一种矿井瓦斯浓度实时监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种监测系统，尤其是涉及一种矿井瓦斯浓度实时监测系统。
【背景技术】
[0002] 瓦斯是在成煤过程中形成并大量储存于煤层之中的气体，它是煤矿井下危害最大 的气体。由于瓦斯气体（主要成分是甲烷）本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危 害，因此对瓦斯浓度的检测和报警是一项必要的工作，将检测到的瓦斯浓度浓度与标准值 进行比较，当高过一定浓度值时进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处 理，组织人员撤离或对矿井通风排气，避免不安全事故发生，对现在采矿业的安全起着非常 重要的作用。现如今，为了预防瓦斯爆炸事故，各煤矿企业均采取了种种措施，如煤矿安全 监控系统，其原理是在井下各个工作面设置瓦斯传感器，并通过电缆传输到地面，再通过地 面中心站计算机进行数据采集处理，显示到各个终端显示器上，生产调度人员根据这些实 时数据监控瓦斯浓度变化情况。上述监控系统具有瓦斯浓度检测和浓度超标报警功能，从 技术手段上很好地避免了瓦斯超限作业，消除了由此产生的隐患，但实际使用时，存在投入 成本较高、井下布线工作量大、监测位置调整不便等缺陷和不足。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿井 瓦斯浓度实时监测系统，其电路简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能解决现有 瓦斯监测系统存在的投入成本较高、井下布线工作量大、监测位置调整不便等问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种矿井瓦斯浓度实时监 测系统，其特征在于：包括上位机、与上位机相接的第一无线通信模块和多个分别布设在矿 井内多个采煤工作面上的瓦斯浓度检测报警仪，多个所述瓦斯浓度检测报警仪均与上位机 进行通f目；
[0005] 所述瓦斯浓度检测报警仪包括外壳、安装在所述外壳后侧壁上的安装支架、布设 在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳前侧壁上的显示器、输入键盘、温度传感 器和瓦斯浓度传感器，所述电子线路板上设置有主控芯片以及分别与主控芯片相接的A/D 转换电路、报警电路和第二无线通信模块，所述报警电路和显示器均由主控芯片进行控制， 所述显示器和输入键盘均与主控芯片相接；所述外壳通过所述安装支架固定在所述采煤工 作面上；所述主控芯片为STC89C51单片机，所述温度传感器为DS18B20温度传感器，所述 DS18B20温度传感器的DQ引脚与STC89C51单片机的P2. 4/A12引脚相接；所述瓦斯浓度传 感器为MQ-4气体传感器，所述MQ-4气体传感器与A/D转换电路相接；所述主控芯片通过第 二无线通信模块和第一无线通信模块与上位机进行通信，所述第二无线通信模块和第一无 线通信模块均为nRF2401无线通信模块。
[0006] 上述一种矿井瓦斯浓度实时监测系统，其特征是：所述A/D转换电路为芯片 ADC0804,所述MQ-4气体传感器与芯片ADC0804的VIN+引脚相接，芯片ADC0804的VIN-引 脚接地；芯片 ADC0804 的 DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6 和 DB7 引脚分别与 STC89C51 单片 机的 PI. 0、P1. 1、P1. 2、P1. 3、P1. 4、P1. 5、P1. 6 和 P1. 7 引脚相接，芯片 ADC0804 的 G、互5 和引脚分别与STC89C51单片机的P3. 2/M$、P3. 7/而和P3. 6/W瓦引脚相接。
[0007] 上述一种矿井瓦斯浓度实时监测系统，其特征是：所述报警电路包括扬声器B1和 发光二极管D3,STC89C51单片机的P3. 5/T1引脚经电阻R5后与三极管Q1的基极相接，扬 声器B1的正电源端接三极管Q1的发射极且其负电源端接地，三极管Q1为NPN型三极管且 其集电极接VCC电源端；发光二极管D3的阳极经电阻R6后接三极管Q1的发射极且其阴极 接地。
[0008] 上述一种矿井瓦斯浓度实时监测系统，其特征是：所述显示器为12864IXD液晶显 示屏。
[0009] 上述一种矿井瓦斯浓度实时监测系统，其特征是：所述输入键盘包括按键Kl、K2、 K3 和 K4，按键 K1、K2、K3 和 K4 的一端分别与 STC89C51 单片机的 P2. 0/A8、P2. 1/A9、P2. 7/ A15和P2. 3/A11引脚相接且其另一端均接地。
[0010] 上述一种矿井瓦斯浓度实时监测系统，其特征是：所述按键K1为光标键，所述按 键K2为数值增加调整按键，所述按键K3为数值减小调整按键，所述按键K4为人工启动报 警按键。
[0011] 本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
[0012] 1、所采用的瓦斯浓度检测报警仪结构简单、设计合理且安装布设方便。
[0013] 2、所采用的瓦斯浓度检测报警仪以无线通信方式与上位机进行通信，无需在矿井 内布设大量电缆，并且体积小，结构轻巧且便于携带，位置移动方便。
[0014] 3、所采用的瓦斯浓度检测报警仪电路简单、设计合理且接线方便、投入成本较低， 主要包括主控芯片、温度传感器、瓦斯浓度传感器、显示器、输入键盘、报警电路和第二无线 通信模块，以STC89C51单片机为控制核心，用MQ-4气体传感器检测瓦斯浓度，用DS18B20 温度传感器检测温度，因而能实现瓦斯浓度与温度同步检测，并能对温度传感器和瓦斯浓 度传感器所检测信息进行同步显示，同时能将所检测信息以无线通信方式传送至上位机。
[0015] 4、使用操作简便且使用效果好、实用价值高，通过多个瓦斯浓度检测报警仪分别 对矿井内多个采煤工作面进行瓦斯浓度检测及报警，能对瓦斯浓度与温度进行同步检测， 实现温度与瓦斯浓度自动报警。
[0016] 综上所述，本实用新型电路简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能有效 解决现有瓦斯监测系统存在的投入成本较高、井下布线工作量大、监测位置调整不便等问 题。
[0017] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的电路原理框图。
[0019] 图2为本实用新型所采用主控芯片与输入键盘的电路原理图。
[0020] 图3为本实用新型所采用显示器的电路原理图。
[0021] 图4为本实用新型所采用A/D转换电路的电路原理图。
[0022] 图5为本实用新型所采用报警电路的电路原理图。
[0023] 图6为本实用新型所采用MQ-4气体传感器的电路原理图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 1-瓦斯浓度检测报警仪；1-1一显示器； 1-2-输入键盘；
[0026] 1-3-温度传感器； 1-4一瓦斯浓度传感器；
[0027] 1-5-主控芯片； 1-6-A/D转换电路； 1_7-报警电路；
[0028] 1-8一第二无线通f目模块；2-上位机；
[0029] 3-第一无线通信模块。
【具体实施方式】
[0030] 如图1所示，本实用新型包括上位机2、与上位机2相接的第一无线通信模块3和 多个分别布设在矿井内多个采煤工作面上的瓦斯浓度检测报警仪1，多个所述瓦斯浓度检 测报警仪1均与上位机2进行通信。
[0031] 所述瓦斯浓度检测报警仪1包括外壳、安装在所述外壳后侧壁上的安装支架、布 设在所述外壳内的电子线路板以及安装在所述外壳前侧壁上的显示器1-1、输入键盘1-2、 温度传感器1-3和瓦斯浓度传感器1-4,所述电子线路板上设置有主控芯片1-5以及分别与 主控芯片1-5相接的A/D转换电路1-6、报警电路1-7和第二无线通信模块1-8,所述报警 电路1-7和显示器1-1均由主控芯片1-5进行控制，所述显示器1-1和输入键盘1-2均与 主控芯片1-5相接。所述外壳通过所述安装支架固定在所述采煤工作面上。结合图2和图 6,所述主控芯片1-5为STC89C51单片机，所述温度传感器1-3为DS18B20温度传感器，所 述DS18B20温度传感器的DQ引脚与STC89C51单片机的P2. 4/A12引脚相接。所述瓦斯浓 度传感器1-4为MQ-4气体传感器，所述MQ-4气体传感器与A/D转换电路1-6相接；所述主 控芯片1-5通过第二无线通信模块1-8和第一无线通信模块3与上位机2进行通信，所述 第二无线通信模块1-8和第一无线通信模块3均为nRF2401无线通信模块。
[0032] 如图4所示，本实施例中，所述A/D转换电路1-6为芯片ADC0804,所述MQ-4气体 传感器与芯片ADC0804的VIN+引脚相接，芯片ADC0804的VIN-引脚接地；芯片ADC0804 的 DBO、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6 和 DB7 引脚分别与 STC89C51 单片机的 P1. 0、P1. 1、 P1. 2、P1. 3、P1. 4、P1. 5、P1. 6和P1. 7引脚相接，芯片ADC0804的斤、而和^引脚分别 与STC89C51单片机