專利名稱：一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦井空氣質量監(jiān)測技術領域，尤其是涉及一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置。
背景技術：
氧氣是人體生命活動的第一需要，如果人長時間在缺氧的環(huán)境下生活、工作，則會出現(xiàn)頭暈頭痛、胸悶氣短、記憶力減退、精神不振、疲乏難眠等癥狀。嚴重時，則會導致心、 腦、肺等器官功能衰退，免疫力下降。特別是在礦井等地下施工場合內(nèi)，如果空氣流動性差， 工人就會感覺呼吸困難、四肢乏力、勞動積極性降低，長此以往會對工人的健康狀況帶來威脅。因此，為了保護井下作業(yè)工人的身心健康，希望能對井下空氣中氧含量進行監(jiān)測，并對通風設備進行調(diào)控，以保障工人的作業(yè)環(huán)境良好。目前，對氣體中氧氣含量進行測量的監(jiān)測器主要有集中類型熱磁式氧氣監(jiān)測器、光譜分析式氧氣監(jiān)測器、氧化鋯分析式氧氣監(jiān)測器和伽伐尼電池式氧監(jiān)測器。其中，熱磁式氧氣監(jiān)測器體積龐大，一般僅用于工業(yè)測氧及實驗室數(shù)據(jù)分析；光譜分析式氧氣監(jiān)測器雖然能夠精確測氧濃度，但其成本非常高，無法廣泛應用；氧化鋯分析式氧氣監(jiān)測器的測氧靈敏度高，穩(wěn)定性好，但其在分析常溫氣體時還需用一個加熱裝置，使得分析儀器復雜化，如果溫度不穩(wěn)定，還需要加溫度修正；伽伐尼電池式氧監(jiān)測器結構雖然簡單，成本低，但必須經(jīng)常校準，且壽命較短，一般只有一年時間。實際生產(chǎn)生活中，為了對室內(nèi)環(huán)境質量進行有效監(jiān)測，需要一種高精度的多參數(shù)環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器裝置，因此急需開發(fā)一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，能夠對氧氣含量進行實時監(jiān)測，被監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠實時顯示在LED顯示屏上以方便人們及時查看，并可對超標數(shù)據(jù)進行報警提示，提醒工作人員注意采取相應措施。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其體積小、投入成本低、電路設計合理、數(shù)據(jù)檢測可靠且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有氧氣監(jiān)測器存在的體積龐大、適用面較窄、投入成本較高、使用壽命較短等多種缺陷和不足。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用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于包括對被監(jiān)控礦井內(nèi)氣體進行采樣的氣體采樣泵、對氣體采樣泵所采樣氣體中的氧氣含量進行檢測的氧氣濃度傳感器、與氧氣濃度傳感器相接的信號采集及調(diào)理電路模塊、布設在被監(jiān)控礦井內(nèi)的通風換氣設備、內(nèi)部存儲有分別與不同氧氣含量檢測數(shù)據(jù)相對應的多組被控設備工作參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲單元、根據(jù)信號采集及調(diào)理電路模塊所傳送的氧氣含量檢測數(shù)據(jù)并結合存儲單元內(nèi)存儲的多組被控設備工作參數(shù)對通風換氣設備進行調(diào)控的數(shù)據(jù)處理及控制模塊以及分別與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接的參數(shù)設置模塊、告警提示模塊、LED顯示模塊和電源模塊，所述信號采集及調(diào)理電路模塊和數(shù)據(jù)存儲單元均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊與通風換氣設備的驅動電路相接，所述氧氣濃度傳感器布設在氣體采樣泵的氣體出口處，所述氣體采樣泵與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接。上述一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述氧氣濃度傳感器、信號采集及調(diào)理電路模塊、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)處理及控制模塊、參數(shù)設置模塊和電源模塊均布設在一個防爆耐腐蝕殼體內(nèi)，所述LED顯示模塊和告警提示模塊安裝在所述防爆耐腐蝕殼體的外側壁上。上述一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述電源模塊包括可充電電池和AC/DC轉換模塊，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊與AC/DC轉換模塊相接，且AC/DC轉換模塊分別與可充電電池和220V交流供電電源相接，所述可充電電池與220V交流供電電源相接。上述一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征是還包括對可充電電池內(nèi)所存儲電量進行實時檢測的電量檢測單元，所述電量檢測單元與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接； 所述可充電電池與AC/DC轉換模塊之間以及220V交流供電電源與AC/DC轉換模塊之間的供電回路中分別接有電磁控制開關一和電磁控制開關二，可充電電池與220V交流供電電源之間的充電回路中接有電磁控制開關三，所述電磁控制開關一、電磁控制開關二和電磁控制開關三均由數(shù)據(jù)處理及控制模塊進行通斷控制且三者均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接。上述一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述氧氣濃度傳感器為模擬信號傳感器，所述信號采集及調(diào)理電路模塊包括信號調(diào)理電路和與所述信號調(diào)理電路相接的A/D轉換電路，所述A/D轉換電路與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接。上述一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊為單片機。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、電路設計合理、體積小且安裝方便、功能齊全，加工制作及使用成本低，實用性強。2、采用對氣體濃度變化敏感的高精度微傳感器，防震、防水且抗干擾能力強，因而能有效保證檢測數(shù)據(jù)的可信度。3、具有人機交互功能，使用操作簡便，用戶可在殼體上直接設置裝置工作參數(shù)。4、具備報警提示功能，用戶可根據(jù)實際需要選擇是否設置氧含量低限報警及報警提示方式。5、裝置可通過LED顯示屏顯示采樣泵、傳感器和通風換氣設備的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)采集的結果，檢測效果顯示直觀。6、可對歷史數(shù)據(jù)進行存儲，方便查看。8、具有低功耗、智能化的特點，且設計有雙供電模式，既可采用可充電電池供電， 又可接入外接電源直接供電。9、提高了礦井作業(yè)的安全性，減少事故發(fā)生，使用十分方便，主要適于較深的井下作業(yè)情形。10、采用模塊化設計，安裝方便配置靈活，便于檢修和零件的更換升級等。綜上所述，本實用新型體積小、投入成本低、電路設計合理、數(shù)據(jù)檢測可靠且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有氧氣監(jiān)測器存在的體積龐大、適用面較窄、投入成本較高、使用壽命較短等多種缺陷和不足。 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。


圖1為本實用新型的電路原理框圖
附圖標記說明
1-氣體采樣泵；
4-通風換氣設備； 7-參數(shù)設置模塊； 10-電源模塊；
11-電量檢測單元； 14-電磁控制開關三
2-氧氣濃度傳感器；3-信號采集及調(diào)理電路模塊；
6-數(shù)據(jù)處理及控制模塊
9-LED顯示模塊；
10-2-AC/DC轉換模塊； 13-電磁控制開關二 ；
5-數(shù)據(jù)存儲單元； 8-告警提示模塊； 10-1-可充電電池 12-電磁控制開關-
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括對被監(jiān)控礦井內(nèi)氣體進行采樣的氣體采樣泵1、對氣體采樣泵1所采樣氣體中的氧氣含量進行檢測的氧氣濃度傳感器2、與氧氣濃度傳感器2相接的信號采集及調(diào)理電路模塊3、布設在被監(jiān)控礦井內(nèi)的通風換氣設備4、內(nèi)部存儲有分別與不同氧氣含量檢測數(shù)據(jù)相對應的多組被控設備工作參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲單元5、根據(jù)信號采集及調(diào)理電路模塊3所傳送的氧氣含量檢測數(shù)據(jù)并結合存儲單元5內(nèi)存儲的多組被控設備工作參數(shù)對通風換氣設備4進行調(diào)控的數(shù)據(jù)處理及控制模塊6以及分別與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接的參數(shù)設置模塊7、告警提示模塊8、LED顯示模塊9和電源模塊10，所述信號采集及調(diào)理電路模塊3和數(shù)據(jù)存儲單元5均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊6與通風換氣設備4的驅動電路相接，所述氧氣濃度傳感器2布設在氣體采樣泵 1的氣體出口處，所述氣體采樣泵1與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接。本實施例中，所述氧氣濃度傳感器2、信號采集及調(diào)理電路模塊3、數(shù)據(jù)存儲單元 5、數(shù)據(jù)處理及控制模塊6、參數(shù)設置模塊7和電源模塊10均布設在一個防爆耐腐蝕殼體內(nèi)， 所述LED顯示模塊9和告警提示模塊8安裝在所述防爆耐腐蝕殼體的外側壁上。同時，本實用新型采用雙供電模式。本實施例中，所述電源模塊10包括可充電電池10-1和AC/DC轉換模塊10-2，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊6與AC/DC轉換模塊10_2相接， 且AC/DC轉換模塊10-2分別與可充電電池10-1和220V交流供電電源相接，所述可充電電池10-1與220V交流供電電源相接。本實施例中，本實用新型還包括對可充電電池10-1內(nèi)所存儲電量進行實時檢測的電量檢測單元11，所述電量檢測單元11與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接。所述可充電電池10-1與AC/DC轉換模塊10-2之間以及220V交流供電電源與AC/DC轉換模塊10_2之間的供電回路中分別接有電磁控制開關一 12和電磁控制開關二 13，可充電電池10-1與220V 交流供電電源之間的充電回路中接有電磁控制開關三14，所述電磁控制開關一 12、電磁控制開關二 13和電磁控制開關三14均由數(shù)據(jù)處理及控制模塊6進行通斷控制且三者均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接。實際使用過程中，不斷電情況下，接通電磁控制開關二 13，通過220V交流供電電源直接為本實用新型供電；同時，電量檢測單元11對可充電電池10-1內(nèi)所存儲電量進行檢測并將檢測結果同步傳送至數(shù)據(jù)處理及控制模塊6，當可充電電池10-1 內(nèi)所存儲電量不足且處于不斷電情況下，接通電磁控制開關三14，通過220V交流供電電源為可充電電池10-1進行充電；而當出現(xiàn)斷電情況時，接通電磁控制開關一 12通過可充電電池10-1為本實用新型供電。本實施例中，所述氧氣濃度傳感器2為模擬信號傳感器，所述信號采集及調(diào)理電路模塊3包括信號調(diào)理電路和與所述信號調(diào)理電路相接的A/D轉換電路，所述A/D轉換電路與數(shù)據(jù)處理及控制模塊6相接。所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊6為單片機。本實用新型的工作過程是初次運行時，打開本實用新型的電源開關，數(shù)據(jù)處理及控制模塊6內(nèi)部程序初始化清零，通過參數(shù)設置模塊7設定氧含量下限報警閥值和采樣時間間隔(即采樣頻率)，之后按下運行按鈕，整個裝置進入工作狀態(tài)首先，氣體采樣泵1采集特定體積的氣體且經(jīng)過濾處理后，送至氧氣濃度傳感器2 ；氧氣濃度傳感器2對所采集氣體試樣中的氧含量信息進行測量并輸出模擬量信號，信號采集電路采集氧氣濃度傳感器2 所輸出的模擬量信號后，通過信號調(diào)理電路進行過濾除噪聲、還原失真等預處理后送至A/D 轉換電路進行模數(shù)轉換，之后A/D轉換電路將轉換后的數(shù)字信號上傳至數(shù)據(jù)處理及控制模塊6 ；數(shù)據(jù)處理及控制模塊6提取特征數(shù)據(jù)，并依據(jù)內(nèi)部預先設定的程序計算得到礦井內(nèi)氧氣含量的實際值，并通過LED顯示模塊9對被監(jiān)控礦井內(nèi)的氧氣含量進行同時直觀顯示，同時，數(shù)據(jù)處理及控制模塊6判斷礦井內(nèi)氧含量當前值是否低于預先設定的報警閥值如果測定值低于報警閥值，告警提示模塊8發(fā)出報警提示，以提醒作業(yè)人員氧氣含量不足。與此同時，數(shù)據(jù)處理及控制模塊6根據(jù)被監(jiān)控礦井內(nèi)氧氣含量的多少對通風換氣設備4的工作效率進行調(diào)節(jié)。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于包括對被監(jiān)控礦井內(nèi)氣體進行采樣的氣體采樣泵(1)、對氣體采樣泵(1)所采樣氣體中的氧氣含量進行檢測的氧氣濃度傳感器O)、與氧氣濃度傳感器( 相接的信號采集及調(diào)理電路模塊(3)、布設在被監(jiān)控礦井內(nèi)的通風換氣設備G)、內(nèi)部存儲有分別與不同氧氣含量檢測數(shù)據(jù)相對應的多組被控設備工作參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲單元(5)、根據(jù)信號采集及調(diào)理電路模塊C3)所傳送的氧氣含量檢測數(shù)據(jù)并結合存儲單元(5)內(nèi)存儲的多組被控設備工作參數(shù)對通風換氣設備(4)進行調(diào)控的數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)以及分別與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接的參數(shù)設置模塊(7)、 告警提示模塊(8)、LED顯示模塊(9)和電源模塊(10)，所述信號采集及調(diào)理電路模塊(3) 和數(shù)據(jù)存儲單元( 均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)與通風換氣設備的驅動電路相接，所述氧氣濃度傳感器( 布設在氣體采樣泵(1)的氣體出口處，所述氣體采樣泵(1)與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接。
2.按照權利要求1所述的一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述氧氣濃度傳感器O)、信號采集及調(diào)理電路模塊(3)、數(shù)據(jù)存儲單元(5)、數(shù)據(jù)處理及控制模塊 (6)、參數(shù)設置模塊(7)和電源模塊(10)均布設在一個防爆耐腐蝕殼體內(nèi)，所述LED顯示模塊(9)和告警提示模塊(8)安裝在所述防爆耐腐蝕殼體的外側壁上。
3.按照權利要求1或2所述的一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述電源模塊(10)包括可充電電池(10-1)和AC/DC轉換模塊(10-2)，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)與AC/DC轉換模塊(10-2)相接，且AC/DC轉換模塊(10-2)分別與可充電電池 (10-1)和220V交流供電電源相接，所述可充電電池(10-1)與220V交流供電電源相接。
4.按照權利要求3所述的一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于還包括對可充電電池(10-1)內(nèi)所存儲電量進行實時檢測的電量檢測單元(11)，所述電量檢測單元(11)與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接；所述可充電電池(10-1)與AC/DC轉換模塊 (10-2)之間以及220V交流供電電源與AC/DC轉換模塊(10- 之間的供電回路中分別接有電磁控制開關一(12)和電磁控制開關二(13)，可充電電池(10-1)與220V交流供電電源之間的充電回路中接有電磁控制開關三(14)，所述電磁控制開關一(12)、電磁控制開關二 (13)和電磁控制開關三(14)均由數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)進行通斷控制且三者均與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接。
5.按照權利要求1或2所述的一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述氧氣濃度傳感器(2)為模擬信號傳感器，所述信號采集及調(diào)理電路模塊C3)包括信號調(diào)理電路和與所述信號調(diào)理電路相接的A/D轉換電路，所述A/D轉換電路與數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)相接。
6.按照權利要求1或2所述的一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊(6)為單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井用氧氣含量監(jiān)控及調(diào)節(jié)裝置，包括氣體采樣泵、氧氣濃度傳感器、信號采集及調(diào)理電路模塊、布設在被監(jiān)控礦井內(nèi)的通風換氣設備、內(nèi)部存儲有分別與不同氧氣含量檢測數(shù)據(jù)相對應的多組被控設備工作參數(shù)的數(shù)據(jù)存儲單元、根據(jù)信號采集及調(diào)理電路模塊所傳送的氧氣含量檢測數(shù)據(jù)并結合存儲單元內(nèi)所存儲數(shù)據(jù)對通風換氣設備進行調(diào)控的數(shù)據(jù)處理及控制模塊以及分別與數(shù)據(jù)處理及控制模塊相接的參數(shù)設置模塊、告警提示模塊、LED顯示模塊和電源模塊。本實用新型體積小、投入成本低、電路設計合理、數(shù)據(jù)檢測可靠且操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有氧氣監(jiān)測器存在的體積龐大、適用面較窄、投入成本較高、使用壽命較短等多種問題。
文檔編號E21F17/18GK202001064SQ20112007295
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權日2011年3月18日
發(fā)明者于忠, 胡濱 申請人:西北工業(yè)技術研究院