专利名称：红外线全量程甲烷监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量传感技术领域，涉及一种红外线全量程甲垸监测装置。
背景技术：
目前矿井检测设备的使用越来越多，对安全性的要求日益提高，在甲.烷 气体检测中使用的是传统催化原理的非色散红外线检测技术，存在着催化原 理传感器标定周期短、容易中毒等现象，并且检测精度有时会因温度变化而 漂移，造成测量性能不稳定、可靠性不高。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种红外线全量程甲烷监测装置，克服了现有
催化技术中存在的传感器标定周期短、容易中毒现象，以及测量性能不稳定、 可靠性不高的问题 -
本实用新型所采用的技术方案是， 一种红外线全量程甲垸监测装置，包
括主控模块，主控模块与A/D转换器、电源模块、红外遥控模块、声光报警 模块、显示模块、通讯模块分别通过接口连接，电源模块与A/D转换器之间 连接有红外甲垸检测传感器。
本实用新型的红外线全量程甲烷监测装置，其特征还在于所述的声光 报警模块包括蜂鸣器和报警灯。
本实用新型的监控装置具有测量准确、反应速度快、标定周期长、不受 其它气体影响、测量范围宽、功耗低、使用寿命、性能稳定、可靠性高，能方便的与各种现有类型的煤矿安全监测系统配套使用。

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图1是本实用新型装置的结构框图2是本实用新型装置实施例的安装示意图，其中a是本实用新型装置 表面的前视安装示意图，b是本实用新型装置表面的侧视内部安装示意图。
图中，l.主控模块，2.A/D转换器，3.红外甲垸检测传感器，4.电源模 块，5.红外遥控模块，6.声光报警模块，7.显示模块，8.通讯模块，9.外壳， IO.蜂鸣器，ll.报警灯，12.气窗，13.气室，14.插头，15.数码管显示器，16. 接收窗口。 -具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。 如图1，本实用新型的红外线全量程甲垸监测装置结构是，包括主控模 块l，主控模块1与A/D转换器2、电源模块4、红外遥控模块5、声光报警 模块6、显示模块7、通讯模块8分别通过接口连接，电源模块4与A/D转 换器2之间设置有红外甲垸检测传感器3。
其中主控模块1选用单片机信号处理单元，使得标校简单快捷；红外-甲 烷检测传感器3选用MSH-HC/5/V/P红外甲烷传感器，工作电压5.0V，工 作电流《850mA，防爆标志编号IECEx SIR 05.0053U,红外甲烷检测传感 器内置精确的温度补偿电路使得不会因温度变化而漂移；电源模块4选用 KDW-0.4/18-127矿用浇封兼本质安全型直流稳压电源;红外遥控模块5选用 FYF5矿用遥控器，红外遥控功能可在当地完成地址、报警点、波特率等信 息的设置，实现不开盖调节，使用简便；声光报警模块6包括蜂鸣器10及 报警灯ll;显示模块7采用数码管显示器；通讯模块8选用RS-485通讯'电路，使得本本实用新型装置可与各种类型的煤矿安全监测系统进行通讯。
图2是本实用新型装置实施例的安装示意图，如图2a中，在壳体9表 面上安装有声光报警模块6的蜂鸣器10及报警灯11,壳体9上设置有通邻 模块8的接口插头14，壳体9表面上还安装有显示模块7的数码管显示器 15和红外遥控模块5的接收窗口 16，壳体9上开有气窗12，如图2b中，气 窗12与壳体9内的气室13相通，气室13中安装有红外甲垸检测传感器3， 壳体9内设置有主控模块1与A/D转换器2、电源模块4、红外遥控模块5 及通讯模块8。当本装置置于存在甲烷气体的环境时，甲烷气体通过外壳9 上的气窗12进入气室13，气室13内的红外甲垸检测传感器3输出一个与甲 垸浓度成正比的电压信号，该电压信号经滤波输入A/D转换器2，把原来'的 电压信号转换为数字信号，经过主控模块1的微处理器数据处理，由显示模 块7的数码管显示出甲垸含量，并输出200 1000赫兹的频率信号供其它设 备使用，同时通过通讯模块8完成数据上传。
本实用新型的红外线全量程甲垸监测装置，能够使用在具有甲烷或煤尘 爆炸危险的煤矿井下，工作温度为0'C 4(TC;相对湿度为S98%;气压为 80 116kPa;风速不大于8m/s;贮存温度为一40'C +6(TC。其主要性能包 括1)能够准确测量并显示甲烷浓度，报警点在lMCH4 100y。CH4范围 内可任意设定。当甲烷浓度超过设定报警值时，发出间歇声、光报警。2) 具有防超量程甲垸冲击保护措施。当甲烷浓度^4.00e/oCH4时，数码管闪烁、 蜂鸣器鸣叫，自动对黑白元件进行断电保护，并恒定输出1000Hz频率。
本实用新型的红外线全量程甲垸监测装置，其主要参数为-
1) 工作电源电压9V 24V，电流〈95mA;
2) 测量范围为0.00 100。/。CH4:分辨率为0.1%CH4;响应时间为《30s;3) 报警方式断续声、光信号，光信号在暗处的能见度不小于20m;
4) 声音强度>80dB (距声源lm处，背景噪音<30犯条件下)；
5) 报警点在1.0M 100n/。CH4范围内任意设置；
6) 遥控距离《5m;传输距离《2km;
7) 输出频率信号200 1000Hz;数字信号RS-485型1200 9600bps。 本实用新型中的红外遥控模块5设置时，将遥控器对准接收窗口，通过
遥控器可对以下参数进行调整或设定
1) 报警点设置按"报警点"按键，进入报警点设定画面，显示当前 报警点值(例如"b — 1. 0")，按"上"键报警点浓度加0.1%，按"下"键 报警点浓度减加0.1%，按"OK"键保存设定的报警点值。
2) 地址设置按"输出方式"按键，进入地址设定画面，显示本实用 新型装置当前的地址(例如显示"d —0 0")，按"上"键地址号加1，按
"下"键地址号减加1，按"OK"键保存设定的地址号。
3) 波特率设置按"断电方式"按键，进入波特率设定画面，显示当 前波特率大小(例如显示"1200"),按"上"键或"下"键，循环显示波 特率"1200"、 "2400"、 "4800"、 "9600",按"OK"键保存设定的波特率。
4) 零点设置把本实用新型装置置于清新空气中，待读数稳定后，按"零 点"键，本实用新型装置显示"P0.00"功能菜单，按一下"OK"键,标零完成。 本实用新型装置显返回到甲垸检测状态。
5) 标定设置在本实用新型装置的气室上套上充气罩，通入流量为 200ml/min的标准甲垸气体，待本实用新型装置读数稳定后，按一下"标定" 键，本实用新型装置显示"P口口口"功能菜单，再按"上"键或"下"键， 调整本实用新型装置的显示值，把本实用新型装置显示值调整到所通入的标准气体真值后，按一下"OK"键，标定完成，本实用新型装置返回到甲烷检 测状态。
6)标定结果查看按"断电方式"按键，进入标定结果查看画面，显 示"F—AA"，表示4个标定浓度值都正确，显示"F —EE"，表示标定不 正确，需重新进行标定。
本实用新型装置中通讯模块8的RS-485通讯数据帧由七个字节组成， 分别是起始字节(0x24)、地址字节、主机发的指令字节、数据低8位字节、 数据高8位字节、校验和字节和结束字节(0x0d),
A、 主机发的指令字节
0x00表示主机发读波特率指令；0x01表示主机发读报警点指令； 0x02表示主机发读浓度结果指令；0x03表示主机发设定报警点指令； 0x04表示主机发设定波特率指令；0x05表示主机发设定地址指令； 0x06表示主机发广播地址指令，从机回复出厂设置。
B、 数据低8位字节和高8位字节
1) 主机发读波特率指令:从机上传的数据低8位字节0x00表示1200， 0x01表示2400， 0x02表示4800, 0x03表示9600，高8位字节为0。
2) 主机发读报警点指令从机上传的数据低8位字节0x00表示0.0 %CH4, 0x01表示0.1%CH4， 0x02表示0.2%CH4， 0x03表示0.3%CH4， 以此类推，高8位字节为0。
3) 主机发读浓度指令从机上传的高低8位字节浓度实际值X100。
4) 主机发设定报警点指令主机下传的数据低8位字节0x00表示 0.0%CH4， 0x01表示0.1 %CH4， 0x02表示0,2^CH4， 0x03表示0.3%CH4， 以此类推，高8位字节为0。5) 主机发设定波特率指令主机下传的数据低8位字节0x00表示
1200， 0x01表示2400， 0x02表示4800, 0x03表示9600，高8位字节为0。
6) 主机发设定地址指令主机下传的数据低8位字节0x00表示0# ， 0x01表示1 # ， 0x02表示2# ， 0x03表示3# ，以此类推，高8位字节为0。
7) 主机发广播地址指令主机下传的数据高低8位字节都为0。
8) 从机接收主机发的设定指令从机上传的数据低8位字节0xaa 表示正确应答主机发的设定指令，高8位字节为0。
9) 从机接收主机发的广播地址指令:从机上传的数据低8位字节:0xbb
表示正确应答表示正确应答主机发的广播指令，高8位字节为0。
C、校验和字节起始字节(0x24)、本实用新型装置地址字节、主机发 的指令字节、数据低8位字节和数据高8位字节之和。
本实用新型的监测装置采用嵌入式微控制器技术，使用的是非色散红外 线检测技术，克服了催化原理传感器标定周期短、容易中毒等现象，检测精 度不会因温度变化而漂移。整个装置具有测量准确、反应速度快、标定周期 长、不受其它气体影响、测量范围宽、功耗低、使用寿命、性能稳定、可靠 性高等特点。适用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电峒室、瓦斯抽放 泵站等有瓦斯爆炸气体环境中对瓦斯浓度进行连续测定。
权利要求1、一种红外线全量程甲烷监测装置，其特征在于包括主控模块(1)，主控模块(1)与A/D转换器(2)、电源模块(4)、红外遥控模块(5)、声光报警模块(6)、显示模块(7)、通讯模块(8)分别通过接口连接，电源模块(4)与A/D转换器(2)之间连接有红外甲烷检测传感器(3)。
2、 根据权利要求1所述的红外线全量程甲烷监测装置，其特征在于 所述的声光报警模块(6)包括蜂鸣器(10)和报警灯(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种红外线全量程甲烷监测装置，包括主控模块，主控模块与A/D转换器、电源模块、红外遥控模块、声光报警模块、显示模块、通讯模块分别连接，电源模块与A/D转换器之间连接有红外甲烷检测传感器，其中主控模块选用单片机信号处理单元。本实用新型的甲烷监测装置采用嵌入式微控制器技术，整个装置具有测量准确、反应速度快、标定周期长、不受其它气体影响、测量范围宽、功耗低、使用寿命、性能稳定、可靠性高等特点，适用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电峒室、瓦斯抽放泵站等有瓦斯爆炸气体环境中对瓦斯浓度进行连续测定。
文档编号G01N21/61GK201378145SQ20092003262
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者文新国 申请人:陕西斯达煤矿安全装备有限公司