一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统的制作方法

本实用新型涉及矿井瓦斯安全监测技术领域，具体涉及一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统。

背景技术：

矿井中瓦斯的主要成分是甲烷，煤矿瓦斯监控系统大体可分为井下和井上两部分。其中，井下部分主要通过各种检测设备来采集井下的气体浓度、空气状况等数据，然后通过现场无线将数据传输到井上。井上则通过接收井下传来的数据并与更高一级主管部门的服务器连接。服务器上运行监控软件，上面有井下每一个传感器的标签，所显示的数据通过上传速度的改变而不断刷新。同时，监控软件还可以对这些数据进行汇总、处理、分析和存档，可以作为相关负责人员的重要依据。并且监控软件具有超标自动报警功能，当工作人员在发现超标报警信号后，会立即采取措施去现场排除故障。

现有的井下瓦斯浓度监测手段中，采用的主要是基于催化燃烧式、电化学式和红外NDIR的传感器。其中，催化燃烧式的传感器由于长期的燃烧使得该类型的传感器寿命短，实际应用中一般只有半年，并且在高浓度甲烷环境下易中毒、产生误报，并且需要长期校准；电化学式传感器在监测甲烷的过程中，线性度很差，容易休眠，并且易受环境温度、湿度的影响，测量的准确性不高；红外NDIR传感器成本高，测量气体浓度的选择性不高，容易受其他干扰气体的影响，测量的是碳氢化合物的浓度，而并非甲烷气体的浓度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足和缺陷，本实用新型提供了一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

本实用新型提供了一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；

多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块，所述温度传感器、湿度传感器和所述控制集成模块集成封装于一外壳内，所述控制集成模块中集成有无线传输模块和报警模块，所述防尘过滤模块包裹于所述TDLAS传感器外侧，所述防尘过滤模块分别与所述温度传感器的输入端和所述湿度传感器的输入端连接，所述温度传感器的输出端和所述湿度传感器的输出端均与所述控制集成模块连接，所述控制集成模块与所述TDLAS传感器双向连接，所述TDLAS传感器通过所述排气模块与外界连通，所述控制集成模块通过无线传输模块与后台监控中心连接。

本实用新型的有益效果为：通过对矿井下多个位置点安装监测装置，检测各个检测节点处瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，对矿井下各处的瓦斯气体进行实时监测，当瓦斯浓度值超过安全范围时，则进行现场报警，并将检测的瓦斯数据上传给后台监控中心，实现远程监控。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以作如下改进。

进一步的，所述TDLAS传感器包括顺次连接的激光器、准直器、气体吸收池和TDLAS检验器，所述TDLAS检验器与所述控制集成模块相连接，所述气体吸收池中安装有反射镜组和光电探测器；

所述TDLAS检验器驱动激光器产生第一功率的激光，经过准直器进行准直后入射气体吸收池，经过气体吸收池中的反射镜组多次来回反射后到达 光电探测器，光电探测器接收到衰减后的第二功率的激光，并传输至TDLAS检验器。

所述进一步的有益效果为：通过TDLAS传感器能够准确检测矿井内瓦斯气体的浓度，在气体吸收池中安装由多个反射镜组成的反射镜组，增加激光在气体吸收池中的光程，从而增加对气体吸收池中瓦斯气体浓度值测量的精确度。

进一步的，所述无线传输模块采用2G、3G、4G或GPRS无线网络。

所述进一步的有益效果为：矿井内的每一个监测装置均通过无线网络与远程的后台监控中心连接，以实现对矿井的安全进行远程监控。

进一步的，还包括数据库服务器和管理平台，所述数据库服务器和管理平台均与所述后台监控中心连接。

所述进一步的有益效果为：矿井内的每一个检测节点处的瓦斯气体的相关信息均在远程进行存储和显示，当出现异常时，以便及时采取措施，防范于未然。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统连接结构示意图；

图2为TDLAS传感器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件名称如下：

1、激光器，2、准直器，3、气体吸收池，4、反射镜组，5、光电探测器，6、TDLAS检验器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解 释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1、一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统。

参见图1，本实施例提供的基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统包括多套监测装置、电源控制装置和后台监控中心；其中，多套监测装置间隔安装于矿井内，每一套所述监测装置包括防尘过滤模块、温度传感器、湿度传感器、TDLAS传感器、控制集成模块和排气模块，所述温度传感器、湿度传感器和所述控制集成模块集成封装于一外壳内，所述控制集成模块中集成有无线传输模块和报警模块，所述防尘过滤模块包裹于所述TDLAS传感器外侧，所述防尘过滤模块分别与所述温度传感器的输入端和所述湿度传感器的输入端连接，所述温度传感器的输出端和所述湿度传感器的输出端均与所述控制集成模块连接，所述控制集成模块与所述TDLAS传感器双向连接，所述TDLAS传感器通过所述排气模块与外界连通，所述控制集成模块通过无线传输模块与后台监控中心连接。

所述防尘过滤模块，用于对矿井内的当前检测节点处的瓦斯气体进行过滤，并将过滤后的瓦斯气体输送至温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值，并传输给控制集成模块；所述湿度传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的湿度值，并传输给控制集成模块；所述TDLAS传感器，用于检测矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的浓度值，并传输给控制集成模块；所述排气模块，用于将矿井内当前检测节点处的瓦斯气体排出到外界；所述控制集成模块，用于接收矿井内当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，判断矿井内瓦斯气体的温度值和湿度值是否在正常范围内，若在，则启动当前检测节点处的TDLAS传感器；还用于判断矿井内瓦斯气体的浓度值是否在安全范围内，若不在，则触发报警模块发出报警信号，同时还通过无线传输模块将当前检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、浓度值的判 断结果以及当前检测节点的报警状态传输至后台监控中心，其中，本实施例中的无线传输模块采用2G、3G、4G或GPRS无线网络；所述电源控制装置，与每一套监测装置连接，用于为每一套监测装置提供电源。

其中，参见图2，所述TDLAS传感器包括顺次连接的激光器1、准直器2、气体吸收池3和TDLAS检验器6，所述TDLAS检验器6与控制集成模块相连接，所述气体吸收池3中安装有反射镜组4和光电探测器5；所述TDLAS检验器6驱动激光器1产生第一功率的激光，经过准直器2进行准直后入射气体吸收池3，经过气体吸收池3中的反射镜组4多次来回反射后到达光电探测器5，光电探测器5接收到衰减后的第二功率的激光，并传输至TDLAS检验器6，TDLAS检验器6通过第二功率与第一功率的比值计算得到矿井内瓦斯气体的浓度值。其中，本实施例在气体吸收池3中安装由多个反射镜组成的反射镜组4，增加激光在气体吸收池中的光程，从而增加对气体吸收池3中瓦斯气体浓度值测量的精确度。

本实施例提供的瓦斯无线监测系统还包括数据库和管理平台；所述数据库，与后台监控中心连接，用于存储矿井内每一个检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值以及每一个检测节点处的报警状态和矿井内所有报警点的位置；所述管理平台，用于接收并显示后台监控中心发送的矿井内每一个检测节点处的瓦斯气体的温度值、湿度值、浓度值、报警状态以及所有报警点位置。本实施例将矿井内的每一个检测节点处的瓦斯气体的相关信息均在远程进行存储和显示，当出现异常时，以便及时采取措施，防范于未然。

本实用新型提供的一种基于TDLAS传感器的矿井瓦斯无线监测系统，通过对矿井下多个位置点安装监测装置，检测各个检测节点处瓦斯气体的温度值、湿度值和浓度值，对矿井下各处的瓦斯气体进行实时监测，当瓦斯浓度值超过安全范围，则进行现场报警，并将检测的瓦斯数据上传给后台监控中心，实现远程监控；通过TDLAS传感器能够准确检测矿井内瓦斯气体的 浓度值，在气体吸收池中安装由多个反射镜组成的反射镜组，增加激光在气体吸收池中的光程，从而增加对气体吸收池中瓦斯气体浓度值测量的精确度；矿井内的每一个检测节点处的瓦斯气体的相关信息均在远程进行存储和显示，当出现异常时，以便及时采取措施，防范于未然。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。