专利名称：无线传输煤矿安全监测控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于煤矿安全监测技术领域的监控装置，特别涉及利用先进的GPRS无线通讯技术、红外气体检测技术和瓦斯自动排放技术集成的矿井安全状态监控、报警和处理装置。
背景技术：
目前在我国煤炭行业，大多数企业都已经或正在进行煤炭安全监控系统的建设，这些系统的建立在实现安全生产的过程中起到了重要的作用； 但是由于各种系统建于不同时期，使用不同的技术，各系统无法有效的集 成，使安全生产监测监控信息不能很好的整合、利用。煤矿事故80%是由 瓦斯泄露造成。传统的进行瓦斯探测的方法是由一定数量的井下人员携带 瓦斯探测器，利用瓦斯探测器对矿井的瓦斯含量进行监测，然后进行判断， 一旦瓦斯含量超标，探测仪器报警。但井下工作人员有时不能够及时发现 探测器的工作状态，报告不及时，在时间和空间上就不能做到及时性，不 能利用各种先进技术进行自动化联动控制。而且，井上管理人员通常只能 靠人工通知对各种井下情况进行了解，不能对井下人员具体方位进行确 定， 一旦出现事故，不能及时通知并下人员撤离。给人员疏散工作和营救 工作带来困难。 发明内容本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种煤 矿安全无线监测、报警与瓦斯自动引排装置，主要利用目前先进的先进的GPRS无线通讯技术、红外气体检测技术和瓦斯自动排放技术，将其整合集 成实现矿井安全状态监控、报警和紧急处理功能。为了达到上述目的，本实用新型釆用的技术方案是单片机模块扩展 有RAM存储器和EEPR0M存储器，报警装置、网络接口模块、红外甲烷传 感器模块和GPRS模块分别和单片机模块相连，电源供应模块分别和上述 的各模块相连，GPRS模块和GPRS天线相连。本实用新型的优点是(1) 运用GPRS技术实现在矿井中无法实现数据传输的环境瓶颈，大 大的简化了系统结构，有效的提高了系统的机动性和反应能力，降低了网 络铺设成本；(2) 利用红外甲烷传感器探测技术达到准确釆集数据的目的。避免了传统传感器釆集的数据收到粉尘的影响而改变了釆集数据的准确度。通 过红外技术、遥感技术、控制技术测量瓦斯在空气中含量的光谱反射情况来分析数据，测算出准确数值，比传统传感器有误差小的特点；(3)通过对瓦斯浓度的实时监测，控制瓦斯自动引排系统，实现在排放过程中对含瓦斯风流实现自动调控。在保证安全的前提下，实现对积聚瓦斯最大效率的排放。
图l是本实用新型原理方框图；图2是本实用新型电路原理图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。 在图1中可见，本实用新型包括单片机模块，单片机模块扩展有RAM 存储器和EEPROM存储器，报警装置、网络接口模块、红外甲烷传感器模 块和GPRS模块分别和单片机模块相连，电源供应模块分别和上述的各模 块相连，GPRS模块和GPRS天线相连。图2中可见，所述的单片机模块釆用单片机MCU作为主控芯片，MCU 的1-4脚和17-20脚与RAM存储器的l-8脚分别相连；MCU的13-16脚和 29-32脚与EEPROM存储器的1-8脚相连;MCU的电源9、 IO引脚与电池组 B3的正级、直流电源B4的负极相接；电源供应模块电路由电压转换器B1 和B2组成，Bl的1、 3脚与220V电源的L和N相接，B2的5、 6管脚连 接地线，Bl的5、 7管脚连接B2的8、 7管脚，通过线性耦合滤波变压后 输出12V直流电源；B2与电阻R15、 R16、 R17、 R18相连，整合后连接到 电池组B3，分别连到数据比较芯片A4的7、 8脚和MCU的9、 10脚，为二 者提供直流电源；GPRS通讯的通讯模块电路包括MCU的25脚连接信号 放大器Dl和滤波器，再连接到GPRS通讯处理芯片A2的3脚，MCU的26 脚连接信号放大器D2再连接到A2的4脚，MCU的23、 24脚分别通过R3、 R4的电阻连接到A2的1、 2管脚，A2的电源由B1的6和8管脚引入，分 别连接到5、 6脚上，从A2的7-9脚依次连接GPRS芯片Al和发射天线L4, 供信号传输使用；网络接口模块包括Dl、 D2的出口处分别连接到网络芯 片A3的1、 2脚上，MCU的27、 28脚分别连接到A3的3、 4脚上，A3的 5-8脚连接网络LAN接口芯片A6的1-4脚上；红外甲烷传感器模块包括 MCU的21、 22脚分别连接电阻R1、 R2上，再连接到数据处理芯片U2的1、 2脚上，U2的3脚通过电感器Tl和滤波器连接到红外甲烷传感器Ul上，从U2的4、 5脚并联电阻R19，继而连接到U1上；报警装置包括MCU的 9、 10脚连接到报警处理芯片A5上的5、 6脚，A5的1、 2脚通过模拟发 生器连接到扬声器L2上，A5的3、 4脚分别通过电容C3、 C4和电阻R13、 R14连接到报警闪烁光灯L3; MCU的5至8脚分别通过电阻R7至R10与数 据比较芯片A4的13至16脚对应相连，A4的9、 10脚连接电容Cl的两端， A4的11、 12脚连接电容C2的两端，A4的l、 2脚连接电阻R11的两端， A4的3、 4脚连接电阻R12的两端，A4的5、 6脚短接相连，A4的7、 8管 脚分别连接直流电源B4的正、负极，数据比较芯片A4将采集的数据与 EEPR0M存储器的数据比较进行分析后传给MCU，同时MCU再将信息传给 GPRS通讯处理芯片A2和GPRS芯片Al传输出去。本装置的工作原理红外甲烷传感器Ul采集的数据经过信号预处理 送入单片机MCU,利用高性能的单片机的内部A/D转换器实现A/D转换， 处理后的数据送至数据比较芯片A4处理与门限值进行比较、分析，如果 超过安全的门限值，则传输信号给报警模块发出声光报警信号，另一方面 通过GPRS通讯电路发送数据到总控制中心，总控中心同步控制自动瓦斯 引排系统，来进行瓦斯高速排放，有效降低瓦斯爆炸事故发生。由此可见，本实用新型运用国内外无线通讯及嵌入式软件技术，结合 已经成熟应用的GPRS无线网络技术在煤矿现有瓦斯监控、生产调度、0A 办公等信息化领域进行拓展性的开发，解决了煤矿安全监管人员无法随时 随地从煤矿现有系统中获取安全生产实时数据、无法准确、实时接收瓦斯 超限报警等问题，利用中国移动的GPRS网络与煤矿现有的Intranet网络 进行无线VPN接入的扩展，通过在煤矿内部网络中安装无线应用服务器来 接收无线数据釆集报警装置发来的指令，收集整理煤矿内网现有系统的相 关数据并进行标准格式转化后发送到无线数据采集报警装置，无线数据釆 集报警装置接入无线应用服务器系统后根据"煤矿安全无线监测、报警与 瓦斯自动引排系统"提供的定制菜单功能进行随时随地的数据访问，并能 提供报警功能。
权利要求1.一种无线传输煤矿安全监测控制装置，包括单片机模块，其特征在于单片机模块扩展有RAM存储器和EEPROM存储器，报警装置、网络接口模块、红外甲烷传感器模块和GPRS模块分别和单片机模块相连，电源供应模块分别和上述的各模块相连，GPRS模块和GPRS天线相连。
2. 根据权利要求l所述的无线传输煤矿安全监测控制装置，其特征在于所 述的单片机模块釆用单片机MCU作为主控芯片，MCU的1-4脚和17-20脚与 RAM存储器的1-8脚分别相连，MCU的13-16脚和29-32脚与EEPR0M存储 器的l-8脚相连，MCU的电源9、 10引脚与电池组B3的正级、直流电源B4 的负极相接，电源供应模块电路由电压转换器Bl和B2组成，Bl的1、 3 脚与220V电源的L和N相接，B2的5、 6管脚连接地线，Bl的5、 7管脚 连接B2的8、 7管脚，通过线性耦合滤波变压后输出12V直流电源，B2与 电阻R15、 R16、 R17、 R18相连，整合后连接到电池组B3，分别连到数据比 较芯片A4的7、 8脚和MCU的9、 10脚，为二者提供直流电源，GPRS通讯 的通讯模块电路包括，MCU的25脚连接信号放大器Dl和滤波器，再连接到 GPRS通讯处理芯片A2的3脚，MCU的26脚连接信号放大器D2再连接到A2 的4脚，MCU的23、 24脚分别通过R3、 R4的电阻连接到A2的1、 2管脚， A2的电源由Bl的6和8管脚引入，分别连接到5、 6脚上，从A2的7-9 脚依次连接GPRS芯片A1和发射天线L4，供信号传输使用，网络接口模块 包括，Dl、 D2的出口处分别连接到网络芯片A3的1、 2脚上，MCU的27、 28脚分别连接到A3的3、 4脚上，A3的5-8脚连接网络LAN接口芯片A6 的1-4脚上，红外甲烷传感器模块包括，MCU的21、 22脚分别连接电阻R1、 R2上，再连接到数据处理芯片U2的1、 2脚上，U2的3脚通过电感器Tl 和滤波器连接到红外甲烷传感器U1上，从U2的4、 5脚并联电阻R19，继 而连接到Ul上，报警装置包括，MCU的9、 10脚连接到报警处理芯片A5 上的5、 6脚，A5的l、 2脚通过模拟发生器连接到扬声器L2上，A5的3、 4脚分别通过电容C3、 C4和电阻R13、 R14连接到报警闪烁光灯L3， MCU 的5至8脚分别通过电阻R7至R10与数据比较芯片A4的13至16脚对应 相连，A4的9、 10脚连接电容C1的两端，A4的11、 12脚连接电容C2的 两端，A4的l、 2脚连接电阻R11的两端，A4的3、 4脚连接电阻R12的两 端，A4的5、 6脚短接相连，A4的7、 8管脚分别连接直流电源B4的正、 负极，数据比较芯片A4将釆集的数据与EEPROM存储器的数据比较进行分 析后传给MCU，同时MCU再将信息传给GPRS通讯处理芯片A2和GPRS芯片 Al传输出去。
专利摘要本实用新型公开了一种无线传输煤矿安全监测控制装置，包括单片机模块，单片机模块扩展有RAM存储器和EEPROM存储器，报警装置、网络接口模块、红外甲烷传感器模块和GPRS模块分别和单片机模块相连，电源供应模块分别和上述的各模块相连，GPRS模块和GPRS天线相连。本实用新型的优点(1)运用GPRS技术实现在矿井中无法实现的数据传输的环境瓶颈，降低了网络铺设成本，(2)利用红外甲烷传感器探测技术达到准确采集数据的目的，比传统传感器有误差小的特点，(3)通过对瓦斯浓度的实时监测，实现在排放过程中对含瓦斯风流实现自动调控。
文档编号G05B19/048GK201116979SQ200720117809
公开日2008年9月17日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者张品峰, 曹金名 申请人:哈尔滨威波瑞科技有限公司