無線甲烷濃度監測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種無線甲烷濃度監測裝置，屬于氣體檢測領域，包括TOSA激光器、用于控制所述TOSA激光器發出激光的波長的激光信號控制單元、激光信號接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報警器。本裝置通過激光信號控制單元控制TOSA激光器發出穩定波長的激光照射甲烷氣體，再利用激光信號接收處理單元分析處理照射過甲烷氣體后的激光的變化情況的方式，準確的計算出了甲烷的濃度，又通過設置具有無線通信功能的ZIGBEE無線通信單元，把所測定出的甲烷的濃度信息以無線傳輸的方式傳遞到礦井監控設備，從而解決在煤礦井下，有線信號傳輸線易受到相鄰的供電線纜產生的電磁波的影響，干擾信號的穩定傳輸，導致所傳輸的信號產生誤碼的問題。
【專利說明】無線甲烷濃度監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及氣體檢測領域，具體而言，涉及一種無線甲烷濃度監測裝置。
【背景技術】
[0002]煤礦是我國的主要能源，在國民經濟建設中占用重要地位。然而我國的煤礦安全生產問題卻十分突出，礦難發生概率較高。而引發礦難的最主要原因是煤礦井下的瓦斯爆炸。瓦斯的最主要成分為甲烷，因此，為了有效減小礦難發生的概率，需要實時監測煤礦井下的甲烷濃度。但是，在現有的甲烷濃度監測裝置中，信號傳輸方式采用的是有線傳輸的方式，而在井下，信號傳輸線通常是和供電線纜鋪設在一起，因此，供電線纜產生的電磁波會干擾信號傳輸線的信號傳輸，導致信號傳輸線所傳輸的信號產生誤碼。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種無線甲烷濃度監測裝置，以提高煤礦井下，甲烷濃度監測裝置信號傳輸的準確率。
[0004]本實用新型是這樣實現的:
[0005]一種無線甲烷濃度監測裝置，包括TOSA激光器、激光信號控制單元、激光信號接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報警器，所述激光信號控制單元包括均與所述TOSA激光器連接的電流驅動電路以及TEC溫度控制電路，所述信號接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉換器，所述A/D轉換器與所述控制單元連接，所述控制單元還分別與所述ZIGBEE無線通信單元和報警器連接。
[0006]進一步地，所述ZIGBEE無線通信單元包括無線信號放大模塊。當所發出的的無線信號較弱時，信號放大模塊能夠將所發出的無線信號進行一次放大，極大的增強了無線信號的傳輸能力和抗干擾能力，保證了信號的穩定傳輸。
[0007]進一步地，所述無線甲烷濃度監測裝置還包括電壓監控單元，所述電壓監控單元與所述控制單元連接。在煤礦井下使用過程中是用礦井監控設備的分站電源進行供電，分站電源和本無線甲烷濃度監測裝置之間會有一段的距離，這樣在電壓在傳輸過程會在電纜上損失一部分，電纜越長壓降越大，而當供電電壓不足時，會嚴重影響本裝置的正常工作，所以可以通過電壓監控單元監控入口電壓，如果入口電壓低于正常工作電壓，那么電壓監控單元就發出報警信號，該報警信號再依次經過控制單元以及ZIGBEE無線通信單元，最終發送到礦井監控設備。
[0008]本實用新型實現的技術效果:
[0009]本實用新型提供的一種無線甲烷濃度監測裝置，通過激光信號控制單元控制TOSA激光器發出穩定波長的激光照射甲烷氣體，再利用激光信號接收處理單元分析處理照射過甲烷氣體后的激光的變化情況的方式，準確的計算出了甲烷的濃度，又通過設置具有無線通信功能的的ZIGBEE無線通信單元，把所測定出的甲烷的濃度信息以無線傳輸的方式傳遞到礦井監控設備，從而提高了煤礦井下，甲烷濃度監測裝置信號傳輸的準確率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為實用新型提供的無線甲烷濃度監測裝置的結構框圖；
[0011]圖2為實用新型提供的無線甲烷濃度監測裝置的激光信號控制單元結構框圖；
[0012]圖3為本實用新型提供的無線甲烷濃度監測裝置的激光信號接收處理單元結構框圖；
[0013]圖4示出了本實用新型提供的無線甲烷濃度監測裝置的激光信號接收處理單元的電路結構。
【具體實施方式】
[0014]下面通過具體的實施例子并結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
[0015]請參閱圖1-3，本實用新型提供了一種無線甲烷濃度監測裝置，包括TOSA激光器、激光信號控制單元、激光信號接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報警器。為了使測定的甲烷濃度更精確，TOSA激光器需要持續發出波長穩定的激光，因此需要通過激光信號控制單元來調節TOSA激光器，且激光信號控制單元包括對激光波長進行大范圍調節的TEC溫度控制電路和對激光波長進行小范圍調節的電流驅動電路。通過兩者的相互配合，以實現激光信號控制單元對TOSA激光器的精確、穩定的控制。
[0016]當激光穿過甲烷氣體時，激光的光分子會被甲烷吸收，且甲烷的濃度越大，所吸收的光分子越多。當激光信號接收處理單元接收到激光信號后，利用該激光信號攜帶的信息就能分析出目標區域的甲烷濃度值。如圖4所示，為了能夠準確的分析出甲烷濃度值，激光信號接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉換器。激光信號接收處理單元接收到激光信號首先經過ro光電接收檢測器，轉換成模擬電信號，PD光電接收檢測器再把該模擬電信號傳遞到濾波放大電路，通過電容Cl過濾掉信號中的噪聲干擾信號，又通過可調電位器Rl對濾波后的信號進行放大，接著把放大后的模擬電信號傳遞到A/D轉換器U1，通過Ul把該模擬電信號轉換成表示甲烷濃度信息的數字電信號，并最終通過Ul的OUT引腳把該數字電信號傳遞到控制單元。
[0017]當控制單元接收到表示甲烷濃度的數字電信號后，再把該數字電信號傳遞到ZIGBEE無線通信單元，通過ZIGBEE無線通信單元設置的無線信號發射模塊，把該該信號傳遞到礦井監控設備。當然，為了使ZIGBEE無線通信單元發射的無線信號能夠更穩定的傳遞到礦井監控設備，可以利用在它們之間設置有多個無線傳感器節點，進行無線信號傳遞。在本實施例中，較佳的，為了使無信號發射模塊所發出的無線信號具有更強的傳輸能力和抗干擾能力，保證了信號的穩定傳輸，ZIGBEE無線通信單元還設置有無線信號方法模塊，且該無線信號放大模塊與無線信號發射模塊連接。
[0018]在煤礦井下，無線甲烷濃度監測裝置使用礦井監控設備的分站電源進行供電，分站電源和本無線甲烷濃度監測裝置之間會有一段的距離，這樣在電壓在傳輸過程會在電纜上損失一部分，電纜越長壓降越大，而當供電電壓不足時，會嚴重影響本裝置的正常工作，所以可以通過與控制單元連接的電壓監控單元監控入口電壓，如果入口電壓低于正常工作電壓，那么電壓監控單元就發出報警信號，該報警信號再依次經過控制單元以及ZIGBEE無線通信單元，最終發送到礦井監控設備。
[0019]需要說明的是，本實施例中所涉及的礦井監控設備，為煤礦現有的監控設備，在此就不做過多的介紹。
[0020]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種無線甲烷濃度監測裝置，其特征在于，包括TOSA激光器、激光信號控制單元、激光信號接收處理單元、控制單元、ZIGBEE無線通信單元以及報警器，所述激光信號控制單元包括均與所述TOSA激光器連接的電流驅動電路以及TEC溫度控制電路，所述信號接收處理單元包括依次連接的H)光電接收檢測器、濾波放大電路以及A/D轉換器，所述A/D轉換器與所述控制單元連接，所述控制單元還分別與所述ZIGBEE無線通信單元和報警器連接。
2.根據權利要求1所述的無線甲烷濃度監測裝置，其特征在于，所述ZIGBEE無線通信單元包括無線信號放大模塊。
3.根據權利要求1所述的無線甲烷濃度監測裝置，其特征在于，所述無線甲烷濃度監測裝置還包括電壓監控單元，所述電壓監控單元與所述控制單元連接。
【文檔編號】G01N21/39GK204177738SQ201420512046
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】高昊, 周海坤, 宋益東, 莊嚴 申請人:煤科集團沈陽研究院有限公司