专利名称：一种气体监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线射频通信技术和计算机网络技术，更具体地，涉及在地铁、隧 道、山洞、矿井涵洞，特别是在矿井巷道等形状长、大且可能弯曲的准封闭空间中使用的一 种气体监测系统。
背景技术：
在工业生产，特别是矿山、矿井等准封闭的生产作业环境中，由于地质条件复杂， 有效保护作业人员的人身安全是一项十分重要和艰巨的任务。近年来不断发生的矿难事 故，除了矿井生产和操作等环节的不规范管理外，没有建立一个及时、准确的井下环境监测 系统也是导致事故的一个重要原因。以煤矿矿井为例，最常见同时也是对矿工生命威胁最 大的事故就是瓦斯爆炸。目前，煤矿行业大多使用传统的、固定式的瓦斯监测系统——即， 瓦斯传感器(也叫瓦斯探头)固定安装在一些预先规划的监测点上，瓦斯探头通过电缆与 分站连接，分站将瓦斯探头采集到的与瓦斯相关的信号上传给地面计算机。其中，探头的安 装位置和数量由相关的安装使用规程规定，比如回采工作面一般安装3 5个探头等。然而，这种固定式的瓦斯监测系统具有相当的局限性首先，探头的位置固定且数 量有限，常会出现在很多矿工工作的区域或设备安装的区域没有安装探头，导致瓦斯监测 的范围和能力很有限；其次，探头安装到井下后，需要定期进行校准和维护，而井下作业环 境较差，因此很容易出现探头被泥浆或砂石裹住等情况，这时如果校准和维护工作不到位 就容易导致探头失效，从而使得瓦斯监测系统无法有效工作；最后，井下的工作面随着矿 井开采进度的进行是不断延伸和变化的，这就要求探头位置随之进行不断的调整以适应工 作面变化的新情况，而如果调整不及时，也会使瓦斯监测系统失效。因此，固定式的瓦斯监 测系统的安全预警效果常常无法达到预期目标。为了弥补固定式的瓦斯监测系统的不足，煤矿行业还进一步采用了便携式瓦斯检 测报警仪(下文中简称为便携式瓦检仪)进行瓦斯监测——比如，煤矿一般都配有一定数 量(几十台 几百台)的便携式瓦检仪，由矿领导、区队长、班组长、安检员等管理人员和其 他技术人员携带下井，各矿还配有专业的瓦检员，携带便携式瓦检仪下井并按既定路线流 动检测，从而在一定程度上扩大了瓦斯检测的范围和采集到的数据的有效性。但是，便携 式瓦检仪仍然存在严重的局限性首先，这些便携式瓦检仪是分散在各携带者手中，一旦下 井后就无法进行集中、统一管理，从而每个分散的瓦检仪都成为一个信息孤岛，相互间的数 据无法共享和有效利用，也就无法根据各瓦检仪的数据实现闭锁控制；其次，各瓦检仪采集 到的数据无法实时上传给地面监测人员，使得监测的实时性、有效性和及时性大受影响。因 此，便携式瓦检仪虽然相对固定式探头扩大了监测范围，但实际使用效果依然相当有限，无 法有效进行煤矿的安全预警。
实用新型内容本实用新型提供了一种气体监测系统，能够及时、实时、全面地采集和汇总上报准封闭空间内的气体数据。为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的一种气体监测系统，该系统包括计算机管理装置，信号覆盖装置，气体监测及上报装置，有线传输网络和泄漏电 缆天线；在包括人员、车辆、设备的被识别目标上携带所述的气体监测及上报装置；在所述 气体监测及上报装置经过的区域布设所述的信号覆盖装置；沿所述气体监测及上报装置经 过的区域敷设所述的泄漏电缆天线；所述的计算机管理装置设置在控制指挥中心；在计算 机管理装置与信号覆盖装置间连接有线传输网络；所述的气体监测及上报装置通过所述的泄漏电缆天线以无线通讯方式向所述的 信号覆盖装置上报在当前位置处采集的被检测气体相关数据的信息及气体监测及上报装 置的标识信息；所述的信号覆盖装置通过所述的有线传输网络向计算机管理装置上报所述 的被检测气体相关数据的信息及标识信息；所述的计算机管理装置通过所述的有线传输网络向信号覆盖装置发送对所述的 被检测气体相关数据的信息及标识信息的管理得到的寻呼指令；所述的信号覆盖装置通过 所述的泄漏电缆天线向所述的气体监测及上报装置发送所述的寻呼指令。还包括射频定位器，布置在所述信号覆盖装置的覆盖范围内，以射频信号方式向 其周围空间发送所在位置信息，该信息由其周围的气体监测及上报装置接收，实现对气体 监测及上报装置的精确定位。所述信号覆盖装置采用一条或一条以上泄漏电缆天线，每条泄漏电缆天线沿不同 方向的气体监测及上报装置经过的区域敷设。所述气体监测及上报装置接收由信号覆盖装置以射频信号方式发出的来自计算 机管理装置的寻呼指令。所述寻呼指令以声音、震动或闪光方式提示气体监测及上报装置携带者，并以文 字方式在气体监测及上报装置上显示提示信息。所述信号覆盖装置所接收的气体监测及上报装置的被检测气体相关数据的信息 及标识信息中还包含气体监测及上报装置接收到的由射频定位器发出的位置信息。所述泄漏电缆天线沿各气体监测及上报装置经过的整个区域敷设，使射频识别信 号在可能弯曲的整个跟踪区域空间传输。该系统工作频率为300Mhz 3(ihZ的超高频段或大于3(ihZ的微波频段。该系统用于长、大、弯曲的准封闭空间；所述长、大、弯曲的准封闭空间包括地 铁、隧道、山洞、矿山井下、或煤矿巷道。由上述的技术方案可见，本实用新型实施例提供的气体监测系统，能够在所述的 准封闭环境中实现对各气体监测及上报装置的射频信号覆盖，保证所述气体监测及上报装 置能够在上报被监测气体的相关信息的同时还能够对该气体监测及上报装置进行精确的 位置定位，从而能够实现及时、实时、全面地采集和汇总上报准封闭空间内的气体数据，并 且便于进一步根据所定位位置的气体信息判定安全状态和进行进一步的处理，从而有效提 高了安全预警机制的有效性和及时性。
图1是本实用新型实施例中气体监测系统的组成结构示意图；图2是所述气体监测系统的实施示意图；图3是射频定位器的功能模块示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。本实用新型提供一种气体监测系统，其组成结构如图1所示，其中包括气体监测 及上报装置1、信号覆盖装置2、计算机管理装置3、泄漏电缆天线(下文中简称天线)4、系 统有线传输网络5和射频定位器6，其中射频定位器6为选用部件。图2是本实用新型的系统实施示意图。人员、车辆、设备等被识别目标分别携带气体监测及上报装置1，在控制指挥中心 设置计算机管理装置3，在气体监测及上报装置1经过的区域布置一定数量的信号覆盖装 置2，计算机管理装置3和信号覆盖装置2之间通过光缆或电缆组成的有线传输网络5相连 接，每台信号覆盖装置2有至少一条天线4，该天线采用泄漏电缆并沿气体监测及上报装置 1经过的区域敷设，使射频识别信号可以在整个准封闭空间内传输。在每台信号覆盖装置2 的覆盖范围内，可选用安装射频定位器6，它以射频信号方式向其周围空间发送所在位置信 息，该信息被其周围的气体监测及上报装置1接收。在应用中如选用射频定位器6，应根据需要将射频定位器6的发射功率调整到一 定范围，可将它们等间隔布置在需要对气体监测及上报装置1精确定位的区域，使得这个 区域内的气体监测及上报装置1在一般情况下都能收到唯一的位置信息，从而帮助系统准 确判定该气体监测及上报装置1的位置。实际上，要保证处在两个相邻射频定位器6中间 位置的气体监测及上报装置1收到唯一的位置信息基本上是不可能的，因此，应允许处在 两个相邻射频定位器6中间一个较小范围内的气体监测及上报装置1同时或间隔地收到这 两个射频定位器6发出的位置信息，此时，该气体监测及上报装置1的位置被判定在这两个 射频定位器6之间。气体监测及上报装置1是有源的，它发射本装置的标识信息，并将在当前位置处 采集到的瓦斯相关数据(比如瓦斯的浓度、当前位置处的温度、气压等安全性相关的数据) 通过泄漏电缆天线4以无线通讯方式发送给信号覆盖装置2。信号覆盖装置2接收气体监测及上报装置1以射频信号方式发出的本装置标识 信息和瓦斯相关数据的信息，如系统选用了射频定位器6，则该信息进一步包含气体监测及 上报装置1接收的由射频定位器6发出的位置信息。信号覆盖装置2与计算机管理装置3通过有线传输网络5交换信息信号覆盖装 置2向计算机管理装置3发送接收到的气体监测及上报装置1的信息；计算机管理装置3 则通过信号覆盖装置2向气体监测及上报装置1发送寻呼指令。计算机管理装置3对接收到的数据进行处理计算机管理装置3收到各信号覆盖 装置2所接收的气体监测及上报装置1的信息，则一方面上报了这些气体监测及上报装置 1的位置被判定为在这些收到气体监测及上报装置1上报信号的信号覆盖装置2的覆盖范围内，更精确地，当这些气体监测及上报装置1的信息中包含了由射频定位器6所发出的位 置信息，则携带了这些气体监测及上报装置1的被跟踪目标的位置被判定在这些射频定位 器6的周围区域；另一方面，计算机管理装置3接收信号覆盖装置2发来的来自气体监测及 上报装置1上报的瓦斯相关数据的信息，根据该信息判断该气体监测及上报装置1所处位 置是否存在安全隐患，如果存在安全隐患，计算机管理装置3提示报警，并且进一步通过信 号覆盖装置2向该气体监测及上报装置1发送寻呼指令(比如提醒携带该气体监测及上报 装置1的人员或车辆尽快撤离、或者指令其采取必要的处理措施)。相应地，信号覆盖装置2可以射频信号方式向气体监测及上报装置1发送来自计 算机管理装置3的寻呼指令，优选的，该寻呼指令被气体监测及上报装置1以声音、震动或 发光等任一种或多种方式提示，并能以文字方式在液晶屏上显示提示信息的具体内容。在实际应用中，所述气体监测及上报装置可以通过对便携式瓦检仪进行设备改造 得到——即，在便携式瓦检仪当中进一步集成具有射频信号收发功能的射频单元，以将便 携式瓦检仪检测到的瓦斯相关数据通过该射频单元向信号覆盖装置进行发送，通过接收所 述信号覆盖装置转发的来自计算机管理装置的寻呼指令等控制信号。当然，上述说明只是 所述气体监测及上报装置的一种举例，具体实现在本实用新型实施例中不做限定。射频定位器6的结构如图3所示，包括存储控制模块61，射频发送模块62，天线 63，电源64。存储控制模块61，用于存储事先固化的所在位置信息，并对射频发送模块62进 行控制；射频发送模块62，用于接收来自存储控制模块61的包含所在位置信息的数据流， 将其调制放大后经天线63向外发射；天线63，用于将来自射频发送模块62的经过调制放 大的电信号转换为电磁波向外发射；电源64，用于为射频定位器6各模块提供所需能量。需要说明的是，所述气体监测及上报装置1、信号覆盖装置2和射频定位器6的数 量均可以为一个或多个，具体数量可以根据所述准封闭空间的射频网络覆盖的需要自由选 择，本实用新型不做限定。本实用新型的应用步骤是如系统选用了射频定位器6，则射频定位器6以射频信号方式向其周围空间发射 所在位置信息，从而为气体监测及上报装置1的精确定位提供依据；该信息由其周围的气 体监测及上报装置1接收。信号覆盖装置2有至少一条天线4，该天线采用泄漏电缆并沿跟踪目标的区域敷 设，使射频识别信号可以在可能弯曲的各气体监测及上报装置1经过的整个区域空间传 输。气体监测及上报装置1与信号覆盖装置2通过泄漏电缆天线4实现无线通讯信 号覆盖装置2接收气体监测及上报装置1发出的相关信息，所述信息包括该气体监测及上 报装置1所处的当前位置以及其在当前位置处采集和检测到的瓦斯相关数据(比如瓦斯气 体的浓度、当前位置处的温度、气压等安全性相关的数据)；如系统选用射频定位器6，则 该信息包含气体监测及上报装置1接收的由射频定位器6发出的位置信息；信号覆盖装置2与计算机管理装置3通过有线传输网络5交换信息信号覆盖装 置2向计算机管理装置3发送接收到的气体监测及上报装置1的信息；计算机管理装置3 通过信号覆盖装置2向气体监测及上报装置1发送寻呼指令。计算机管理装置3对接收到的数据进行处理计算机管理装置3收到各信号覆盖装置2所接收的气体监测及上报装置1的信息，则一方面上报了这些气体监测及上报装置 1的位置被判定为在这些收到气体监测及上报装置1上报信号的信号覆盖装置2的覆盖范 围内，更精确地，当这些气体监测及上报装置1的信息中包含了由射频定位器6所发出的位 置信息，则携带了这些气体监测及上报装置1的被跟踪目标的位置被判定在这些射频定位 器6的周围区域；另一方面，计算机管理装置3接收信号覆盖装置2发来的来自气体监测及 上报装置1上报的瓦斯相关数据的信息，根据该信息判断该气体监测及上报装置1所处位 置是否存在安全隐患，如果存在安全隐患，计算机管理装置3提示报警，并且进一步通过信 号覆盖装置2向该气体监测及上报装置1发送寻呼指令(比如提醒携带该气体监测及上报 装置1的人员或车辆尽快撤离、或者指令其采取必要的处理措施)。相应地，信号覆盖装置2可以射频信号方式向气体监测及上报装置1发送来自计 算机管理装置3的寻呼指令，优选的，该寻呼指令被气体监测及上报装置1以声音、震动或 发光等任一种或多种方式提示，并能以文字方式在液晶屏上显示提示信息的具体内容。在实际应用中，本实用新型提供的系统，其使用的射频信号的工作频率为 300Mhz 3(ihZ的超高频段或大于3(ihZ的微波频段，同时，该系统应用于长、大、弯曲的准 封闭空间，且所述长、大、弯曲的准封闭空间包括地铁、隧道、山洞、矿山井下、或煤矿巷道。可见，通过本实用新型实施例提供的气体监测系统，能够在所述的准封闭环境中 实现对各气体监测及上报装置的射频信号覆盖，保证所述气体监测及上报装置能够在上报 被监测气体的相关信息的同时还能够对该气体监测及上报装置进行精确的位置定位，从而 能够实现及时、实时、全面地采集和汇总上报准封闭空间内的气体数据，并且便于进一步根 据所定位位置的气体信息判定安全状态和进行进一步的处理，从而有效提高了安全预警机 制的有效性和及时性。最后，容易理解，所述实用新型实施例中采用了煤矿中瓦斯气体的检测作为举例， 但实际上，本实用新型还可以应用于各种准封闭环境下的各种气体的检测，因此，以上所述 仅为本实用新型的较佳实施例，并不应当理解为限制本实用新型，凡在本实用新型的精神 和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。权利要求1.一种气体监测系统，其特征在于，该系统包括计算机管理装置，信号覆盖装置，气 体监测及上报装置，有线传输网络和泄漏电缆天线；在包括人员、车辆、设备的被识别目标上携带所述的气体监测及上报装置；在所述气体 监测及上报装置经过的区域布设所述的信号覆盖装置；沿所述气体监测及上报装置经过的 区域敷设所述的泄漏电缆天线；所述的计算机管理装置设置在控制指挥中心；在计算机管 理装置与信号覆盖装置间连接有线传输网络；所述的气体监测及上报装置通过所述的泄漏电缆天线以无线通讯方式向所述的信号 覆盖装置上报在当前位置处采集的被检测气体相关数据的信息及气体监测及上报装置的 标识信息；所述的信号覆盖装置通过所述的有线传输网络向计算机管理装置上报所述的被 检测气体相关数据的信息及标识信息；所述的计算机管理装置通过所述的有线传输网络向信号覆盖装置发送对所述的被检 测气体相关数据的信息及标识信息的管理得到的寻呼指令；所述的信号覆盖装置通过所述 的泄漏电缆天线向所述的气体监测及上报装置发送所述的寻呼指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括射频定位器，布置在所述信号覆盖 装置的覆盖范围内，以射频信号方式向其周围空间发送所在位置信息，该信息由其周围的 气体监测及上报装置接收。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信号覆盖装置采用一条或一条以 上泄漏电缆天线，每条泄漏电缆天线沿不同方向的气体监测及上报装置经过的区域敷设。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述气体监测及上报装置接收由信号 覆盖装置以射频信号方式发出的来自计算机管理装置的寻呼指令。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述寻呼指令以声音、震动或闪光方式提 示气体监测及上报装置，并以文字方式在气体监测及上报装置上显示提示信息。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述泄漏电缆天线沿各气体监测及上 报装置经过的整个区域敷设，使射频识别信号在可能弯曲的整个跟踪区域空间传输。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统工作频率为300Mhz 3(ihZ的 超高频段或大于3(ihZ的微波频段。
专利摘要本实用新型提供一种气体监测系统，包括计算机管理装置、信号覆盖装置、气体监测及上报装置、泄漏电缆天线、有线传输网络和射频定位器。本实用新型实施例提供的气体监测系统，能够在准封闭环境中实现对各气体监测及上报装置的射频信号覆盖，保证所述气体监测及上报装置能够在上报被监测气体的相关信息的同时还能够对该气体监测及上报装置进行精确的位置定位，从而能够实现及时、实时、全面地采集和汇总上报准封闭空间内的气体数据，并且便于进一步根据所定位位置的气体信息判定安全状态和进行进一步的处理，从而有效提高了安全预警机制的有效性和及时性。
文档编号G01N33/00GK201835871SQ201020196549
公开日2011年5月18日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者付屹东 申请人:北京天一众合科技股份有限公司