[发明专利]一种束管红外在线数据处理与控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于检测矿井内气体技术领域，具体涉及一种束管检测用数据处理与控制装置及方法。

背景技术

近年来，随着矿井安全防范意识的增强，火灾自燃束管监测系统已逐渐广泛的应用于煤炭行业，其工作原理是通过束管把井下各监测点的样品气抽取到检测室，在管理工作站的控制下，通过控制柜自动切换气路，对样品气进行检测，通过气体变化趋势图、三角爆炸分析原理分析可能的自燃爆炸危险程度，实现对井下火灾自燃、爆炸的预警，避免事故发生。

目前，火灾自燃束管监测系统中主要采用色谱仪作为检测设备，而色谱仪的工作模式为：样品气体进入色谱仪后在载气的输送下，经过色谱柱的作用后改变所检测气体的流速，从而起到分离的作用，然后经热导或氢焰检测器转换为电信号传递给采集卡，并由采集卡将关于各气体浓度的信号转换成数字信号后传送给管理工作站，由此可见，色谱仪的检测、处理过程比较复杂，速度较慢，一路样品气的分析时长一般为10-15分钟，检测周期长；并且色谱仪在连续工作的情况下，极容易发热，加快了色谱柱的老化速度，鉴于此，色谱仪不能长时间连续在线运行。

然而，瓦斯气体是煤矿安全生产最具威胁的隐患因素之一，瓦斯与氧气的混合比例达到一定比例就有自燃、爆炸的危险，所以连续、快速、准确的监测其浓度比例是煤矿所需要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种束管红外在线数据处理与控制装置及方法，能够连续、快速的监测矿井内各监测点的瓦斯气体浓度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种束管红外在线数据处理与控制装置，其特征在于：包括气体红外检测仪，气体红外检测仪中设有氧气红外检测元件、一氧化碳红外检测元件、二氧化碳红外检测元件、甲烷红外检测元件以及CPU单元，氧气红外检测元件、一氧化碳红外检测元件、二氧化碳红外检测元件和甲烷红外检测元件通过模数转换模块电联接CPU单元。

优选的，氧气红外检测元件、一氧化碳红外检测元件、二氧化碳红外检测元件和甲烷红外检测元件与模数转换模块之间设置模拟信号通道切换器，模数转换模块中设有一路转换通道，CPU单元控制联接模拟信号通道切换器。

优选的，还包括管理工作站，气体红外检测仪内增设串行通讯卡，串行通讯卡包括串口以及与串口相联的外围通讯电路，外围通讯电路与CPU单元电联接，串口电联接管理工作站。

优选的，还包括控制柜，控制柜内安装有第一气体分配器和第二气体分配器，第一气体分配器的总入口联通抽气泵、各分出口上均设置两位三通电磁阀，两位三通电磁阀的分支输出口一一对应联接第二气体分配器的分入口，第二气体分配器的总出口经微型气泵连通气体红外检测仪的输入口，各两位三通电磁阀交替开启，同一时间第一气体分配器中只有一个分出口与气体红外检测仪的输入口相通。

优选的，控制柜内还设置串行通讯板，管理工作站通过通讯线联接串行通讯板，串行通讯板并行电信号控制继电器驱动板，继电器驱动板控制联接两位三通电磁阀和抽气泵。

优选的，控制柜的机壳上设置有通讯线的转接件，转接件分别联接管理工作站和串行通讯板。

优选的，微型气泵与气体红外检测仪之间串设稳压阀和过滤器。

本发明还提供了一种束管红外在线数据处理与控制方法，包括以下步骤：

步骤一：抽气；

开启抽气泵工作30-45分钟，将原来存留在束管中的气体排出，抽入矿井内各监测点的气体，开始控制某一两位三通电磁阀工作，保证同一时间第一气体分配器中只有一个分出口与气体红外检测仪的输入口相通；

管理工作站进入延时状态，采集的样品气体进入气体红外检测仪，待此路样品气将气体红外检测仪中的气体吹出；

步骤二：检测；

待管理工作站的延时状态结束，氧气红外检测元件、一氧化碳红外检测元件、二氧化碳红外检测元件和甲烷红外检测元件开始一一对应将样品气中氧气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的浓度转换为电信号，电信号经模拟信号通道切换器依次切换，A/D转换后传给CPU单元，CPU单元上传至管理工作站；

步骤三：结果显示与保存；

管理工作站根据检测结果绘制气体浓度变化趋势图，并显示与保存，完成一路束管监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：