一种带定位功能的甲烷传感器及矿用定位装置的制作方法

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一种带定位功能的甲烷传感器及矿用定位装置的制造方法

本实用新型属于矿用甲烷传感器和矿井定位技术领域,特别涉及一种带定位功能的甲烷传感器及矿用定位装置。



背景技术:

随着煤炭需求的高速增长,煤矿工业得到了较大的发展,在煤矿采掘生产过程中,应用到很多传感器,涉及到矿井安全生产、经济效益各个方面。由于设备管理的疏漏,有些重要的、价值贵重的传感器经常在生产过程中遗失,或被移动到不符合生产措施规定的布置点,对于某些精密传感器,非专业人员的非法移动可能导致传感器无法使用。由于现有技术中的甲烷传感器产品不具备自身定位的功能,不仅造成经济损失,还给生产带来安全隐患。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种带定位功能的甲烷传感器及矿用定位装置,用于解决现有技术中矿用甲烷传感器不能自身定位的问题。

为实现上述目的,本实用新型的技术方案是:

一种带定位功能的矿用甲烷传感器,包括五个传感器方案:

传感器方案一,所述传感器包括甲烷浓度检测装置,所述传感器还包括矿用定位装置,所述矿用定位装置包括处理器、用于与巷道延伸方向上的两个基站分别交互信息的以检测传感器的水平距离的TDOA无线收发单元、及用于检测所述传感器的垂直高度的气压检测单元,所述TDOA无线收发单元、气压检测单元与所述处理器连接。

传感器方案二,在传感器方案一的基础上,所述传感器还包括用于检测传感器加速度的加速度检测单元,所述加速度检测单元与处理器连接。

传感器方案三,在传感器方案一的基础上,所述传感器还包括用于供电的电池。

传感器方案四,在传感器方案一的基础上,所述传感器还包括用于连接外接电源的接口。

传感器方案五,在传感器方案三的基础上,所述电池设置有电池充放电保护电路。

本实用新型还提供了一种矿用定位装置,所述矿用定位装置包括处理器、用于与巷道延伸方向上的两个基站分别交互信息的以检测传感器的水平距离的TDOA无线收发单元、及用于检测所述传感器的垂直高度的气压检测单元,所述TDOA无线收发单元、所述气压检测单元与所述处理器连接。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型提供了一种带定位功能的甲烷传感器,包括甲烷浓度检测单元、矿用矿用定位装置,矿用定位装置包括处理器、用于测量传感器的水平距离的TDOA无线收发单元、及用于检测所述甲烷传感器的垂直距离的气压检测单元。通过本实用新型的方法实现了甲烷传感器自身的定位和甲烷传感器自身是否被移动的检测。

本实用新型提供的矿用定位装置,实现了甲烷传感器自身的定位和甲烷传感器自身是否被移动的检测。

附图说明

图1为本实用新型的带定位功能的矿用甲烷传感器的结构框图;

图2为本实用新型的水平距离检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明:

本实用新型的一种矿用甲烷传感器的实施例:

一种带定位功能的甲烷传感器,如图1所示,包括甲烷浓度检测装置、矿用定位装置,矿用定位装置包括CPU处理器、用于与巷道延伸方向上的两个基站分别交互信息的以检测传感器的水平距离的TDOA无线收发单元、及用于检测甲烷传感器的垂直距离的气压检测单元,TDOA无线收发单元、气压检测单元与处理器连接,TDOA无线收发单元由Nonotron公司生产,传感器还包括用于检测传感器加速度,一旦有加速度产生,向基站报警的加速度检测单元,加速度检测单元由重力敏感元件和适调电路组成,且与处理器连接。

TDOA无线收发单元由高精度时钟、无线调制与解调和功率放大电路组成,用于测量传感器的水平位置,定位信息无线上传由定时属性触发;无线收发单元利用无线定位技术测量传感器的水平位置,无线定位技术原理是定位基站向被测传感器发射同步时钟信号,传感器接收到同步信号后立即返回响应,来计算物体与定位基站的相对位置,可与煤矿人员定位系统共用一个定位基站。

如图2所示,为传感器位置的俯视图,俯视图中包括基站A和基站B,基站A和基站B在巷道延伸方向上,图2中给出了传感器的水平距离,由于巷道比较窄,在y轴上的水平位移忽略不计。基站A和基站B的检测范围呈平面结构,两个基站同时检测传感器,利用无线定位技术原理计算传感器的水平距离,由于TDOA两基站的检测范围是相交成两个点,这两个点在同一个垂直方向上,结合气压检测单元测量的传感器的垂直位置,来最终确定传感器的垂直高度。

气压检测单元由气压敏感元件和适调电路组成,通过气压与海拔高度的关系测量传感器的垂直高度,气压测量值由气压敏感元件温度补偿后输出该测量值,所用到的公式为:

其中,h为甲烷传感器的垂直位移,P0为海平面大气压,P为该垂直位移下的气压值。

电池及电池充放电管理单元采用的是锂电池充放电保护电路,该充放电保护电路与现有技术中的充放电保护电路原理一致,在这里不再赘述,且充放电保护电路满足煤矿相关行业标准。此外,本实用新型的电池是锂电池,当然也可以采用其他类型的电池。

甲烷浓度检测装置由甲烷气感元件和适调电路组成,甲烷浓度检测装置包括甲烷催化燃烧模块和激光检测甲烷模块,如图1所示,其中催化燃烧的原理是利用可燃性气体在气压敏感元件表面上产生氧化反应,产生的热量引起元件电阻值的改变,据此来检验不同浓度的气体,可调谐激光谱吸收的原理是通过气体分子的吸收波长和温度压力无关以及不同气体分子之间具有互不干扰的波长吸收特性,实现不受环境温度影响,不受干扰气体影响,完成甲烷浓度检测,当甲烷浓度高于设定值时,进行报警。

加速度检测单元和无线定位装置通过无线通讯与人员定位基站互联,进而将检测单元检测的信息和无线定位装置的定位信息上传给设备管理相关人员;甲烷浓度检测单元与主机通过RS485总线连接。

本实用新型的矿用甲烷传感器的电池仅为加速度检测单元、无线收发单元供电,甲烷浓度检测单元由现场矿用直流电源供电。无线静默时电池处于微电流放电状态,电池电量低时由现场直流电源充电。作为其他实施方式,也可采用同一个电源为各个检测单元和无线定位装置供电。

上述检测过程完成后,该甲烷传感器通过2.4Ghz无线与定位基站通讯进行移动信息、位置信息传递,通过现场总线与主机进行指令和数据传输。

通过本实用新型的方法实现了对甲烷传感器自身的定位功能和甲烷传感器自身是否被移动的监测功能,还可以监测传感器是否受到外力冲击作用,为矿井安全生产和机电设备管理提供更好的服务。

上述实施例中,矿用定位装置的处理器为CPU处理器,作为其他实施方式,也可以采用其他的处理器。

本实用新型还提供了一种矿用定位装置,该定位装置的具体实施方式已经在上述实施例中进行了详细的说明,在这里不再赘述,本实用新型的矿用定位装置可以应用在机电设备管理上,可有效监测设备位置信息,为相关分析提供依据。检测单元和定位装置采用单元化结构,可以方便安装及替换。检测和定位单元也可应用到其他传感器或设备上,具有较大的推广应用价值。

以上给出了具体的实施方式,但本实用新型不局限于以上所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本实用新型的教导,设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

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