[实用新型]一种工业级无线瓦斯浓度监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种瓦斯浓度监测系统，具体是一种能够实现无线监测的工业级瓦斯浓度监测系统，属于检测与控制技术领域。

背景技术

矿井安全事故频发是制约采矿行业发展的一大因素，矿井安全事故通常会造成重大的经济和人员损失，这其中以瓦斯爆炸事故最为严重。对矿井瓦斯的预测与监控，能大大降低矿井安全事故的发生和人员伤亡。

现有技术中瓦斯及其他有毒气体的监测技术通常存在以下缺陷：

(1)常见的瓦斯浓度检测传感器体积较大这导致了监测系统的底层设备 (瓦斯浓度数据采集设备)整体体积较大；常见的瓦斯浓度检测传感器功耗较大，这使得瓦斯浓度数据采集设备功耗大，此外现有技术中，数据处理单元中通常设置独立的AD转换芯片，这也使得系统的功耗和成本都有所增加，综上，设备功耗增加导致了设备工作周期受到限制。

(2)瓦斯浓度数据采集设备采集得到的数据的传输过程中，无线通信技术的应用不够广泛，这给有毒气体的测量与动态监视带来很大的不方便。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是怎样提供一种设备整体体积小、功耗低，并且能够将检测数据无线传输至其他监测点和监测中心以使得监测效率得到提高的工业级无线瓦斯浓度监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案。

一种工业级无线瓦斯浓度监测系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元；

所述数据采集单元用于将外界环境中的瓦斯气体浓度转换为模拟电信号并进行信号放大；

数据处理单元用于对数据采集单元输出的模拟电信号转换为数字信号数据并发送给数据传输单元；

数据传输单元用于接收数据处理单元输出的数字信号数据并上传至监测中心；

所述数据采集单元主要由前端采集电路和前置放大电路构成；前端采集电路主要由瓦斯传感器构成，所述瓦斯传感器为NAP-50A型瓦斯传感器；所述前置放大电路主要由运算放大器构成；

所述瓦斯传感器的第一补偿端C1与瓦斯传感器的第一测量端D1相连接，瓦斯传感器的第一测量端D1与运算放大器的正输入端相连接；所述瓦斯传感器的第二补偿端C2与电源正极VCC相连接，所述瓦斯传感器的第二测量端 D2接地；滑动电阻器R1的一个固定端通过第二电阻R2与电源正极VCC相连接，滑动电阻器R1的另一个固定端通过第三电阻R3接地；滑动电阻器R1 的抽头端与运算放大器的负输入端相连接；

所述数据处理单元内设置有：AD转换模块、无线射频模块和微处理器，所述运算放大器的输出端与AD转换模块的模拟输入端相连接；AD转换模块的数字输出端与微处理器的输入输出口相连接，无线射频模块与微处理器相连接；

所述数据传输单元主要由无线收发模块构成，数据传输单元能够与设置在数据处理单元中的无线射频模块实现数据通信。

进一步的，所述运算放大器采用INA114芯片。

相比现有技术，本实用新型具有如下优点：

本实用新型中选用的瓦斯传感器是一种触媒接触燃烧式瓦斯传感器(型号为NAP-50A)，它是工业级瓦斯传感器，具有体积小、节能、感应灵敏度好和稳定性强的特点；此外数据处理单元内部集成有AD转换模块，这有利于降低系统功耗，因此，相比现有技术中广泛存在的采用独立AD转换芯片实现AD转换的方案，本实用新型具有监测系统的底层设备(瓦斯浓度数据采集设备)整体体积和功耗都较小的优点。

本实用新型中，数据采集单元对外界环境中的瓦斯气体浓度进行采集检测，然后将信号放大后直接送至数据处理单元；数据处理单元通过无线方式将数据发送给数据传输单元，数据传输单元将数据进行实时处理并传输至其他监测节点和监测中心，各个监测节点和监测中心之间实现了监测数据的实时共享，便于安全监测人员及时全方位的了解各个局部区域可能存在的安全隐患，因此本实用新型还具有能提高监测效率、促进安全生产的优点。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图；

图2为数据采集单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种工业级无线瓦斯浓度监测系统包括数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元；以下分别从系统整体组成及工作流程、各子单元具体设计与工作原理两方面对本实用新型进行详细描述。

一、系统组成及整体工作过程