[发明专利]嵌入式瓦斯突出报警仪及其工作方法

说明书

技术领域  本发明涉及矿井瓦斯报警领域，特别涉及嵌入式瓦斯突出报警仪及其工作方法。

背景技术  瓦斯是一种易燃性气体，当其浓度过高时，极易发生爆炸，尤为在煤矿的巷道中进行采挖煤时，常因煤矿巷道中的瓦斯突发而引发爆炸事故，从而造成煤矿的重大灾难。为此，研发瓦斯突发实时预警技术就具有重大的安全意义。目前，现有的瓦斯报警仪器如在授权公告日为1998年6月17日的一份中国实用新型专利说明书CN 2284397Y中曾描述的过一种瓦斯双参数检测报警仪，它是在原有瓦斯报警仪的基础上增设了瓦斯动态检测指示电路而构成的，其中，原有瓦斯报警仪由依次电连接的电源、稳压器、检测电桥、放大器、浓度显示电路和报警电路构成。检测时，检测电桥将测得的瓦斯浓度送放大器放大后，由放大器分送浓度显示电路和瓦斯动态检测指示电路，以便由它们分别显示、报警和指示瓦斯浓度值及其上升变化率。但是，这种报警仪存在着一些不足之处，首先，构成仪器的电路较复杂，电路所用的元器件多且集成度较低，致使其工作稳定性差，易受环境的干扰；其次，当检测到的信号中有毛刺噪音时，会错误地发出警报，从而既干扰煤矿的正常生产，又极易使矿工造成麻痹大意或使煤矿生产间断；再次，因其只割裂地考虑瓦斯浓度和瓦斯浓度变化速度这两个因素，故对瓦斯突出的预警判断不准确，易发生误报；最后，对于打钻、放炮等煤矿的正常作业引起的巷道内瓦斯浓度的短时波动，也易于错误地发出警报。

发明内容  本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、可靠实用，使用更方便的嵌入式瓦斯突出报警仪及其工作方法。

嵌入式瓦斯突出报警仪包括与处理部件电连接的瓦斯传感器和声光提示部件，特别是所说处理部件为嵌入式模块，所说嵌入式模块由模数转换器AD574和单片机AT89C51组成，用于将瓦斯传感器输出的模拟信号转换成数字信号和对其进行运算、处理及将结果送往声光提示部件。

作为嵌入式瓦斯突出报警仪的进一步改进，所述的模数转换器AD574的输入端口接瓦斯传感器的输出端，用于接收该传感器送来的模拟信号，模数转换器AD574的高8位和低4位的数字输出端口分别与单片机AT89C51的脚P1.0～P1.7和脚P2.0～P2.3电连接，用于将转换的数字信号输出至单片机AT89C51，单片机AT89C51的输出端口脚P2.4、脚P2.5和脚P3.3与声光提示部件电连接，用于提示瓦斯突出警报状态，其中，脚P2.4和脚P2.5分别接声光提示部件中的LED1和LED2，脚P3.3接声光提示部件中的扬声器的输入控制端；所述的LED1为发绿色光的发光二极管，用于安全状态的光提示，LED2为发红色光的发光二极管，用于瓦斯突出警报的光提示；所述的单片机AT89C51的输出端口电连接有通信芯片MAX489，用于将嵌入式模块处理后的数字信号送往上位计算机和接收上位计算机的指令，其中，单片机AT89C51的脚P2.6、P2.7与通信芯片MAX489的脚DE、RE电连接，用于控制串行接口RS-485的通信状态，单片机AT89C51的脚RXD、TXD与通信芯片MAX489的脚RO、DI电连接，用于串行信号的传输；所述的单片机AT89C51的脚P3.4输出开关信号，用于提供安全抑爆系统的触发信号。

嵌入式瓦斯突出报警仪的工作方法包括接收传感器的模拟信号和输出数字信号，特别是设定数据采集、分析的时间片，产生一个瓦斯浓度的变化速度、加速度分析的时间步长；设定瓦斯突出报警时的瓦斯浓度、速度、加速度的阈值，产生一个瓦斯突出的判断基准；对转换成数字信号的数据进行处理，即计算瓦斯浓度变化的速度、加速度，并进行数字去噪、消毛刺；根据瓦斯浓度、瓦斯浓度的变化速度、加速度的大小，判断是否为瓦斯突出，并将其结果送往声光提示部件。

作为嵌入式瓦斯突出报警仪的工作方法的进一步改进，所述的送往声光提示部件的结果为：若瓦斯突出为否，则结果送LED1，使其通电发出绿光，并使单片机AT89C51的脚P3.4为0，即对外输出低电平，若瓦斯突出为是，则结果送LED2和扬声器，使LED2通电发出红光和使扬声器发出警报音，并使单片机AT89C51的脚P3.4为1，即对外输出高电平，以触发安全抑爆系统；所述的将处理结果送往声光提示部件的同时将其送往上位计算机，并接收来自上位计算机的指令。