矿井甲烷浓度监测系统的制作方法

本实用新型涉矿井甲烷浓度监测系统。

背景技术：

甲烷浓度的监测是保证矿井下安全的重要参数之一。目前对甲烷浓度的监测主要是靠人工监测、无线电通信等。人工监测非常耗费人力、时间、物资，同时人工监测也会出现很多误差，而且在监测的同时对监测人员的危害性也不可忽视。利用无线电通信能够方便、灵活的传输数据，具有稳定性高并且经济的优点。但目前的无线电检测方法通常精度不是很高，存在一定的误差，由此也带来了一定的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种矿井甲烷浓度监测系统，以使对矿井甲烷浓度的监控数据实现近距离传输，并且精度高，提高监测效率。

本实用新型的矿井甲烷浓度监测系统，具有通过Zigbee网络连接的监控终端和主控终端，在监控终端中包括与Zigbee发送芯片连接的MQ-4型的甲烷传感器；主控终端中包括与所述Zigbee发送芯片无线通信、并连接有报警电路的Zigbee接收芯片；

所述的Zigbee发送芯片为通过信号输入端口与传感器连接的CC2530型芯片，并通过CC2530型芯片的信号收发端口连接天线；所述的Zigbee接收芯片为与Zigbee发送芯片对应的并通过输出端连接报警电路的CC2530型芯片。

所述的CC2530型芯片是集单片机、无线通信为一体的芯片，并且支持Zigbee协议。MQ-4型甲烷传感器可以感应到环境中存在可燃气体，并使自身的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，并将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，具有灵敏度高、成本低的特点。通过MQ-4型甲烷传感器能够精准、快速的对矿井中的甲烷浓度进行监测。同时通过Zigbee无线方式传输信号能够有效保证信号传输的准确性，并且也避免了繁琐的布线结构。由于CC2530型芯片具有单片机的功能，因此可以对监控终端检测到的甲烷浓度进行分析，当发现浓度值超出预设的范围后，便通过报警电路报警。其中报警电路可以采用常用的蜂鸣器等报警装置。在CC2530型芯片中涉及到的分析和控制程序也可由本领域普通技术人员实现，非本实用新型的创新所在。

进一步的，主控终端的Zigbee接收芯片通过接口转换芯片中的USB接口连接上位机。上位机可以由电脑等设备构成，可以人工通过上位机对监测的甲烷浓度数据进行管理，例如通过上位机设定好甲烷浓度的正常范围，并实时显示现场的甲烷浓度监测值，当监测的甲烷浓度超出设定范围内时通过主控终端报警。还可以通过上位机监控系统查询以前某一时刻的温度甚至于整个过程中温度在某一时间段的变化规律并预测将来某一时刻的甲烷浓度等。

优选的，还可以通过所述上位机与手机、平板电脑、智能手表等移动终端无线连接。通过移动终端可以使监管人员远程、实时的对甲烷浓度数据进行查看，及时处理异常情况，避免出现危险。

进一步的，Zigbee发送芯片还连接有显示模块。通过显示模块可以将采集到的甲烷浓度数据进行实时显示，方便观察。

进一步的，在Zigbee发送芯片中连接有两个晶振，通过两个晶振为系统提供基本时钟信号。

本实用新型的矿井甲烷浓度监测系统，结构简单，能够对矿井中的甲烷浓度进行准确、高效的监控，并能够将监控数据实时准确的进行传输，有效提高了甲烷浓度检测的便利性和准确性，同时也减少了设备资源的投入，减少了成本。

以下结合实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1为本实用新型矿井甲烷浓度监测系统的结构框图。

图2为图1中Zigbee发送芯片的连接示意图。

图3为图1中接口转换芯片的连接示意图。

具体实施方式

如图1所示本实用新型的矿井甲烷浓度监测系统，具有通过Zigbee网络连接的监控终端和主控终端。在监控终端中包括与Zigbee发送芯片连接的MQ-4型的甲烷传感器。Zigbee发送芯片还连接有显示模块，对检测的甲烷数据进行实时显示。主控终端中包括与所述Zigbee发送芯片无线通信、并连接有报警电路的Zigbee接收芯片。

如图2所示，所述的Zigbee发送芯片IC1为通过信号输入端口P0～P2与所述MQ-4型的甲烷传感器连接的CC2530型芯片，Zigbee发送芯片IC1通过电源端口VDD连接3.3V直流电源，并通过CC2530型芯片的信号收发端口RF_P，RF_N连接天线AN，用于发送检测数据。在Zigbee发送芯片IC1中还连接有两个晶振Y1，Y2，为系统提供时钟时序。所述的Zigbee接收芯片为与Zigbee发送芯片IC1对应的并通过输出端连接报警电路的CC2530型芯片。

如图1至图3所示，主控终端的Zigbee接收芯片通过接口转换芯片U2中的USB接口连接上位机，并通过上位机与移动终端无线连接。接口转换芯片U2采用PL2303型的接口转换器，可提供全双工异步串行通信装置与USB接口功能。在接口转换芯片U2中设有提供时序的转换芯片晶振Y3，并通过与Zigbee接收芯片相同标记的端口与Zigbee接收芯片对应连接。