煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實用新型屬于煤礦井下環(huán)境安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤炭儲量豐富，煤炭一直以來都是我國最主要的一次能源。然而，煤炭開采往往伴隨著高風(fēng)險，煤礦事故不斷發(fā)生，造成了嚴(yán)重的人員傷亡、經(jīng)濟及政治損失。如何加強礦災(zāi)防治工作，如何正確處理安全與生產(chǎn)、安全與效益的關(guān)系，如何準(zhǔn)確、實時、快速履行煤礦安全監(jiān)測職能，保證搶險救災(zāi)、安全救護的高效運行，成為煤礦工作的重要任務(wù)。實踐證明，快速、準(zhǔn)確地對礦井氣體進行檢測對減少礦井火災(zāi)與瓦斯爆炸是非常重要的。煤礦井下煤自燃指標(biāo)氣體濃度檢測是保障煤礦安全的必須基礎(chǔ)，是煤礦災(zāi)害預(yù)防、治理和救災(zāi)決策的根本依據(jù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)設(shè)備安放地點不同，煤礦井下煤自燃指標(biāo)氣體濃度檢測方法有地面型和井下型兩種，地面型通過“束管”抽吸井下氣樣到地面，采用地面分析儀器分析，進行連續(xù)監(jiān)測;但由于其抽氣管路過長，氣樣分析實時性差，且易于因管路風(fēng)阻過大或管路漏氣故障等因素影響氣體分析的精確性，從而影響監(jiān)測的準(zhǔn)確性，材料、施工和維護成本都很高。井下型通過放置在井下的監(jiān)測設(shè)備，對所需要監(jiān)測的參數(shù)進行現(xiàn)場監(jiān)測采樣、分析處理，從而盡可能避免因抽氣管路過長帶來的監(jiān)測分析誤差，提高了監(jiān)測的實時性和準(zhǔn)確性，同時在各個環(huán)節(jié)都大大節(jié)約了成本。但是，現(xiàn)有技術(shù)中井下型的監(jiān)測設(shè)備是在井下采集數(shù)據(jù)并分析處理得到結(jié)果，地面的工作人員想要知道井下的環(huán)境狀況，還需要井下工作人員返回地上后才能得知。而且，現(xiàn)有技術(shù)中井下型的監(jiān)測設(shè)備主要還是對單一氣體濃度進行檢測分析，要分析多種氣體濃度，就得攜帶或安放多個監(jiān)測設(shè)備，使用操作不方便，且監(jiān)測成本高。另外，現(xiàn)有技術(shù)中井下型監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測精度也有待提高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)方便且成本低，使用操作便捷，工作穩(wěn)定性高，氣體濃度檢測精度高、成本低，實用性強，使用效果好，推廣應(yīng)用價值高。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括布設(shè)在煤礦井下的多個數(shù)據(jù)采集終端和多個數(shù)據(jù)傳輸終端，每個數(shù)據(jù)傳輸終端與一個或多個數(shù)據(jù)采集終端無線連接;所述數(shù)據(jù)采集終端包括第一 MSP430單片機和為數(shù)據(jù)采集終端中各用電模塊供電的第一 3.3V供電電池，以及與第一 MSP430單片機相接的第一 ZigBee無線通信模塊、CO氣體濃度檢測電路、O2氣體濃度檢測電路和MQ-5甲烷氣體傳感器;所述數(shù)據(jù)傳輸終端包括第二 MSP430單片機和為數(shù)據(jù)傳輸終端中各用電模塊供電的第二3.3V供電電池，以及與第二MSP430單片機相接的數(shù)據(jù)存儲器、用于與第一 ZigBee無線通信模塊無線連接并通信的第二 ZigBee無線通信模塊和用于通過RS-485 總線與地面工作站計算機連接并通信的 RS-485 通信電路模塊；
[0006]所述CO氣體濃度檢測電路包括英國CiTiceL公司生產(chǎn)的型號為4CM的CO氣體傳感器和第一芯片LMP91000，所述第一芯片LMP91000的第14引腳與CO氣體傳感器的計數(shù)端引腳C相接，所述第一芯片LMP91000的第13引腳與CO氣體傳感器的參考端引腳R相接，所述第一芯片LMP91000的第12引腳與CO氣體傳感器的工作端引腳W相接，所述第一芯片LMP91000的第2引腳、第3引腳和第4引腳均與所述第一 MSP430單片機的輸出端相接，所述第一芯片LMP91000的第8引腳通過串聯(lián)的電阻R4和非極性電容C3接地，所述電阻R4和非極性電容C3的連接端為CO氣體濃度檢測電路的輸出端C0_0UT且與所述第一 MSP430單片機的輸入端相接；
[0007]所述O2氣體濃度檢測電路包括英國CiTiceL公司生產(chǎn)的型號為40XV的O2氣體傳感器和第二芯片LMP91000，所述第二芯片LMP91000的第13引腳和第14引腳均與O2氣體傳感器的陰極引腳VE-相接，所述第二芯片LMP91000的第12引腳與O2氣體傳感器的陽極引腳VE+相接，所述第二芯片LMP91000的第2引腳、第3引腳和第4引腳均與所述第一 MSP430單片機的輸出端相接，所述第二芯片LMP91000的第8引腳通過串聯(lián)的電阻R6和非極性電容C6接地，所述電阻R6和非極性電容C6的連接端為O2氣體濃度檢測電路的輸出端02—0UT且與所述第一MSP430單片機的輸入端相接。
[0008]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一MSP430單片機為第一單片機芯片MSP430F5438A，所述第一芯片LMP91000的第2引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的5引腳相接，所述第一芯片LMP91000的第3引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第35引腳相接，所述第一芯片LMP91000的第4引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第34引腳相接，所述CO氣體濃度檢測電路的輸出端C0_0UT與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第99引腳相接;所述第二芯片LMP91000的第2引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的6引腳相接，所述第二芯片LMP91000的第3引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第35引腳相接，所述第二芯片LMP91000的第4引腳與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第34引腳相接，所述CO氣體濃度檢測電路的輸出端C0_0UT與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第98引腳相接;所述MQ-5甲烷氣體傳感器的模擬信號輸出端AOUT與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第2引腳相接。
[0009]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第一ZigBee無線通信模塊的型號為XBee-pro DigiMesh 900M，所述第一ZigBee無線通信模塊的信號輸入引腳DIN與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第80引腳相接，所述第一 ZigBee無線通信模塊的信號輸出引腳DOUT與所述第一單片機芯片MSP430F5438A的第81引腳相接。
[0010]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第二MSP430單片機為第二單片機芯片MSP430F5438A。
[0011 ]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述第二 ZigBee無線通信模塊的型號為XBee-pro DigiMesh 900M，所述第二ZigBee無線通信模塊的信號輸入引腳DIN與所述第二單片機芯片MSP430F5438A的第80引腳相接，所述第二 ZigBee無線通信模塊的信號輸出引腳DOUT與所述第二單片機芯片MSP430F5438A的第81引腳相接。
[0012]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述RS-485通信電路模塊包括RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72，所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第I引腳與所述第二單片機芯片MSP430F5438A的第73引腳相接，所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第2引腳和第3引腳均與所述第二單片機芯片MSP430F5438A的第67引腳相接，且通過電阻尺11接地；所述1^-485收發(fā)器芯片5懸5!^072的第4引腳與所述第二單片機芯片MSP430F5438A的第72引腳相接，所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第5引腳接地，所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第8引腳與第二 3.3V供電電池的3.3V電壓輸出端VCC2_3.3V相接;所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第6引腳與第7引腳之間接有電阻R13，所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第6引腳通過電阻R16與RS-485總線中的A線相接，且通過電阻R14接地;所述RS-485收發(fā)器芯片SN65HVD72的第7引腳通過電阻R15與RS-485總線中的B線相接，且通過電阻R12接地。
[0013]上述的煤自燃指標(biāo)氣體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲器為Flash數(shù)據(jù)存儲器。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0015]1、本實用新型采用了集成化、模塊化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)方便且成本低。
[0016]2、本實用新型的數(shù)據(jù)采集終端與數(shù)據(jù)傳輸終端之間，采用了WiFi無線通信的方式，在前期調(diào)試以及后期使用時，均無需進行復(fù)雜的連線，且數(shù)據(jù)傳輸方便、穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)采集及傳輸速度快，使用方便。
[0017]3、本實用新型能夠同時對CO氣體、O2氣體和甲烷氣體濃度進行采集，無需再使用單獨的CO氣體監(jiān)測設(shè)備、O2氣體監(jiān)測設(shè)備和甲烷氣體監(jiān)測設(shè)備，使用操作方便，且能夠降低氣體監(jiān)測成本。
[0018]4、本實用新型能夠在煤礦井下全天24小時連續(xù)工作，第一電源管理電路模塊和第二電源管理電路模塊的設(shè)計合理，能夠明顯提高第一電池和第二電池的效率，使得數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)傳輸終端能夠在煤礦井下工作更長久，工作穩(wěn)定性高。
[0019]5、本實用新型采用了英國CiTiceL公司生產(chǎn)的型號為4CM的CO氣體傳感器對CO氣體濃度進行檢測，并采用了英國CiTiceL公司生產(chǎn)的型號為40XV的O2氣體傳感器對O2氣體濃