基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置的制作方法

本实用新型涉及一种光纤光栅气体测试装置，尤其涉及一种基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置。

背景技术：

随着人类社会的快速发展，对能源的需求越来越热切，而煤作为一种重要的能源，受到社会和政府的重视。但煤矿行业却被称之为高危的行业，目前煤矿井下瓦斯爆炸是主要的井下事故原因之一，解决井下瓦斯爆炸事故的发生这是值得思考的问题。而目前在生产过程中对瓦斯的检测方法主要有热导式、光干涉式、红外吸收式、束管系统等，但这些检测手段存在不同程度的弊端和局限性。比如，电化学气体传感器虽然便宜、更换维护方便，但易漂移，每一到两周需要校正一次长期可靠性差，精度低；红外吸收式气体传感器由于光源光谱较宽，易存在不同气体的交叉吸收；束管系统检测精度比较高，但需要先采样，再进行光谱分析，响应慢，无法实时跟踪浓度变化。

技术实现要素：

本实用新型的目的：提供一种基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，具有性能可靠、功能实用、成本低、使用便捷等优点，以满足井下对瓦斯浓度的实时监测。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，包括瓦斯浓度测量组件、上位机监控系统、PLC控制器、分布式IO装置、阈值警报器及信号采集与处理组件；所述的瓦斯浓度测量组件分别与所述的PLC控制器及信号采集与处理组件电连接，所述的信号采集与处理组件分别与所述的上位机监控系统及分布式IO装置电连接，所述的分布式IO装置的输入输出端分别与所述的阈值警报器及信号采集与处理组件电连接。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的瓦斯浓度测量组件包括瓦斯浓度测量平台、采集板卡及通讯板卡，所述的瓦斯浓度测量平台分别与所述的采集板卡及通讯板卡电连接，所述的通讯板卡通过总线方式与所述的PLC控制器连接。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的瓦斯浓度测量平台上设有信号隔离与处理端口，所述的信号隔离与处理端口的输出端与所述的采集板卡的输入端连接。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的瓦斯浓度测量平台搭载虚拟仪器软件LabVIEW，所述的采集板卡为PCI-6010的PCI数据采集卡。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的PLC控制器上设有PROFIBUS接口，所述的PLC控制器通过所述的PROFIBUS接口分别与所述的分布式IO装置及上位机监控系统相连。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的PLC控制器的型号为S7-300，所述的分布式IO装置的型号为ET200。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的信号采集与处理组件包括瓦斯浓度传感器、光探测器、光纤光栅传感器及光电转换器；所述的瓦斯浓度传感器分别与所述的光探测器、光纤光栅传感器及光电转换器电连接，所述的光探测器与所述的光电转换器电连接。

上述的基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，其中，所述的光纤光栅传感器包括DFB LD光源、多个耦合器、光纤光栅及光电放大器，所述的DFB LD光源通过所述的多个耦合器与所述的光纤光栅连接，将光信号通过光纤光栅输送至监测点；所述的光纤光栅通过SSD光电放大器将光信号经光纤光栅传送给光探测器，所述的光探测器通过所述的光电转换器将光信号转换为电信号。

本实用新型可以满足煤矿对井下采空区、工作面、运输巷道等主要区域瓦斯浓度的实时监测。本实用新型传递信息具有实效性、数据可靠、操作简单、自动化程度高等优点，可为矿山监控瓦斯、减少事故发生与人员伤亡做出重大贡献。

附图说明

图1是本实用新型基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置的布置原理图。

图2是本实用新型基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置的系统图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1及附图2所示，一种基于LabVIEW及光纤光栅传感的煤矿瓦斯浓度监测报警装置，包括瓦斯浓度测量组件1、上位机监控系统2、PLC控制器3、分布式IO装置4、阈值警报器5及信号采集与处理组件6；所述的瓦斯浓度测量组件1分别与所述的PLC控制器3及信号采集与处理组件6电连接，所述的信号采集与处理组件6分别与所述的上位机监控系统2及分布式IO装置4电连接，所述的分布式IO装置4的输入输出端分别与所述的阈值警报器5及信号采集与处理组件6电连接。

所述的瓦斯浓度测量组件1包括瓦斯浓度测量平台11、采集板卡12及通讯板卡13，所述的瓦斯浓度测量平台11分别与所述的采集板卡12及通讯板卡13电连接，所述的通讯板卡13通过总线方式与所述的PLC控制器3连接。

所述的瓦斯浓度测量平台11上设有信号隔离与处理端口，所述的信号隔离与处理端口的输出端与所述的采集板卡12的输入端连接。

所述的瓦斯浓度测量平台11搭载虚拟仪器软件LabVIEW，所述的采集板卡12选用型号为PCI-6010的PCI数据采集卡。

所述的PLC控制器3上设有PROFIBUS接口，所述的PLC控制器3通过所述的PROFIBUS接口分别与所述的分布式IO装置4及上位机监控系统2相连。

所述的PLC控制器3选用S7-300，所述的分布式IO装置4选用ET200。

所述的信号采集与处理组件6包括瓦斯浓度传感器61、光探测器62、光纤光栅传感器63及光电转换器64；所述的瓦斯浓度传感器61分别与所述的光探测器62、光纤光栅传感器63及光电转换器64电连接，所述的光探测器62与所述的光电转换器64电连接。

所述的光纤光栅传感器63包括DFB LD光源631、多个耦合器632、光纤光栅633及光电放大器634，所述的DFB LD光源631通过所述的多个耦合器632与所述的光纤光栅633连接，将光信号通过光纤光栅633输送至监测点；所述的光纤光栅633通过SSD光电放大器634将光信号经光纤光栅633传送给光探测器62，所述的光探测器62通过所述的光电转换器63将光信号转换为电信号。

信号采集与处理组件6通过瓦斯浓度传感器61监测井下采空区、工作面、运输巷道等主要区域实时瓦斯浓度。

PLC控制器3根据当前瓦斯浓度的实时数据、瓦斯浓度变化率等综合分析处理后，通过通讯板卡13将数据传至上位机监控系统2。当瓦斯浓度超过预先设定的预警值时，数据会通过PLC控制器3传至阈值警报器5，对井下人员井下报警，以提高人员对相应灾害的反应速度，减少人员财产的损失。

综上所述，本实用新型可以满足煤矿对井下采空区、工作面、运输巷道等主要区域瓦斯浓度的实时监测。本实用新型传递信息具有实效性、数据可靠、操作简单、自动化程度高等优点，可为矿山监控瓦斯、减少事故发生与人员伤亡做出重大贡献。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。