專利名稱：多源信息瓦斯監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬煤礦瓦斯檢測儀器，特別涉及一種多源信息瓦斯監(jiān)控儀。
技術(shù)背景目前，煤礦瓦斯檢測的儀器種類很多，小到可以鑲嵌在安全帽、礦燈里，大到組成監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)，可以使井上監(jiān)測中心隨時了解井下安全情況，有的煤礦甚至與省煤礦安全監(jiān)察局調(diào)度監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，盡管如此，瓦斯爆炸事故仍然頻頻發(fā)生，一個原因是礦工安全意識不高，二是因為儀器報警信號不明顯，使瓦斯超限也不會報警。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種通過檢測瓦斯中所含各種氣體濃度，全方位檢測瓦斯的多源信息瓦斯監(jiān)控儀。
本實用新型解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種主要由模擬開關(guān)電路、前向通道電路、電源電路、鍵盤電路、執(zhí)行機構(gòu)電路、語言報警電路、LCD顯示電路組成的多源信息瓦斯監(jiān)控儀，其特點是它還包括中央處理器電路和傳感器組成電路；中央處理器電路包括單片機U11、軟件監(jiān)視器U12、晶體振蕩器Y1、按鍵S1、二極管D1、電阻R19、R20、電容C28～C31；U11的1腳接LCD顯示電路中驅(qū)動芯片U13的2腳、U12的7腳和R20的一端，2腳接前向通道電路中的光電耦合器U10的3腳，3腳接執(zhí)行機構(gòu)電路中的繼電器KA的一端，4腳接LCD顯示電路中的與門U8A、U9A的1腳，5腳接前向通道電路中可編增益放大器U7A的1腳，8腳接U8A的2腳，9腳接U9A的2腳，10腳接11腳和+5V電源，12腳接地，13腳接C29、Y1的一端，14腳接C30的一端、Y1另一端，C29、C30另一端接地，31腳接D1、C28一端和+5V電源，32腳接R19、S1一端和地，D1另一端接S1另一端，C28另一端接R19、R20另一端，24腳接鍵盤電路中按鈕S2的16～9腳腳和R23一端，R23的另一端接+5V電源，25腳接移位寄存器U18的8腳，26腳接U18的1、2腳，6腳接U7A的2腳，15腳接模擬開關(guān)電路中U7的9腳，16腳接U7的10腳、3腳、前向通道電路中儀表放大器U8的1腳，17腳接U7的11腳，7腳接U12的6腳，19～22腳、27～30腳分別接U13的17～10腳，33腳接語音報警電路中語音芯片U14的22腳，34腳接U13的21腳，35腳接U13的20腳，36腳接U14的27腳，37腳接U14的24腳，38腳接U14的23腳，39腳接U14的7、9、10腳，40腳接U14的1腳；U12的1腳接8腳，2腳接C31的一端和+5V電源，3腳接4腳、C31的另一端和地。
傳感器組合電路包括氮氣傳感器U1、高濃度甲烷傳感器U2、低濃度甲烷傳感器U19、硫化氫傳感器U3、氡傳感器U4、一氧化碳傳感器U5、二氧化碳傳感器U6、運算放大器U1A、U2A、U3A、U4A、U5A、電池電源BT1、BT2、可變電阻R6、R8、電阻R1～R5、R7、R9～R11；電容C1～C15；U1的1腳接+5V電源，2腳接R1的一端，3腳接地，U1A的1腳接U7的15腳、C1、R2一端，4腳接C3一端和-15V電源，C3另一端接地，3腳接地，2腳接R1、C1、R2另一端，8腳接C2一端和+15V電源，C2另一端接地；U2的1腳接電池電源BT1的負極，2腳接U7的12腳，3腳接BT1正極；U19的正極接BT2的負極，U19的負極接R3、C4的一端、U7的13腳，R3、C4另一端接BT2的正極；U3的1腳接+24V電源，2腳接U7的14腳，3腳接-24V電源；U4的1腳接+5V電源，2腳接R4的一端，3腳接地；U2A的1腳接U7的1腳、R6的3、2腳，4腳接C7一端和-15V電源，C7另一端接地，3腳接R5一端，R5另一端接地，2腳接R6的1腳、C5一端、R4另一端，C5另一端接地，8腳接C6一端和+15V電源，C6另一端接地；U5的1腳接U3A的2腳，2腳接R9一端，3腳接U3A的1腳；U3A的4腳接C9一端和-15V電源，C9另一端接地，3腳接+5V電源，8腳接C8的一端和+15V電源，C8另一端接地；U4A的1腳接U7的2腳、R8的2、3腳，4腳接C12一端和-15V電源，C12另一端接地，3腳接R20、C11的一端，R10、C11另一端接地，2腳接R9另一端、R7一端，R7另一端接R8的1腳，8腳接C10一端和+15V電源，C10另一端接地；U6的1腳接+5V電源，2腳接C13、R11一端，C13、R11另一端接地，3腳接U5A的3腳，4腳接地，5腳接+5V電源，6腳接地；U5A的1腳接U7的5腳、U5A的2腳，4腳接C15一端和-15V電源，C15另一端接地，8腳接C14一端和+15V電源，C14另一端接地。
本實用新型的有益效果是多源信息瓦斯監(jiān)控儀是通過檢測瓦斯主要組成的氣體濃度來監(jiān)控瓦斯的濃度，將各種氣體濃度值作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸入，經(jīng)三層BP網(wǎng)絡(luò)融合后得到瓦斯是否超限，如果超限則給出語音報警，提示采取相應(yīng)措施，并利用繼電器打開備用風(fēng)機增強通風(fēng)，避免發(fā)生瓦斯爆炸，保障煤礦生產(chǎn)和人身安全。
以下結(jié)合附圖以實施例具體說明。


圖1示多源信息瓦斯監(jiān)控儀結(jié)構(gòu)框圖。
圖2示
圖1中模擬開關(guān)電路、前向通道電路、中央處理器電路、鍵盤電路、語音報警電路、LCD顯示電路原理圖。
圖3示
圖1中傳感器組合電路、電源電路、執(zhí)行機構(gòu)電路原理圖。
圖中，1-傳感器組合電路；2-模擬開關(guān)電路；3-前向通道電路；4-電源電路；5-中央處理器電路；6-鍵盤電路；7-執(zhí)行機構(gòu)電路；8-語音報警電路；9-LCD顯示電路；U1-氮氣傳感器；U2-高濃度甲烷傳感器；U19-低濃度甲烷烷傳感器；U3-硫化氫傳感器；U4-氡傳感器；U5-一氧化碳傳感器；U6-二氧化碳傳感器；U1A～U5A-運算放大器；U7-模擬開關(guān)；U8-儀表放大器；U9-采樣保持器；U10-光電耦合器；U11-中央處理器單片機；U12-軟件監(jiān)視器；U13-驅(qū)動芯片；U14-語音芯片；U15、U16、U17-三端固定正、負穩(wěn)壓電源；U18-移位寄存器；U1A～U5A-運算放大器；U6A-二階低通有源濾波器；U7A-可編增益放大器；U8A、U9A-與門；D4、D5-整流橋；BT1、BT2-電池電源；T1、T2-220V電源；T3-電網(wǎng)；D1～D3-二極管；Y1、Y2-晶體振蕩器；SP-蜂鳴器；KA-繼電器；M1-風(fēng)機；K1～K4-開關(guān)；F1～F4-熔斷器；S1-按鍵；R6、R8、R15-可變電阻；R1～R5-電阻；R7、R9～R14、R16～R23-電阻；C37～C40、C45、C48-電解電容；C1～C36、C41～C44、C46、C47-電容
具體實施方式
參照附
圖1，多源信息瓦斯監(jiān)控儀是由傳感器組合電路1、模擬開關(guān)電路2、前向通道電路3、電源電路4、中央處理器電路5、鍵盤電路6、執(zhí)行機構(gòu)電路7、語音報警電路8、LCD顯示電路9組成，參照附圖3，傳感器電路1包括氮氣傳感器U1、高濃度甲烷傳感器U2、低濃度甲烷傳感器U19、硫化氫傳感器U3、氡傳感器U4、一氧化碳傳感器U5、二氧化碳傳感器U6、運算放大器U1A、U2A、U3A、U4A、U5A、電池電源BT1、BT2、可變電阻R6、R8、電阻R1～R5、R7、R9～R11；電容C1～C15；U1的1腳接+5V電源，2腳接R1的一端，3腳接地，U1A的1腳接U7的15腳、C1、R2一端，4腳接C3一端和-15V電源，C3另一端接地，3腳接地，2腳接R1、C1、R2另一端，8腳接C2一端和+15V電源，C2另一端接地；U2的1腳接電池電源BT1的負極，2腳接U7的12腳，3腳接BT1正極；U19的正極接BT2的負極，U19的負極接R3、C4的一端、U7的13腳，R3、C4另一端接BT2的正極；U3的1腳接+24V電源，2腳接U7的14腳，3腳接-24V電源；U4的1腳接+5V電源，2腳接T4的一端，3腳接地；U2A的1腳接U7的1腳、T6的3、2腳，4腳接C7一端和-15V電源，C7另一端接地，3腳接R5一端，R5另一端接地，2腳接T6的1腳、C5一端、R4另一端，C5另一端接地，8腳接C6一端和+15V電源，C6另一端接地；U5的1腳接U3A的2腳，2腳接R9一端，3腳接U3A的1腳；U3A的4腳接C9一端和-15V電源，C9另一端接地，3腳接+5V電源，8腳接C8的一端和+15V電源，C8另一端接地；U4A的1腳接U7的2腳、R8的2、3腳，4腳接C12一端和-15V電源，C12另一端接地，3腳接R10、C11的一端，R10、C11另一端接地，2腳接R9另一端、R7一端，R7另一端接R8的1腳，8腳接C10一端和+15V電源，C10另一端接地；U6的1腳接+5V電源，2腳接C13、R11一端，C13、R11另一端接地，3腳接U5A的3腳，4腳接地，5腳接+5V電源，6腳接地；U5A的1腳接U7的5腳、U5A的2腳，4腳接C15一端和-15V電源，C15另一端接地，8腳接C14一端和+15V電源，C14另一端接地。
參照附圖2，模擬開關(guān)電路2包括模擬開關(guān)U7；U7的16、6腳接+5V電源，7、8腳接地。
參照附圖2，前向通道電路3包括儀表放大器U8、二階低通有源濾波器U6A、可編增益放大器U7A、采樣保持器U9、光電耦合器U10、可變電阻R15、電阻R12～R14、R16～R18、電容C16～C27；U8的14腳接R13的一端，2腳接R13另一端，3腳接地，5腳接-15V電源、C17一端、R15的2腳，C17的另一端接地，4、6腳接R15的1、3腳，11腳接地，7腳接12腳、R14一端，13、10腳接R12兩端，8腳接+15V電源、C16一端，C16另一端接地；U6A的1腳接R17、R18一端，2腳接R17另一端，3腳接R16、C19一端，C19另一端接地，R16另一端接R14另一端、C18一端，C18另一端接地，4腳接C21一端、-15V電源，C21另一端接地，8腳接C20一端、+15V電源，C20另一端接地；U7A的4腳接R18另一端、C22一端、C22另一端接地，8腳接C23一端、+15V電源，C23另一端接地，6腳接C24一端、-15V電源，C24另一端接地，7腳接U9的3腳；U9的1腳接C25一端、+15V電源，C25另一端接地，7腳接C27一端和地，6腳接C27另一端，5腳接U10的1腳，4腳接C26一端、-15V電源，C26另一端接地；U10的2腳接4腳。
參照附圖3，電源電路4包括三端固定正、負穩(wěn)壓電源U15、U17、U16、220V電源T1、T2、整流橋D4、D5、二極管D2、D3、電解電容C39、C40、C45、C48、電容C41～C44、C46、C47；T1的1、2腳接220V電源，3腳接D4的4腳，4腳接D4的2腳；D4的1腳接U16的3腳、C40的負極、C42的一端，3腳接U15的1腳、C39的正極、C41的一端；U15的3腳接C43、D2的一端和+15V/24V電源。U16的1腳接C44、D3的一端和-15V/-24V電源，U15的2腳接U16的2腳、C39的負極、C40的正極、C41～C44、D2、D3-另一端和地；T2的1、2腳接220V電源，3腳接D5的4腳，4腳接D5的2腳，D5的1腳接U17的2腳、C45的負極、C48的負極、C46、C47的一端和地，3腳接U17的1腳、C45的正極、C46的另一端，U17的3腳接C47另一端、C48的正極和+5V電源。
參照附圖2，中央處理器電路5包括單片機U11、軟件監(jiān)視器U12、晶體振蕩器Y1、按鍵S1、二極管D1、電阻R19、R20、電容C28～C31；U11的1腳接LCD顯示電路中驅(qū)動芯片U13的2腳、U12的7腳和R20的一端，2腳接前向通道電路中的光電耦合器U10的3腳，3腳接執(zhí)行機構(gòu)電路中的繼電器KA的一端，4腳接LCD顯示電路中的與門U8A、U9A的1腳，5腳接前向通道電路中可編增益放大器U7A的1腳，8腳接U8A的2腳，9腳接U9A的2腳，10腳接11腳和+5V電源，12腳接地，13腳接C29、Y1的一端，14腳接C30的一端、Y1另一端，C29、C30另一端接地，31腳接D1、C28一端和+5V電源，32腳接R19、S1一端和地，D1另一端接S1另一端，C28另一端接R19、R20另一端，24腳接鍵盤電路中按鈕S2的16～9腳腳和R23一端，R23的另一端接+5V電源，25腳接移位寄存器U18的8腳，26腳接U18的1、2腳，6腳接U7A的2腳，15腳接模擬開關(guān)電路中U7的9腳，16腳接U7的10腳、3腳、前向通道電路中儀表放大器U8的1腳，17腳接U7的11腳，7腳接U12的6腳，19～22腳、27～30腳分別接U13的17～10腳，33腳接語音報警電路中語音芯片U14的22腳，34腳接U13的21腳，35腳接U13的20腳，36腳接U14的27腳，37腳接U14的24腳，38腳接U14的23腳，39腳接U14的7、9、10腳，40腳接U14的1腳；U12的1腳接8腳，2腳接C31的一端和+5V電源，3腳接4腳、C31的另一端和地。
參照附圖2，鍵盤電路6原理圖中包括移位寄存器U18、按鈕S2、電阻R23；U18的9腳接+5V電源，3～6腳、10～13腳分別接按鈕S2的8～5腳、4～1腳。
參照附圖3，執(zhí)行機構(gòu)電路7包括繼電器KA、風(fēng)機M1、電網(wǎng)T3、熔斷器F1～F4、開關(guān)K1；KA另一端接K1一端和地，K1另一端接F1一端，F(xiàn)1另一端接T3，M1的1、2、3腳分別接K1一端，K1另一端分別接F2、F3、F4的一端，F(xiàn)2、F3、F4另一端接T3。
參照附圖2，語音報警電路8包括語音芯片U14、蜂鳴器SP、電解電容C37、C38、電容C34～C36、電阻R21、R22；U14的2腳接3、4、5、6、8、26腳和地，28腳接16腳、C35、C34的一端、C37的正極和+15V電源，C35、C34另一端接地，12腳接13腳、C37負極和地，14、15腳接SP的1、2腳，20腳接C36的一端，21腳接R21一端，C36的另一端接R21另一端，19腳接C38正極、R22的一端，C38負極接R22另一端和地。
參照附圖2，LCD顯示電路9包括驅(qū)動芯片U13、與門U8A、U9A、晶體振蕩器Y2、電容C32、C33；U13的61腳接+5V電源，19腳接U8A的3腳，18腳接U9A的3腳，66腳接Y2、C32的一端，67腳接Y2另一端、C33一端，C32另一端接C33另一端和地，63腳接地。
多源信息瓦斯監(jiān)測儀根據(jù)瓦斯的主要成分甲烷、二氧化碳、氮氣、一氧化碳、硫化氫、氡，采用檢測這六種氣體的傳感器U2、U19、U6、U1、U5、U3、U4，將對應(yīng)氣體的濃度信號轉(zhuǎn)換為電信號，進行初步放大，然后一起送入模擬開關(guān)電路2中，中央處理器電路5給模擬開關(guān)電路2控制信號，控制哪路信號通過，模擬開關(guān)電路2輸出的某路信號經(jīng)前向通道電路3中的儀表放大器U8放大，二階低通有源濾波器U6A濾波，可編增益放大器U7A進行二極放大，然后通過采樣保持器U9保持，經(jīng)光電耦合器U10耦合后送入中央處理器電路5中單片機U11，在中央處理器U11的內(nèi)部將各氣體濃度值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，經(jīng)融合處理后得到確切的瓦斯?jié)舛戎?，由中央處理器電?將各氣體濃度值及實際瓦斯?jié)舛人腿隠CD顯示電路9中，顯示以3秒為周期顯示兩組數(shù)據(jù)，一組是各氣體含量，另一組是對應(yīng)的瓦斯?jié)舛龋绻咚钩?，則通過語言報警電路8報警，并通過繼電器KA打開井下備用風(fēng)機加強通風(fēng)。
權(quán)利要求1.一種多源信息瓦斯監(jiān)控儀，主要由模擬開關(guān)電路(2)、前向通道電路(3)、電源電路(4)、鍵盤電路(6)、執(zhí)行機構(gòu)電路(7)、語音報警電路(8)、LCD顯示電路(9)組成，其特征在于它還包括中央處理器電路(5)，中央處理器電路(5)包括單片機U11、軟件監(jiān)視器U12、晶體振蕩器Y1、按鍵S1、二極管D1、電阻R19、R20、電容C28～C31；U11的1腳接LCD顯示電路中驅(qū)動芯片U13的2腳、U12的7腳和R20的一端，2腳接前向通道電路中的光電耦合器U10的3腳，3腳接執(zhí)行機構(gòu)電路中的繼電器KA的一端，4腳接LCD顯示電路中的與門U8A、U9A的1腳，5腳接前向通道電路中可編增益放大器U7A的1腳，8腳接U8A的2腳，9腳接U9A的2腳，10腳接11腳和+5V電源，12腳接地，13腳接C29、Y1的一端，14腳接C30的一端、Y1另一端，C29、C30另一端接地，31腳接D1、C28一端和+5V電源，32腳接R19、S1一端和地，D1另一端接S1另一端，C28另一端接R19、R20另一端，24腳接鍵盤電路中按鈕S2的16～9腳腳和R23一端，R23的另一端接+5V電源，25腳接移位寄存器U18的8腳，26腳接U18的1、2腳，6腳接U7A的2腳，15腳接模擬開關(guān)電路中U7的9腳，16腳接U7的10腳、3腳、前向通道電路中儀表放大器U8的1腳，17腳接U7的11腳，7腳接U12的6腳，19～22腳、27～30腳分別接U13的17～10腳，33腳接語音報警電路(8)中語音芯片U14的22腳，34腳接U13的21腳，35腳接U13的20腳，36腳接U14的27腳，37腳接U14的24腳，38腳接U14的23腳，39腳接U14的7、9、10腳，40腳接U14的1腳；U12的1腳接8腳，2腳接C31的一端和+5V電源，3腳接4腳、C31的另一端和地。
2.一種多源信息瓦斯監(jiān)控儀，其特征在于它還包括傳感器組合電路(1)，傳感器組合電路(1)包括氮氣傳感器U1、高濃度甲烷傳感器U2、低濃度甲烷傳感器U19、硫化氫傳感器U3、氡傳感器U4、一氧化碳傳感器U5、二氧化碳傳感器U6、運算放大器U1A、U2A、U3A、U4A、U5A、電池電源BT1、BT2、可變電阻R6、R8、電阻R1～R5、R7、R9～R11；電容C1～C15；U1的1腳接+5V電源，2腳接R1的一端，3腳接地，U1A的1腳接U7的15腳、C1、R2一端，4腳接C3一端和-15V電源，C3另一端接地，3腳接地，2腳接R1、C1、R2另一端，8腳接C2一端和+15V電源，C2另一端接地；U2的1腳接電池電源BT1的負極，2腳接U7的12腳，3腳接BT1正極；U19的正極接BT2的負極，U19的負極接R3、C4的一端、U7的13腳，R3、C4另一端接BT2的正極；U3的1腳接+24V電源，2腳接U7的14腳，3腳接-24V電源；U4的1腳接+5V電源，2腳接R4的一端，3腳接地；U2A的1腳接U7的1腳、R6的3、2腳，4腳接C7一端和-15V電源，C7另一端接地，3腳接R5一端，R5另一端接地，2腳接R6的1腳、C5一端、R4另一端，C5另一端接地，8腳接C6一端和+15V電源，C6另一端接地；U5的1腳接U3A的2腳，2腳接R9一端，3腳接U3A的1腳；U3A的4腳接C9一端和-15V電源，C9另一端接地，3腳接+5V電源，8腳接C8的一端和+15V電源，C8另一端接地；U4A的1腳接U7的2腳、R8的2、3腳，4腳接C12一端和-15V電源，C12另一端接地，3腳接R10、C11的一端，R10、C11另一端接地，2腳接R9另一端、R7一端，R7另一端接R8的1腳，8腳接C10一端和+15V電源，C10另一端接地；U6的1腳接+5V電源，2腳接C13、R11一端，C13、R11另一端接地，3腳接U5A的3腳，4腳接地，5腳接+5V電源，6腳接地；U5A的1腳接U7的5腳、U5A的2腳，4腳接C15一端和-15V電源，C15另一端接地，8腳接C14一端和+15V電源，C14另一端接地。
專利摘要本實用新型屬煤礦瓦斯檢測儀器，特別涉及一種多源信息瓦斯監(jiān)控儀，主要由模擬開關(guān)電路(2)、前向通道電路(3)、電源電路(4)、鍵盤電路(6)、執(zhí)行機構(gòu)電路(7)、語音報警電路(8)、LCD顯示電路(9)、中央處理器電路(5)、傳感器組合電路(1)組成，多源信息瓦斯監(jiān)控儀是通過檢測瓦斯主要組成的氣體濃度來監(jiān)控瓦斯的濃度，將各種氣體濃度值作為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的輸入，經(jīng)三層BP網(wǎng)絡(luò)融合后得到瓦斯是否超限，如果超限則給出語音報警，提示采取相應(yīng)措施，并利用繼電器打開備用風(fēng)機增強通風(fēng)，避免發(fā)生瓦斯爆炸，保障煤礦生產(chǎn)和人身安全。
文檔編號E21F7/00GK2787839SQ20052009097
公開日2006年6月14日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者付華, 杜曉坤, 徐耀松, 孫紅鴿, 閆馨 申請人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)