[发明专利]一种智能风量风压监测仪

说明书

技术领域

本发明属于矿井通风系统领域，具体地涉及一种智能风量风压监测仪。

背景技术

矿井通风系统由主通风机、通风网络、局部通风机和附属设施组成。主通风机承担着矿井的供风、排除有害气体和粉尘，以及调节井下微气候的任务，其效率是影响矿井主通风系统可靠运转的重要因素之一，具体表现在主通风机的风量和风压能否稳定、高效地保持在合理的工控范围内，即主通风机的工况指标决定其实际运转效率，并反映其余矿井通风网络的匹配性。矿井通风系统风量的稳定性差，不仅会导致井下各用风地点风量不足，而且容易引起瓦斯积聚，继而可能造成瓦斯窒息和爆炸事故。实时监测主通风机风量、风压的大小成为判断矿井通风系统稳定性的关键。其稳定可靠运行对煤矿的安全生产至关重要。

目前，主通风机风量的准确检测仍是风量监测仪的难点。传统的测量方法如：风表或电子风表测定法、皮托管动态测定法、附壁静压片测定法，都需要安装测试支架和传感器，并做大量准备工作，同时受矿井回风中含尘量高、湿度大、气流脉动强以及风硐的影响。这些测定方法繁琐、测量困难、误差大，不能长时间稳定的监测。现有的煤矿主通风机在线监测系统多为一个较独立的系统，独自工作，尚未与整个煤矿的监控系统形成网络。

发明内容

本发明就是针对上述的缺点问题，提出了一种智能风量风压监测仪；本发明提高了矿井监控自动化水平，同时还可以传送至矿井分站处理系统，为通风机的控制调节提供依据；而且具有成本低、使用方便、测量精度高、兼容多种煤矿监控系统（如KJ66、KJ90、KJ95系统等）、性能稳定等优点。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种智能风量风压监测仪，包括信号采集模块、人机交互模块、信号输出模块和通信模块；其结构特点是：所述信号采集模块包括负压传感器和差压传感器、采样电阻、低通滤波电路模块；所述人机交互模块包括微处理器、键盘、液晶屏、E²PROM；所述信号输出模块包括分频整形光耦模块和V/T转换电流输出模块；所述通信模块包括RS-485总线和CAN总线电路。

作为本发明的一种优选方案，所述信号采集模块包括负压传感器和差压传感器、采样电阻、低通滤波电路模块；所述负压传感器采用压敏电阻式CYB-23，所述差压传感器采用差压膜合差动变压器构成的CYB-25，所述低通滤波电路模块采用巴特沃斯低通滤波器，本滤波器的截止频率为100Hz。

作为本发明的另一种优选方案，所述人机交互模块包括微处理器、键盘、液晶屏、E²PROM；所述微处理器采用具有CIP-51微处理器内核的C8051F020单片机，它内置64k字节Flash，4352字节片内RAM，Watch105Dog电路，12位ADC和DAC。

作为本发明的另一种优选方案，所述分频整形光耦模块采用8位PWM输出模式，采集风量风压需要的频率为200-1000Hz。

作为本发明的另一种优选方案，所述V/T转换电流输出模块采用4-20mA电流型信号作为输出，采用内含缓冲放大器和参考电压源的V/I转换芯片AD694。

作为本发明的另一种优选方案，所述上位机通信模块采用RS-485总线和CAN总线电路，其中CAN控制器采用SJA1000芯片，CAN收发芯片采用CTM8251，内部集成了电源隔离、电气隔离和PCA82C251CAN收发器。

本发明的有益效果是。

本发明分析了静压差压法测量主通风机风量的原理，为主通风机风量在线检测提供了理论依据，并基于此理论，设计风量风压智能监测仪的硬件和软件结构，并对仪器测量精度进行了实验，实验结果表明：仪器的测量精度远远超过工业要求。本系统对通主风机风量风压值进行在线监测，具有成本低、使用方便、测量精度高、兼容性强和性能稳定等优点。

本发明以C8051F020单片机为控制核心，采用差压与负压变送器实时检测风量风压。变送器输出的模拟信号经采样滤波及控制器处理后，由中文数字窗口实时显示。采集到的风量风压值通过RS-485总线或CAN（ControllerAreaNetwork）总线直接上传到监控系统，这样很大程度上提高了矿井监控自动化水平；同时还可以传送至矿井分站处理系统，为通风机的控制调节提供依据。实验与现场应用证明了该系统的高精度性和稳定可靠性。

附图说明

图1是本发明一种智能风量风压监测仪的系统结构框图。