专利名称：可视化煤矿瓦斯集成监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属煤矿安全监测系统，特别涉及一种可视化煤矿瓦斯集成监测系统。
技术背景瓦斯是煤矿安全生产的最大危害，我国是一个煤矿多瓦斯的国家，目前瓦斯治理严重滞后于安全生产的需要，抓煤矿安全，瓦斯治理是重中之重，近年来80％多的事故由瓦斯爆炸引起，所以，对矿井瓦斯的监测监控，预警防治等综合治理瓦斯爆炸，减少煤矿伤亡事故，是提高安全生产水平的重要手段，目前煤矿使用的监测监控系统，性能不够稳定，功能不丰富，操作复杂，性能价格比低。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种性能稳定、功能丰富、可视化、操作简单、性能价格比高的可视化煤矿瓦斯集成监测系统。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是一种由采样保持放大电路、声光报警电路、LED显示电路和电源电路组成的可视化煤矿瓦斯集成监测系统，它的特点是在系统中设了中央处理电路和通讯、上位机监测电路；中央处理电路它包括中央处理器U1、3～8译码器U10、D触发器U11、逻辑或门U16、U17、非门U18、开关K2、晶体振荡器J、电容C17～C19、电阻R11、R12；中央处理器U1的1、3、4、6、7、8脚接声光报警电路中的语音芯片U8的12、8、9、16、13、11、10脚，12脚接U18的2脚，19脚接J、C17的一端，18脚接J的另一端、C18的一端，C17、C18的另一端相接并接地，9脚接C19、R11、R12一端和LED显示电路中的可编程扩展并行接口U4的35脚，C19另一端接+5V电源和K2一端，K2另一端接R11的另一端，R12的另一端接地，11、10脚分别接通讯、上位机监测电路中的电平转换器U9的15、7脚，16脚接U4的5脚和U17的2脚，17脚接U4的36脚和U16的1脚，28脚接声光报警电路中的R14一端，25、24、23脚分别接U4的6、9、5，22脚接采样保持放大电路中的计数器U3的14脚，21脚接U16的2脚和U17的1脚，32～39脚分别接U10的18、17、14、13、8、7、4、3脚、U12的17、14、15、8、18～21脚和U4的27～34脚；U10的1脚接地，11脚接U11的4脚，6、5、2脚分别接U12的25、24、23脚；U11的1脚接3脚，2脚接U12的10脚；U12的12脚接地，16脚接-5V电源，26脚接采样保持电路中的放大器U13的3脚，6、22脚接U16的3脚，7脚接U18的1脚，9脚接U17的3脚。通讯、上位机监测电路它包括电平转换器U9、总线接口U14、U15、上位机U27和电容C20～C24；U9的1、2脚分别接C20两端，3、4脚分别接C21的两端，5脚接U14的24脚，11脚接C23、C24一端和地，13脚接U14的22脚，16脚接C23另一端，17脚接C24另一端、C22一端，8脚接C22另一端；U14的1脚接地，4脚接U15的15脚，6脚接U15的2脚；U15的1脚接地，U15并于地面上位机U27相连接。
本实用新型的有益效果是该瓦斯监测系统性能稳定，功能丰富，操作简单，性能价格比高；能够实现对矿井环境信息的实时监测，如果瓦斯超过安全门限，则及时发出声报警和光报警信号，同时将数据传递送到上位机，由系统应用软件来完成各端远程可视化监测，切实保障煤矿生产安全。
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示可视化煤矿瓦斯集成监测系统电路原理总图。
图2示图1的通讯、上位机监测电路原理图。
图3示图1的LED显示电路原理图。
图4示图1的声光报警电路和电源电路原理图。
图中，1-采样保持放大电路；2-中央处理器电路；3-通讯、上位机监测电路；4-LED显示电路；5-声光报警电路；6-电源电路；U1-中央处理器；U2-多路开关；U3-计数器；U4-可编程扩展并行接口；U5、U6、U7-同向驱动器；U8-语音芯片；U9-电平转换器；U10-3～8译码器；U11-D触发器；U12-A/D转换器；U13-采样保持器；U14、U15-总线接口；U16、U17-逻辑或门；U18-非门；U19-放大器；U20、U21-三端固定正稳压器；U22-三端固定负稳压器；U23～U26-LED显示器；U27-上位机；WA-瓦斯传感器；y-一氧化炭传感器；f-负压传感器；W-温度传感器；K1-双向开关；K2-开关；LS1-蜂鸣器；LS2-麦克风；J-晶体振荡器；N-三极管；T1、T2-变压器；D7、D8-整流桥；D4-发光二极管；D4、D5-二极管；R1～R4、R6～R14、R23、R24-电阻；C1～C6、C8～C14、C17～C24-电容；C7、C15、C16-电解电容；具体实施方式
参照附图1，一种由采样保持放大电路1，声光报警电路5、LED显示电路4和电源电路6组成的可视煤矿瓦斯集成监测系统，它的特点是在系统中设了中央处理电路2和通讯、上位机监测电路3；中央处理电路2它包括中央处理器U1、3～8译码器U10、D触发器U11、逻辑或门U16、U17、非门U18、开关K2、晶体振荡器J、电容C17～C19和电阻R11、R12；中央处理器U1的1、3、4、6、7、8脚接声光报警电路5中的语音芯片U8的12、8、9、16、13、11、10脚，12脚接U18的2脚，19脚接J的一端、C17的一端，18脚接J的另一端、C18的一端，C17、C18的另一端相接并接地，9脚接C19、R11、R12一端和LED显示电路4中的可编程扩展并行接口U4的35脚，C19另一端接+5V电源和K2一端，K2另一端接R11的另一端，R12的另一端接地，11、10脚分别接通讯、上位机监测电路3中的电平转换器U9的15、7脚，16脚接U4的5脚和U17的2脚，17脚接U4的36脚和U16的1脚，28脚接声光报警电路5中的R14一端，25、24、23脚分别接U4的6、9、5，22脚接采样保持放大电路中的计数器U3的14脚，21脚接U16的2脚和U17的1脚，32～39脚分别接U10的18、17、14、13、8、7、4、3脚、U12的17、14、15、8、18～21脚和U4的27～34脚；U10的1脚接地，11脚接U11的4脚，6、5、2脚分别接U12的25、24、23脚；U11的1脚接3脚，2脚接U12的10脚；U12的12脚接地，16脚接-5V电源，26脚接采样保持电路1中的放大器U13的3脚，6、22脚接U16的3脚，7脚接U18的1脚，9脚接U17的3脚。通讯、上位机监测电路3(见附图2)它包括电平转换器U9、总线接口U14、U15、上位机U27和电容C20～C24；U9的1、2脚分别接C20两端，3、4脚分别接C21的两端，5脚接U14的24脚，11脚接C23、C24一端和地，13脚接U14的22脚，16脚接C23另一端，17脚接C24另一端、C22一端，8脚接C22另一端，U14的1脚接地，4脚接U15的15脚，6脚接U15的2脚；U15的1脚接地；U15并于地面上位机U27相连接。
采样保持放大电路1(见附图1)，它包括多路开关U2、计数器U3、采样保持器U13、放大器U19、瓦斯传感器WA、一氧化炭传感器y、负压传感器f、温度传感器W、双向开关K1、电容C8和电阻R1～R4、R23、R24；U2的8脚接R1的一端和WA的3脚，7脚接R2的一端和y的3、4脚，R2的另端接地，6脚接R3的一端和f的3、4脚，R3的另一端接地，5脚接W的4脚和R4的一端，R4的另一端接地，15脚接U3的12脚，14脚接U3的9、6脚，13脚接U3的8脚，11脚接U3的11、1脚，10脚接U19的2脚；U13的1脚接+15V电源，2脚接U19的6脚和R23的一端，4脚接地，7脚接C8的一端，C8的另一端接地，6脚接+15V电源；U19的3脚接7脚、R23的另一端和R24一端，R24另一端接地；WA的1、2脚接+15V电源，4脚接K1的2脚，R1的另一端接K1的3脚和地，K1的1脚接+5V电源；WA的1、2脚接+15V电源；y、f、W的1脚接+15V电源。
LED显示电路4(见附图3)，它包括可编程扩展并行接口U4、同向驱动器U5、U6、U7、LED显示器U23～U26和电阻R15～R22；U4的4、3、2、1脚分别接U5的1、2、3、4脚，40、39、38、37脚分别接U6的1、2、3、4脚，18、19、20、21脚分别接U7的1、2、3、4脚；U5的5～8脚分别接U23～U26的1～4脚和R15～R18的一端；U6的5～8脚分别接U23～U26的5～8脚和R19～R22的一端，R15～R22的另一端相接并接-5V电源；U7的5～8脚分别接U23～U26的9脚。
声光报警电路5(见附图4)，它包括语音芯片U8、蜂鸣器LS1、麦克风LS2、发光二极管D4、三极管N、电解电容C15、C16、电容C9～C14和电阻R6～R10、R13、R14；U8的1～5、7、15脚相接并接地，17、18脚相接并接C9、C10、C11一端，C9、C10另一端接地，19、20脚相接并接C11另一端和地，21、22脚分别接LS1的1、2脚，24脚接C12一端，25脚接R6的一端，R6的另一端接C12的另一端，26脚接C13的一端，27脚接C14一端，28脚接C15正极和R7一端，R7另一端接C15负极和地；LS2的1脚接C14另一端和R9一端，2脚接C13另一端和R10一端，R10的另一端接C16负极和地，R9的另一端接C16正极和R8一端，R8另一端接+5V电源；N的基极接R14的另一端，集电极接D4的一端，发射极接地，D4的另一端接R13的一端，R13的另一端接-5V电源。
电源电路6(见附图4)，它包括三端固定正稳压器U20、U21、三端固定负稳压器U22、变压器T1、T2、整流桥D7、D8、二极管D5、D6、电解电容C7和电容C1～C6；T1的1、2脚接220V电源，3脚接D7的1脚，4脚接D7的3脚；U21的1脚接C1的一端和D11的4脚，2脚接C1的另一端、C2、C3、C4、D5、D6一端、U22的2脚和地，3脚接C3、D5另一端和+15V电源；U22的1脚接C4、D6另一端和-15V电源，3脚接C2另一端和D7的2脚；T2的1、2脚接220V电源，3脚接D8的1脚，4脚接D8的3脚，U20的1脚接C5的一端和D8的4脚，2脚接C5另一端、C6一端、C7的负极、D8的2脚和-5V电源，3脚接C6另一端、C7正极和+5V电源。
该系统的工作原理井下工作面设置瓦斯传感器WA、一氧化炭传感器y、负压传感器f和温度传感器W，它们采集的数据经过多路模拟开关U2的分时发送采样保持器U13后，经过A/D转换器U12的转换后，送入中央处理器U1、经过处理后，将处理结果一方面送显示器U23～U26显示，一方面与门限值比较，如果超过安全门限，则由蜂鸣器LS1和D4发出声、光报警；同时送到电平转换器U9，电平转换器U9经总线接口U14、U15传送到上位机U27，采用LabVIEW编程语言编的监测软件基于Windows平台，实现井下信息显示、存储、处理、查询等功能，在井上的中心站上位机U27上实现对煤矿的远程监测与管理。
权利要求1.一种可视化煤矿瓦斯集成监测系统，由采样保持放大电路(1)，声光报警电路(5)、LED显示电路(4)和电源电路(6)组成其特征在于在系统中设了中央处理电路(2)和通讯、上位机监测电路(3)；中央处理电路(2)它包括中央处理器U1、3～8译码器U10、D触发器U11、逻辑或门U16、U17、非门U18、开关K2、晶体振荡器J、电容C17～C19和电阻R11、R12；中央处理器U1的1、3、4、6、7、8脚接声光报警电路(5)中的语音芯片U8的12、8、9、16、13、11、10脚，12脚接U18的2脚，19脚接J的一端、C17的一端，18脚接J的另一端、C18的一端，C17、C18的另一端相接并接地，9脚接C19、R11、R12一端和LED显示电路(4)中的可编程扩展并行接口U4的35脚，C19另一端接+5V电源和K2一端，K2另一端接R11的另一端，R12的另一端接地，11、10脚分别接通讯、上位机监测电路(3)中的电平转换器U9的15、7脚，16脚接U4的5脚和U17的2脚，17脚接U4的36脚和U16的1脚，28脚接声光报警电路(5)中的R14一端，25、24、23脚分别接U4的6、9、5，22脚接采样保持放大电路中的计数器U3的14脚，21脚接U16的2脚和U17的1脚，32～39脚分别接U10的18、17、14、13、8、7、4、3脚、U12的17、14、15、8、18～21脚和U4的27～34脚；U10的1脚接地，11脚接U11的4脚，6、5、2脚分别接U12的25、24、23脚；U11的1脚接3脚，2脚接U12的10脚；U12的12脚接地，16脚接-5V电源，26脚接采样保持电路(1)中的放大器U13的3脚，6、22脚接U16的3脚，7脚接U18的1脚，9脚接U17的3脚。
2.根据权利要求1所述的可视化煤矿瓦斯集成监测系统，其特征在于通讯、上位机监测电路(3)它包括电平转换器U9、总线接口U14、U15、上位机U27和电容C20～C24；U9的1、2脚分别接C20两端，3、4脚分别接C21的两端，5脚接U14的24脚，11脚接C23、C24一端和地，13脚接U14的22脚，16脚接C23另一端，17脚接C24另一端、C22一端，8脚接C22另一端，U14的1脚接地，4脚接U15的15脚，6脚接U15的2脚；U15的1脚接地；U15并于地面上位机U27相连接。
专利摘要本实用新型属煤矿安全监测系统，特别涉及一种可视化煤矿瓦斯集成监测系统，由采样保持放大电路(1)，声光报警电路(5)、LED显示电路(4)和电源电路(6)组成，在系统中设了中央处理电路(2)和通讯、上位机监测电路(3)；中央处理电路(2)它包括中央处理器U
文档编号G08B21/16GK2857017SQ20052014583
公开日2007年1月10日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者付华, 徐耀松, 李博 申请人:辽宁工程技术大学