专利名称：多参数智能型在线监测调节报警设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿救生舱用监测调节报警设备，特别是一种多参数智能型在线监测调节报警设备。
背景技术：
目前，国内煤矿救生舱中的设备中，包括有CH4，02报警设备，C02报警设备，CO报警设备，煤尘报警设备，温度报警设备及生命特征监测调节报警设备，所述的报警设备均是独立、单一的设备，然后再在救生舱中整合在一起，占用救生舱中的有效空间大，各个设备之间不能够完全匹配，综合时效差，不间断工作时间短。
实用新型内容本实用新型的目的是要提供一种多参数智能型在线监测调节报警设备，解决报警设备占用救生舱中的有效空间大，各个设备之间不能够完全匹配，综合时效差，不间断工作时间短的问题。本实用新型的目的是这样实现的该报警设备包括中央处理器、电源、时钟电路、 运算放大转换器、声光报警器、显示器、传感器和基准电源，电源、时钟模块、运算放大转换器和传感器与中央处理器的输入端连接；声光报警器和显示器与中央处理器的输出端连接；基准电源与运算放大转换器的输入端连接。所述的电源有稳压电源和本安电源，所述的稳压电源由稳压电源开关模块IC1、电阻R3、电容Cl和电容C2构成，稳压电源开关模块ICl的3脚通过电阻R3与中央处理器的 7脚连接；所述的本安电源包括电池E、电阻R0、二极管D4、二极管D3、电阻R4和电阻R5，电池E和电阻RO连接后，外包裹环氧树脂胶构成本安电池组，电阻R4和电阻R5串联后并联在电池E和电阻RO之间，在电阻R4和电阻R5之间通过导线与中央处理器的5脚连接。所述的中央处理器有低功耗多功能嵌入式微控制器IC2，在微控制器IC2内部集成有AD模块、TMR模块、EEPROM数据存储器和FLASN程序存储器等功能模块，与相应外围元件组成硬件电路，配合应用软件程序，完成仪器各种控制与运算功能。所述的时钟电路由集成电路IC3、晶振JZ2和电容C7、电容C8，集成电路IC3的7 脚、6脚和5脚与中央处理器的21脚、22脚和23脚对应连接，在集成电路IC3的2脚和3 脚之间连接有晶振JZ2，在集成电路IC3的2脚和4脚之间及3脚和4脚之间分别连接有电容C7、电容C8。所述的运算放大转换器包括运算集成电路IC4-1和IC4-2，运算集成电路IC4-1的负输入端与基准电源连接，运算集成电路IC4-1的正输入端与中央处理器的M脚连接，运算集成电路IC4-1的输出端通过三极管U7，三极管U7的集电极与串联的电阻R20和R21连接，甲烷传感器的输出端与运算集成电路IC4-2的正、负输入端连接，运算集成电路IC4-2 的输出端与电阻连接；所述的基准电源包括集成电路U8与电阻R17、电阻R18和电阻R19， 集成电路IC4-1的负输入端连接在电阻R18和电阻R19之间，中央处理器的6脚连接在集成电路U8与电阻R17之间；产生1. 25V和2. 5V电压基准分别与中央处理器和甲烷传感器单元电路连接。所述的声光报警器包括三极管TO、三极管U6，二极管D1、电阻R16和蜂鸣器HA，中央处理器的30脚通过二极管Dl与三极管U5的基极连接，三极管U5与三极管U6组成复合管并与蜂鸣器HA连接。所述的显示器包括数码管LED、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，数码管LED与中央处理器的36脚、37脚、38脚，39脚、41脚、42脚、43脚、44脚对应连接；开关按钮Si、零点调整和报警点设置按钮S2和满度调整和多参数显示切换按钮S3与中央处理器的25脚J6脚和27脚对应连接。 所述的传感器包括甲烷传感器r和r0、氧气传感N，Rt.CO传感模块4F-1000，温湿度传感模块RHT03，红外人体传感模块PIR，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210， 甲烷传感器r和rO连接在集成电路IC4-1和集成电路IC4-2之间；氧气传感N，Rt与中央处理器的5脚连接；CO传感模块4F-1000与中央处理器的8脚连接；温湿度传感模块RHT03 与中央处理器的9脚连接；红外人体传感模块PIR与中央处理器的10脚连接，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210均通过通信模块与中央处理器的32脚和33脚连接。有益效果，由于采用了上述方案，该报警设备根据人体生命体征的需要，能够对舱内的氧气、C02，及高温进行在线实时监控、显示，并且对渗入舱内的瓦斯，CO煤尘进行监控； 多点红外线人体热能感应器，布置在救生舱的需控部位，任何一个范围有待救人员存在，即可自动激发设备进入工作状态，并且对救生舱内的瓦斯，C02，C0，02，煤尘以及温度、湿度进行在线实时监控、显示，当某项指标超标后，发出警报报警，以便舱内人员进行必要的自救活动；仪器内部有多个功能模块与相应的外围元件组成优化的硬件电路，配合应用软件程序，完成仪器的各种控制、运算和通信功能，本仪器综合功能强，成本低，断电工作时效长， 使用方便；仪器采用低功耗高精度基准稳压电源管组成电压基准电路，产生1. 25V和2. 5V 电压基准分别供给控制器和传感器单元电路使用，从而提高了检测精度。解决了报警设备占用救生舱中的有效空间大，各个设备之间不能够完全匹配，综合时效差，不间断工作时间短的问题，达到了本这用新型的目的。优点能够在矿井断电情况下，持续不间断1440小时以上长期工作，能够对救生舱内的被救人员进行必要的生命特征检测并发出信号，同时对舱内环境中的瓦斯，氧气，二氧化碳，一氧化碳，煤尘，温度、湿度进行检测，并且在超标状态下发出紧急信号。本仪器根据综合时效需要，选用安全火花和隔爆型大功率弱记忆可充电锂电池作为工作电源，电路使用低功耗、多功能、嵌入式微控制器组成硬件集成电路，电路设计简单，配合应用软件程序方便简洁，整体体积小，功能强大，断电工作时效长。
图1本实用新型的结构方框图。图2为本实用新型的电路结构图。图中，1、中央处理器；2、电源；3、时钟电路；4、运算放大转换器；5、声光报警器；6、
显示器；7、传感器；8、基准电源。
具体实施方式
实施例1 该报警设备包括中央处理器1、电源2、时钟电路3、运算放大转换器4、 声光报警器5、显示器6、传感器7和基准电源8，电源2、时钟模块3运算放大转换器4、和传感器7与中央处理器1的输入端连接；声光报警器5和显示器6与中央处理器1的输出端连接；基准电源8与运算放大转换器4的输入端连接。所述的电源有稳压电源和本安电源，所述的稳压电源由稳压电源开关模块IC1、电阻R3、电容Cl和电容C2构成，稳压电源开关模块ICl的3脚通过电阻R3与中央处理器的 7脚连接；所述的本安电源包括电池E、电阻R0、二极管D4、二极管D3、电阻R4和电阻R5，电池E和电阻RO连接后，外包裹环氧树脂胶构成本安电池组，电阻R4和电阻R5串联后并联在电池E和电阻RO之间，在电阻R4和电阻R5之间通过导线与中央处理器的5脚连接。所述的中央处理器有低功耗多功能嵌入式微控制器IC2，在微控制器IC2内部集成有AD模块、TMR模块、EEPROM数据存储器和FLASN程序存储器等功能模块，与相应外围元件组成硬件电路，配合应用软件程序，完成仪器各种控制与运算功能。所述的时钟电路由集成电路IC3、晶振JZ2和电容C7、电容C8，集成电路IC3的7 脚、6脚和5脚与中央处理器的21脚、22脚和23脚对应连接，在集成电路IC3的2脚和3 脚之间连接有晶振JZ2，在集成电路IC3的2脚和4脚之间及3脚和4脚之间分别连接有电容C7、电容C8。所述的运算放大转换器包括运算集成电路IC4-1和IC4-2，运算集成电路IC4-1的负输入端与基准电源连接，运算集成电路IC4-1的正输入端与中央处理器的M脚连接，运算集成电路IC4-1的输出端通过三极管U7，三极管U7的集电极与串联的电阻R20和R21连接，甲烷传感器的输出端与运算集成电路IC4-2的正、负输入端连接，运算集成电路IC4-2 的输出端与电阻连接；所述的基准电源包括集成电路IC8与电阻R17、电阻R18和电阻R19， 集成电路IC4-1的负输入端连接在电阻R18和电阻R19之间，中央处理器的6脚连接在集成电路U8与电阻R17之间；产生1. 25V和2. 5V电压基准分别与中央处理器和甲烷传感器单元电路连接。所述的声光报警器包括三极管TO、三极管U6，二极管D1、电阻R16和蜂鸣器HA，中央处理器的30脚通过二极管Dl与三极管U5的基极连接，三极管U5与三极管U6组成复合管并与蜂鸣器HA连接。所述的显示器包括数码管LED、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，数码管LED与中央处理器的36脚、37脚、38脚、39脚、41脚、42脚、43脚、44脚对应连接；开关按钮Si、零点调整和报警点设置按钮S2和满度调整和多参数显示切换按钮S3与中央处理器的25脚J6脚和27脚对应连接。所述的传感器包括甲烷传感器r和r0、氧气传感N，Rt.CO传感模块4F-1000，温湿度传感模块RHT03，红外人体传感模块PIR，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210， 甲烷传感器r和rO连接在集成电路IC4-1和集成电路IC4-2之间；氧气传感N，Rt与中央处理器的5脚连接；CO传感模块4F-1000与中央处理器的8脚连接；温湿度传感模块RHT03 与中央处理器的9脚连接，红外人体传感模块PIR与中央处理器的10脚连接，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210均通过通信模块与中央处理器的32脚和33脚连接。所有硬件电路采用表面贴装技术安装在一块双面印刷电路板上，在应用程序作用下，仪器即可正常工作，可以连续测量甲烷，氧气，二氧化碳，一氧化碳，煤尘，温度、湿度等参数，并且在超标状态下自动发出声光报警讯号，报警点可以在测量范围内进行设置。由于采用本安电池组，仪器可用于防爆场所的检测，仪器设置有低电压指示，欠电压自动关机，高瓦斯保护等电路，延长仪器使用寿命，由于采用全表面贴装技术，仪器结构合理，体积小，便于安装在安全舱的舱内。本设备设置了标准信号检测结果输出接口，具备了完善的后处理功能，能够对救生舱内配置的控制设备输出智能化控制信号，从而实现与舱外的救生机器人或感知物联网的动态联系。依据电路图制作印刷电路板，并且参照原理图将所有元件采用表面贴装技术安装在电路板上，采用^ou编程器将本仪器的应用程序固化在控制芯片中，完成机芯制作，将充电电池(1. 2V*3/260Ah)与其限流电阻(阻值为0. 4*2由0. 5康铜丝绕制而成)串联后用环氧树脂罐封，厚度大于1. 2mm,无裂缝，不外露金属电极，组成本安电池组(额定电压 3. 6V ；最大开路电压4. 2V，最大短路电流小于5A)，安装甲烷传感器，安装氧气传感器，安装本安电池组，安装其它各独立传感模块，安装操作按键，调试合格后安装机壳，完成本仪器的制作工作，操作按键，调试仪器即可工作。仪器中使用的元件为，ICl型号为LP3985/3. 3V ；IC2型号为PIC16LF871 ；IC3型号为DS1302 ；IC4型号为LM358 ； IC5型号为74LS90 ；U8型号为LM385/2. 5V ；甲烷传感器型号为LX-7，氧气传感器型号为。
权利要求1.一种多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是该报警设备包括中央处理器、电源、时钟电路、运算放大转换器、声光报警器、显示器、传感器和基准电源，电源、时钟模块、运算放大转换器和传感器与中央处理器的输入端连接；声光报警器和显示器与中央处理器的输出端连接；基准电源与运算放大转换器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的电源有稳压电源和本安电源，所述的稳压电源由稳压电源开关模块IC1、电阻R3、电容Cl和电容C2构成，稳压电源开关模块ICl的3脚通过电阻R3与中央处理器的7脚连接；所述的本安电源包括电池E、电阻RO、二极管D4、二极管D3、电阻R4和电阻R5，电池E和电阻RO连接后，外包裹环氧树脂胶构成本安电池组，电阻R4和电阻R5串联后并联在电池E和电阻RO 之间，在电阻R4和电阻R5之间通过导线与中央处理器的5脚连接。
3.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的中央处理器有低功耗多功能嵌入式微控制器IC2，在微控制器IC2内部集成有AD模块、TMR模块、EEPROM数据存储器和FLASN程序存储器功能模块，与相应外围元件组成硬件电路，配合应用软件程序，完成仪器控制与运算功能。
4.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的时钟电路由集成电路IC3、晶振JZ2和电容C7、电容C8，集成电路IC3的7脚、6脚和5脚与中央处理器的21脚、22脚和23脚对应连接，在集成电路IC3的2脚和3脚之间连接有晶振 JZ2，在集成电路IC3的2脚和4脚之间及3脚和4脚之间分别连接有电容C7、电容C8。
5.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的运算放大转换器包括运算集成电路IC4-1和IC4-2，运算集成电路IC4-1的负输入端与基准电源连接，运算集成电路IC4-1的正输入端与中央处理器的M脚连接，运算集成电路IC4-1 的输出端通过三极管U7，三极管U7的集电极与串联的电阻R20和R21连接，甲烷传感器的输出端与运算集成电路IC4-2的正、负输入端连接，运算集成电路IC4-2的输出端与电阻连接；所述的基准电源包括集成电路U8与电阻R17、电阻R18和电阻R19，集成电路IC4-1的负输入端连接在电阻R18和电阻R19之间，中央处理器的6脚连接在集成电路U8与电阻R17 之间；产生1. 25V和2. 5V电压基准分别与中央处理器和甲烷传感器单元电路连接。
6.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的声光报警器包括三极管U5、三极管U6，二极管D1、电阻R16和蜂鸣器HA，中央处理器的30脚通过二极管Dl与三极管U5的基极连接，三极管U5与三极管U6组成复合管并与蜂鸣器HA 连接。
7.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的显示器包括数码管LED、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，数码管LED与中央处理器的36脚、37脚、38脚、39脚、41脚、42脚、43脚、44脚对应连接；开关按钮Si、零点调整和报警点设置按钮S2和满度调整和多参数显示切换按钮S3与中央处理器的25脚、沈脚和 27脚对应连接。
8.根据权利要求1所述的多参数智能型在线监测调节报警设备，其特征是所述的传感器包括甲烷传感器r和r0、氧气传感N，RtXO传感模块4F-1000，温湿度传感模块RHT03， 红外人体传感模块PIR，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210，甲烷传感器r和rO 连接在集成电路IC4-1和集成电路IC4-2之间；氧气传感N，Rt与中央处理器的5脚连接；CO传感模块4F-1000与中央处理器的8脚连接；温湿度传感模块RHT03与中央处理器的9 脚连接；红外人体传感模块PIR与中央处理器的10脚连接，C02传感模块MS4100和煤尘传感模块SPM4210均通过通信模块与中央处理器的32脚和；33脚连接。
专利摘要一种多参数智能型在线监测调节报警设备，属于煤矿救生舱用监测调节报警设备。该报警设备包括中央处理器、电源、时钟电路、运算放大转换器、声光报警器、显示器、传感器和基准电源，电源、时钟模块、运算放大转换器和传感器与中央处理器的输入端连接；声光报警器和显示器与中央处理器的输出端连接；基准电源与运算放大转换器的输入端连接。优点能够在矿井断电情况下，超长期工作，能够对救生舱内的被救人员进行必要的生命特征检测并发出信号，同时对舱内环境中的瓦斯，氧气，二氧化碳，一氧化碳，煤尘，温度、湿度进行检测，并且在超标状态下发出紧急信号。电路设计简单，配合应用软件程序方便简沽，整体体积小，功能强大，断电工作时效长。
文档编号E21F17/18GK202065010SQ20112000942
公开日2011年12月7日 申请日期2011年1月9日 优先权日2011年1月9日
发明者尹加平, 张渭勇, 谢建林, 谢德明 申请人:尹加平, 张渭勇