型所采用MQ-4氣體傳感器的電路原理圖。
[0024] 附圖標記說明：
[0025] 1-瓦斯濃度檢測報警儀；1-1一顯示器； 1-2-輸入鍵盤；
[0026] 1-3-溫度傳感器； 1-4一瓦斯濃度傳感器；
[0027] 1-5-主控芯片； 1-6-A/D轉換電路； 1_7-報警電路；
[0028] 1-8一第二無線通f目模塊；2-上位機；
[0029] 3-第一無線通信模塊。
【具體實施方式】
[0030] 如圖1所示，本實用新型包括上位機2、與上位機2相接的第一無線通信模塊3和 多個分別布設在礦井內多個采煤工作面上的瓦斯濃度檢測報警儀1，多個所述瓦斯濃度檢 測報警儀1均與上位機2進行通信。
[0031] 所述瓦斯濃度檢測報警儀1包括外殼、安裝在所述外殼后側壁上的安裝支架、布 設在所述外殼內的電子線路板以及安裝在所述外殼前側壁上的顯示器1-1、輸入鍵盤1-2、 溫度傳感器1-3和瓦斯濃度傳感器1-4,所述電子線路板上設置有主控芯片1-5以及分別與 主控芯片1-5相接的A/D轉換電路1-6、報警電路1-7和第二無線通信模塊1-8,所述報警 電路1-7和顯示器1-1均由主控芯片1-5進行控制，所述顯示器1-1和輸入鍵盤1-2均與 主控芯片1-5相接。所述外殼通過所述安裝支架固定在所述采煤工作面上。結合圖2和圖 6,所述主控芯片1-5為STC89C51單片機，所述溫度傳感器1-3為DS18B20溫度傳感器，所 述DS18B20溫度傳感器的DQ引腳與STC89C51單片機的P2. 4/A12引腳相接。所述瓦斯濃 度傳感器1-4為MQ-4氣體傳感器，所述MQ-4氣體傳感器與A/D轉換電路1-6相接；所述主 控芯片1-5通過第二無線通信模塊1-8和第一無線通信模塊3與上位機2進行通信，所述 第二無線通信模塊1-8和第一無線通信模塊3均為nRF2401無線通信模塊。
[0032] 如圖4所示，本實施例中，所述A/D轉換電路1-6為芯片ADC0804,所述MQ-4氣體 傳感器與芯片ADC0804的VIN+引腳相接，芯片ADC0804的VIN-引腳接地；芯片ADC0804 的 DBO、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6 和 DB7 引腳分別與 STC89C51 單片機的 P1. 0、P1. 1、 P1. 2、P1. 3、P1. 4、P1. 5、P1. 6和P1. 7引腳相接，芯片ADC0804的斤、而和^引腳分別 與STC89C51單片機