無線甲烷濃度監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，屬于氣體檢測領(lǐng)域，包括TOSA激光器、用于控制所述TOSA激光器發(fā)出激光的波長的激光信號(hào)控制單元、激光信號(hào)接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報(bào)警器。本裝置通過激光信號(hào)控制單元控制TOSA激光器發(fā)出穩(wěn)定波長的激光照射甲烷氣體，再利用激光信號(hào)接收處理單元分析處理照射過甲烷氣體后的激光的變化情況的方式，準(zhǔn)確的計(jì)算出了甲烷的濃度，又通過設(shè)置具有無線通信功能的ZIGBEE無線通信單元，把所測定出的甲烷的濃度信息以無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f到礦井監(jiān)控設(shè)備，從而解決在煤礦井下，有線信號(hào)傳輸線易受到相鄰的供電線纜產(chǎn)生的電磁波的影響，干擾信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，導(dǎo)致所傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生誤碼的問題。
【專利說明】無線甲烷濃度監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氣體檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦是我國的主要能源，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占用重要地位。然而我國的煤礦安全生產(chǎn)問題卻十分突出，礦難發(fā)生概率較高。而引發(fā)礦難的最主要原因是煤礦井下的瓦斯爆炸。瓦斯的最主要成分為甲烷，因此，為了有效減小礦難發(fā)生的概率，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測煤礦井下的甲烷濃度。但是，在現(xiàn)有的甲烷濃度監(jiān)測裝置中，信號(hào)傳輸方式采用的是有線傳輸?shù)姆绞剑诰?，信?hào)傳輸線通常是和供電線纜鋪設(shè)在一起，因此，供電線纜產(chǎn)生的電磁波會(huì)干擾信號(hào)傳輸線的信號(hào)傳輸，導(dǎo)致信號(hào)傳輸線所傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生誤碼。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，以提高煤礦井下，甲烷濃度監(jiān)測裝置信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，包括TOSA激光器、激光信號(hào)控制單元、激光信號(hào)接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報(bào)警器，所述激光信號(hào)控制單元包括均與所述TOSA激光器連接的電流驅(qū)動(dòng)電路以及TEC溫度控制電路，所述信號(hào)接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述控制單元連接，所述控制單元還分別與所述ZIGBEE無線通信單元和報(bào)警器連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述ZIGBEE無線通信單元包括無線信號(hào)放大模塊。當(dāng)所發(fā)出的的無線信號(hào)較弱時(shí)，信號(hào)放大模塊能夠?qū)⑺l(fā)出的無線信號(hào)進(jìn)行一次放大，極大的增強(qiáng)了無線信號(hào)的傳輸能力和抗干擾能力，保證了信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。
[0007]進(jìn)一步地，所述無線甲烷濃度監(jiān)測裝置還包括電壓監(jiān)控單元，所述電壓監(jiān)控單元與所述控制單元連接。在煤礦井下使用過程中是用礦井監(jiān)控設(shè)備的分站電源進(jìn)行供電，分站電源和本無線甲烷濃度監(jiān)測裝置之間會(huì)有一段的距離，這樣在電壓在傳輸過程會(huì)在電纜上損失一部分，電纜越長壓降越大，而當(dāng)供電電壓不足時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響本裝置的正常工作，所以可以通過電壓監(jiān)控單元監(jiān)控入口電壓，如果入口電壓低于正常工作電壓，那么電壓監(jiān)控單元就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該報(bào)警信號(hào)再依次經(jīng)過控制單元以及ZIGBEE無線通信單元，最終發(fā)送到礦井監(jiān)控設(shè)備。
[0008]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果:
[0009]本實(shí)用新型提供的一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，通過激光信號(hào)控制單元控制TOSA激光器發(fā)出穩(wěn)定波長的激光照射甲烷氣體，再利用激光信號(hào)接收處理單元分析處理照射過甲烷氣體后的激光的變化情況的方式，準(zhǔn)確的計(jì)算出了甲烷的濃度，又通過設(shè)置具有無線通信功能的的ZIGBEE無線通信單元，把所測定出的甲烷的濃度信息以無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f到礦井監(jiān)控設(shè)備，從而提高了煤礦井下，甲烷濃度監(jiān)測裝置信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為實(shí)用新型提供的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0011]圖2為實(shí)用新型提供的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置的激光信號(hào)控制單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型提供的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置的激光信號(hào)接收處理單元結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖4示出了本實(shí)用新型提供的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置的激光信號(hào)接收處理單元的電路結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0015]請(qǐng)參閱圖1-3，本實(shí)用新型提供了一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，包括TOSA激光器、激光信號(hào)控制單元、激光信號(hào)接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報(bào)警器。為了使測定的甲烷濃度更精確，TOSA激光器需要持續(xù)發(fā)出波長穩(wěn)定的激光，因此需要通過激光信號(hào)控制單元來調(diào)節(jié)TOSA激光器，且激光信號(hào)控制單元包括對(duì)激光波長進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)的TEC溫度控制電路和對(duì)激光波長進(jìn)行小范圍調(diào)節(jié)的電流驅(qū)動(dòng)電路。通過兩者的相互配合，以實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)控制單元對(duì)TOSA激光器的精確、穩(wěn)定的控制。
[0016]當(dāng)激光穿過甲烷氣體時(shí)，激光的光分子會(huì)被甲烷吸收，且甲烷的濃度越大，所吸收的光分子越多。當(dāng)激光信號(hào)接收處理單元接收到激光信號(hào)后，利用該激光信號(hào)攜帶的信息就能分析出目標(biāo)區(qū)域的甲烷濃度值。如圖4所示，為了能夠準(zhǔn)確的分析出甲烷濃度值，激光信號(hào)接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換器。激光信號(hào)接收處理單元接收到激光信號(hào)首先經(jīng)過ro光電接收檢測器，轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，PD光電接收檢測器再把該模擬電信號(hào)傳遞到濾波放大電路，通過電容Cl過濾掉信號(hào)中的噪聲干擾信號(hào)，又通過可調(diào)電位器Rl對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大，接著把放大后的模擬電信號(hào)傳遞到A/D轉(zhuǎn)換器U1，通過Ul把該模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示甲烷濃度信息的數(shù)字電信號(hào)，并最終通過Ul的OUT引腳把該數(shù)字電信號(hào)傳遞到控制單元。
[0017]當(dāng)控制單元接收到表示甲烷濃度的數(shù)字電信號(hào)后，再把該數(shù)字電信號(hào)傳遞到ZIGBEE無線通信單元，通過ZIGBEE無線通信單元設(shè)置的無線信號(hào)發(fā)射模塊，把該該信號(hào)傳遞到礦井監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)然，為了使ZIGBEE無線通信單元發(fā)射的無線信號(hào)能夠更穩(wěn)定的傳遞到礦井監(jiān)控設(shè)備，可以利用在它們之間設(shè)置有多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行無線信號(hào)傳遞。在本實(shí)施例中，較佳的，為了使無信號(hào)發(fā)射模塊所發(fā)出的無線信號(hào)具有更強(qiáng)的傳輸能力和抗干擾能力，保證了信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，ZIGBEE無線通信單元還設(shè)置有無線信號(hào)方法模塊，且該無線信號(hào)放大模塊與無線信號(hào)發(fā)射模塊連接。
[0018]在煤礦井下，無線甲烷濃度監(jiān)測裝置使用礦井監(jiān)控設(shè)備的分站電源進(jìn)行供電，分站電源和本無線甲烷濃度監(jiān)測裝置之間會(huì)有一段的距離，這樣在電壓在傳輸過程會(huì)在電纜上損失一部分，電纜越長壓降越大，而當(dāng)供電電壓不足時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響本裝置的正常工作，所以可以通過與控制單元連接的電壓監(jiān)控單元監(jiān)控入口電壓，如果入口電壓低于正常工作電壓，那么電壓監(jiān)控單元就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該報(bào)警信號(hào)再依次經(jīng)過控制單元以及ZIGBEE無線通信單元，最終發(fā)送到礦井監(jiān)控設(shè)備。
[0019]需要說明的是，本實(shí)施例中所涉及的礦井監(jiān)控設(shè)備，為煤礦現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備，在此就不做過多的介紹。
[0020]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，其特征在于，包括TOSA激光器、激光信號(hào)控制單元、激光信號(hào)接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報(bào)警器，所述激光信號(hào)控制單元包括均與所述TOSA激光器連接的電流驅(qū)動(dòng)電路以及TEC溫度控制電路，所述信號(hào)接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉(zhuǎn)換器，所述A/D轉(zhuǎn)換器與所述控制單元連接，所述控制單元還分別與所述ZIGBEE無線通信單元和報(bào)警器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述ZIGBEE無線通信單元包括無線信號(hào)放大模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線甲烷濃度監(jiān)測裝置，其特征在于，所述無線甲烷濃度監(jiān)測裝置還包括電壓監(jiān)控單元，所述電壓監(jiān)控單元與所述控制單元連接。
【文檔編號(hào)】G01N21/39GK204177738SQ201420512046
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】高昊, 周海坤, 宋益東, 莊嚴(yán) 申請(qǐng)人:煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司