一种新型中小型煤矿瓦斯浓度检测装置

为了减少我国中小型煤矿因瓦斯爆炸而引发的灾难事故,利用以SnO2为主要基体材料的N型半导体气敏传感元件对甲烷等易燃易爆气体具有良好的敏感特性,采用QM-N5型半导体气敏传感器,检测该传感器在不同瓦斯浓度下输出电阻值的变化,并设计了以AT89C51数字芯片为核心的电路处理硬件结构,对输入电阻值进行逻辑判断和分析,从而实现对瓦斯浓度超限的监控与报警。试验测试表明,该新型监测装置采用模块化程序结构设计方法,具有结构简单、检测精度高、响应速度快、性能稳定、成本价低等优点,可广泛适用于我国中小型煤矿瓦斯浓度的监测与预警。

矿用瓦斯浓度检测系统的研究与设计

甲烷是瓦斯气体的主要成分,规避煤矿事故的发生,必须加强对井下甲烷气体浓度的监测。基于ARM的瓦斯浓度检测仪便于井下人员及时掌握当前开采区的瓦斯浓度信息,并可以通过通信模块传送给井上PC机,以便尽早发现危险因素,及时采取有效的防范措施,避免矿难的发生。

基于非色散红外光谱吸收原理的瓦斯浓度检测仪设计

煤矿作业中瓦斯浓度检测仪器必不可少,现提出一种基于非色散红外光谱吸收原理的新型瓦斯浓度检测仪;DYNAMENT公司生产的MSH-HC/TC传感器,以及MSP430F157为设计的核心元器件;详细阐述了红外瓦斯传感器的工作原理、瓦斯浓度检测仪的硬件设计和控制软件设计的实现方法;实验表明,该瓦斯浓度检测仪具有检测精度高、检测范围宽、响应时间快、无需定期标定的特点。

煤矿井下瓦斯浓度检测方法综述

煤矿井下瓦斯浓度检测方法分为非光学分析法和光学分析法2类。结合近年来该领域的研究进展,分别对非光学检测技术(包括超声波检测技术、半导体气敏法、载体催化法和气相色谱法)和光学检测技术(包括基于红外光谱吸收式、拉曼散射式和光干涉式检测方法)的技术原理及应用研究现状进行了分析。在此基础上,对上述各类方法在煤矿井下的适用性进行了讨论,认为瓦斯浓度检测信号预处理算法改进,检测元件和系统性能改进以及检测系统智能化是煤矿井下瓦斯浓度检测技术的发展方向。

多功能煤矿瓦斯浓度检测仪的设计

系统采用红外气体传感器MH-440V/D对瓦斯浓度进行测试。单片机可以直接通过传感器的UART接口读出气体浓度值,实时显示在LCD液晶显示屏上。检测仪通过以太网和上位机相连,有利于实时监测。此检测仪也可随身携带。

瓦斯浓度的嵌入式红外检测系统设计

针对传统瓦斯气体浓度检测系统所存在的不足,给出了基于Lambert-Beer理论设计的红外气体浓度监测系统的新型方法。这种新型方法可以克服传统传感器的种种弊端,同时具有成本低廉、安装方便,受实际环境限制小等优点。

基于恒温谐波检测双回路瓦斯浓度仪研究

针对传统气体传感器检测范围窄、易中毒、使用寿命短等缺陷,提出基于恒温谐波检测的双回路瓦斯浓度检测系统。通过ATMEGA16实现低浓度的电化学检测电路切换高浓度的红外吸收检测电路,恒温惠斯通电阻电桥检测电路可减少温度场对传感器性能影响;应用谐波检测原理消除红外光路干扰,稳定光源的输出功率,提高灵敏度。利用拉格朗日插值定理进行温度补偿,可消除温度漂移带来的瓦斯浓度二值性问题,并能在5.3%瓦斯浓度处实现高精度的瓦斯爆炸预警。实验结果表明:双回路检测仪具有高灵敏度、测量范围广、精度高等特点,可应用在突出灾害时瓦斯大量涌出检测中。

煤矿瓦斯抽放浓度控制系统设计

针对现有煤矿瓦斯抽放控制采用粗放式控制方法存在瓦斯抽放浓度控制缺失和水环真空泵能耗高等问题,设计了一套煤矿瓦斯抽放浓度控制系统。该系统基于分级调节思想,在控制程序集中控制下,通过瓦斯浓度传感器检测抽采管路中的瓦斯浓度,利用PLC逻辑运算功能计算出瓦斯浓度变化率,并根据瓦斯浓度变化分级调节电动瓦斯调节阀开度和水环真空泵变频电动机转速,以提高抽采瓦斯浓度,从而提高抽采瓦斯利用率。试验结果表明,该控制系统能有效提高抽采瓦斯浓度,瓦斯体积分数可提高3.6%~4.2%,使抽采瓦斯利用率大大提高;且节能效果明显,瓦斯抽放浓度控制后节能效果提高了24%。

矿井下自主导航瓦斯检测机器人的设计

安全问题一直是煤矿采集工作的重中之重,瓦斯爆炸往往会造成大规模的人员伤亡和采集设备损失。本文设计一种可以检测瓦斯浓度的自主导航智能小车。面对矿井的复杂地形,智能小车可以自主导航移动。当井下的瓦斯浓度超出正常范围时,智能车会发出警报。

井下瓦斯浓度监测机器人控制系统的设计

针对煤矿瓦斯爆炸事故问题,本文将ZigBee无线传感技术与履带式机器人探测技术相结合,研究了一种具有独立越障、避障能力的井下瓦斯浓度监测机器人。机器人以S3C2440为核心控制单元,结合CC2430射频芯片,在嵌入式系统Linux下控制机器人,快速准确地探测井下瓦斯浓度并及时想地上监控中心传送数据,一旦监测到井下有瓦斯异常情况,可及时发出警报,能够较好的完成井下瓦斯爆炸事故的预测和报警工作,对保障工人安全具有重要的现实意义。

ZigBee技术在井下瓦斯浓度监测中的应用

为解决传统煤矿企业井下瓦斯浓度统监测系统维护困难,布线复杂等问题,设计了一种基于JN5121的无线瓦斯监测系统.系统采用瓦斯浓度传感器和ZigBee无线传输系统,使用周期性工作、间隔休眠模式.整个网络采用树型拓扑结构,设置协调器、路由器、采集节点三级结构.系统能够对瓦斯浓度进行有效监测,其结构灵活、扩展性强、低功耗.

基于手持红外瓦斯检测的APP服务研究

为了解决煤矿井下瓦斯浓度检测过程中的方便快捷性、实时动态性、预测准确性等问题,采用了将便携式红外瓦斯气体检测仪与蓝牙通信、APP应用结合的思路,提出了一种新型的瓦斯浓度检测服务系统。与现有技术相比,突出的实质性技术特点是在瓦斯气体检测仪上加载了蓝牙传输协议,与移动设备对接,同时在移动终端对检测数据进行分析和处理,通过二次拟合调制出气体曲线,预测周边环境瓦斯气体浓度。结果表明,本系统将瓦斯气体浓度的检测扩展到Android平台,随时随地进行便携检测并在客户端操控检测数据作出预测,具有一定的实用价值。

非本征F-P传感器在瓦斯检测系统中的应用

详细介绍了非本征F-P光纤传感器的结构、特点和工作原理,阐述了非本征F-P光纤传感器在瓦斯检测系统中的应用。该传感器采用空芯光子晶体光纤作为载体,不受环境温度的影响,具有灵敏度高、抗干扰能力强、传输损耗小的特点,可显著提高瓦斯浓度检测的准确性和精度。

基于FPGA的瓦斯浓度模糊控制系统设计

文章设计了一种基于FPGA的瓦斯浓度模糊控制系统,详细介绍了模糊控制算法以及该系统模糊控制规则的建立,并利用FPGA实现了模糊系统的控制,相对于传统的控制手段,该系统具有控制精度高、滞后性小的优点。

基于单片机的矿井瓦斯浓度监测系统的研究

为了实现对煤矿井下瓦斯气体浓度的准确、快速、实时监测和预警,介绍了一种由单片机控制的新型瓦斯浓度监测系统,针对瓦斯催化元件高温激活的难题,文中采用了恒温瓦斯检测技术,设计了闭环控制回路的思想保证了采样温度的恒定,避免了温度对瓦斯检测浓度的影响。该系统不仅可以实时分析、处理处理数据,同时还可以保存相关数据、启动报警及发送数据,通过红外控制系统实行远程监控的目的。可以应用到大型矿区及其他需监测易燃易爆的场合。

数理统计在矿井瓦斯检测中的应用

《煤矿安全规程》中规定:每一个矿井必须建立严格的瓦斯检查制度。在低沼气矿井,所有的采掘工作面与可能涌出或积聚瓦斯的硐室和巷道,每班至少检查两次瓦斯浓度;高沼气矿井每班至少检查三次,在有煤与瓦斯突出的煤层,瓦斯涌出量大,浓度变化异常的采掘工作面,都必须有专人检查。这就是说,《煤矿安全规程》对瓦斯检查制定了严格的制度,但未对检查结果提出如何分析和评价。《规程》中提出的瓦斯涌出量较大、变化异常应有专人检查,但什么是变化异常,《规程》未提出数量标准。本文采用数理统计法中的u、X^2、F检验方法对煤矿瓦斯检测结果进行数理分析和处理,用数理统计的观点来评定矿井瓦斯涌出是否出现异常。

基于金字塔分光镜的高性能可燃气体浓度探测器的研究

非分散红外型(NDIR)可燃气体浓度探测器能够对矿井中泄露的瓦斯气体进行有效的检测。防止在开采过程中出现瓦斯泄露,以保证煤矿的安全生产。为提高NDIR型可燃气体浓度探测器的检测精度、灵敏度和鲁棒性。基于金字塔分光镜矩阵对敏感元件内部光路结构进行了全新设计,采用多频点信号叠加技术对红外光源进行调制,设计了基于有线性调频Z变换(CZT)的4通道可燃气体浓度冗余算法,通过信号的特征频段做频谱细化分析,给出可燃气体浓度检测结果以及检测结果的可信度等级。实验表明,该探测器有效检测的浓度为10%~90%爆炸浓度下限(甲烷爆炸浓度下限为5%),检测结果可信度等级为0.014×10^(-6);探测器对可燃气体的极限测量浓度可达到0.5×10^(-6),检测结果可信度等级为0.01×10^(-6);在探测器光学窗口被遮挡2/3的不利条件下,探测器仍能正常检测,且检测结果可信度仍能达到0.01×10^(-6);在湿度为85%和粉尘质量浓度为100 mg/m3的极端环境下,探测器仍能进行有效检测,且检测结果可信度仍能在0.01×10^(-6)级别。研制的可燃气体浓度探测器将检测灵敏度提高到10^(-6)级别,并能够给出检测结果的可信度等级;设计的光路结构使探测器在高湿、高粉尘极端环境中仍能实现对可燃气体的高精度检测。有效地提高了探测器的检测精度、灵敏度和鲁棒性,使其能够适应煤矿矿井这种恶劣的使用环境。既可以实现对煤矿泄露的极早期检测,也能降低的探测器的维护成本。

凌阳16位单片机在煤矿瓦斯浓度自动监测系统中的应用

文章介绍了凌阳SPCE 061在数据采集中的应用及其井下瓦斯的自动检测、预测及监控系统的设计。

光纤瓦斯气体传感器的发展

用于检测瓦斯气体浓度的光纤瓦斯气体传感器在采矿、化工、石油等工业中 ,尤其在恶劣和危险的环境中 ,具有广阔的应用前景。

基于微纳电离式传感器的低浓度甲烷阈值气敏机理研究

在CH_( 4)浓度较低时,目前煤矿井下CH_( 4)的检测方法存在灵敏度较低、反应较慢等问题。现有微纳电离式气体传感器研究主要针对高浓度气体的检测,且使用的仿真模型为一维简化放电模型,忽略了N_( 2)、CH_( 4)分子与电离产生离子的横向漂移与扩散,对低浓度CH_( 4)气体的准确检测还有待进一步验证。针对上述问题,在现有研究的基础上考虑了离子的横向漂移与扩散,并加入了等离子体模块,采用流体-化学动力学混合方法建立了常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体在微纳场域下的二维放电模型,分析了在常温常压下CH_( 4)-N_( 2)混合气体的安全放电电压、气敏性以及放电电流密度与CH_( 4)浓度之间的变化关系。分析结果表明:电离式传感器的安全放电电压为200 V,且信噪比较高;在CH_( 4)-N_( 2)混合气体中,CH_( 4)对N_( 2)的电离过程起抑制作用;电离式传感器的输出电流密度随CH_( 4)体积分数的增加(0.25%~1.5%)而线性递减,体现了电离式传感器对低浓度杂质气体的敏感特性,利用CH_( 4)浓度与电流密度之间单调递减的线性关系,可以实现对低浓度CH_( 4)的检测。