一种煤矿安全生产监察气象站的制作方法

1.本发明涉及矿井灾害检测技术领域，具体为一种煤矿安全生产监察气象站。


背景技术：

2.随着我国工业化加速发展期，各类企业生产规模持续扩大，生产集约化程度不断提高，企业扩大规模和增加生产的需求也随之提高。而我国能源结构中，煤炭占比达60％且在短时期内，煤炭在能源结构中的主体地位不会改变。但煤矿开采是一种高危行业，工作人员时刻面临着水、火、爆炸、窒息、中毒、职业健康等危害，并且，随着煤矿开采产量需求的提升，其安全生产保障的难度也有所加大，当矿井中粉尘、有毒有害和易燃易爆气体达到一定浓度时，温度湿度超过一定阈值时，都会对矿井作业人员的身体健康和生命安全造成极大的威胁；其中，矿井的粉尘和有害气体是对矿井作业人员身体健康造成伤害的主要影响因素，矿井中易燃易爆气体浓度达到一定阈值时，具有爆炸危险性，将可能造成国家和人民生命财产的重大损失。因此，在煤矿安全生产过程中，灾害预测预报及检测显得尤为重要。工作人员如果在不了解矿内环境的情况下进入到矿洞中，那将会对工作人员的生命安全造成极大的威胁；而矿内的粉尘和有害气体是对工作人员造成伤害的主要物质，现有技术中的矿内环境数据采集装置是通过传感器检测矿内粉尘浓度和气体浓度的相关数据，但在检测粉尘和气体浓度过高时却缺乏相应的自动化处理措施，因此，现在亟需一种能够采集矿内环境数据并对不良环境采取优化处理措施的监测站。


技术实现要素：

3.本发明的技术问题在于现在现有的矿内监测站缺乏对矿内环境进行优化处理的相关措施。
4.本发明提供的基础方案：一种煤矿安全生产监察气象站，包括粉尘浓度检测模块、气体浓度检测模块、喷雾模块、报警模块和分析模块；
5.所述粉尘浓度检测模块用于检测空气中的粉尘浓度；所述气体浓度检测模块用于检测空气中的有害气体浓度；
6.所述分析模块设有降尘阈值、水溶阈值和危险阈值，当粉尘浓度达到降尘阈值或能溶于水的有害气体浓度超过水溶阈值时，喷雾模块喷出水雾；当有害气体浓度超过危险阈值时，报警模块发出第一危险警报。
7.本发明的原理及优点在于：本方案中，通过粉尘浓度检测模块和气体浓度检测模块采集矿内的粉尘浓度数据和有害气体浓度数据，并结合分析模块中设置的降尘阈值、水溶阈值和危险阈值来控制喷雾模块喷出水雾或控制报警模块报警；通过喷雾模块喷出的雾滴与浮尘碰撞，在重力作用下降被湿润的尘粒沉降，雾滴浸润黏结已经沉降的尘粒后还能起到抑制粉尘二次飞扬的作用，并且使得粉尘湿润后的着火难度提高；此外，通过雾滴吸收空气中能溶于水的有害气体，降低空气中能溶于水的有害气体浓度，避免能溶于水的有害气体在空气中浓度过高，威胁到工作人员的生命安全；报警模块发出的危险警报也能使工
作人员在有害气体浓度过高时起到警示作用，让工作人员及时撤离矿洞或作出应对措施，对工作人员的生命安全起到了保障作用。
8.进一步，所述粉尘浓度检测模块包括总粉尘检测模块和呼吸性粉尘检测模块，所述总粉尘检测模块用于检测总粉尘浓度，所述呼吸性粉尘检测模块用于检测呼吸性粉尘浓度；
9.所述降尘阈值分为微尘浓度阈值和总尘浓度阈值；
10.当总粉尘浓度达到总尘浓度时，喷雾模块喷出水雾；
11.当呼吸性粉尘浓度达到微尘浓度阈值时，喷雾模块喷出水雾，报警模块发出第二危险警报。
12.有益效果：总粉尘浓度过高时，会对煤矿开采设备、工作人员以及周边环境造成为严重破坏，而粉尘中的呼吸性粉尘被大量吸入后又会对人体造成巨大伤害，所以本方案在总粉尘浓度或呼吸性粉尘浓度达到对应阈值时通过喷雾模块进行喷雾降尘处理，并且在呼吸性粉尘浓度达到微尘浓度阈值时还会通过报警模块发出危险警报，以此对工作人员进行预警，对工作人员的生命安全起到保障作用。
13.进一步，所述气体浓度检测模块包括红外气体检测模块和电化学气体检测模块；
14.所述红外气体检测模块用于检测多原子气体浓度；所述电化学气体检测模块用于检测单原子气体浓度。
15.有益效果：根据院子特性进行针对性检测，使得气体浓度检测的精准度更高。
16.进一步，还包括风速检测模块和断面测量模块；
17.所述风速检测模块用于检测通道内的风速；所述断面测量模块用于检测通道的断面面积；所述分析模块还用于根据通道的风速和断面面积计算出风量。
18.有益效果：通过测量通道风速和通道断面面积，计算出目标通道的风量数据，通过对风量数据进行分析能够帮助工作人员更准确地判断矿洞内的通风情况。
19.进一步，所述分析模块还设有风速阈值；
20.所述风速阈值包括风速上限阈值和风速下限阈值；当检测的风速达到风速上限阈值时，报警模块发出第三危险警报；当检测的风速低于风速下限阈值时，报警模块发出第四危险警报。
21.有益效果：风速过低时，容易聚集大量瓦斯与煤尘，人体也会感到闷热不舒服，风速过高则会引起矿尘飞扬，影响工作人员身体健康，严重的甚至会引起煤尘爆炸；本方案通过设置风速上限和下限阈值，有利于帮助工作人员提前发现风速异常，从而进行调控，保障工作人员的生命健康安全。
22.进一步，还包括温度检测模块和湿度检测模块；
23.所述温度检测模块用于采集温度数据，所述湿度检测模块用于检测湿度数据；所述分析模块还用于根据温度数据和湿度数据计算热指数。
24.有益效果：通过对温度数据和湿度数据进行采集，再由温度数据和湿度数据计算出热指数，以此分析出该环境下的人体体感温度情况，有利于根据分析的人体体感温度情况及时对矿洞空气环境进行调控，从而提高工作人员的舒适度。
25.进一步，还包括频率控制模块；
26.所述频率控制模块用于控制各个检测模块的数据采集频率。
27.有益效果：通过频率控制模块控制各个检测模块的数据采集频率，减少对无效数据的采集，同时还能起到节能的作用。
附图说明
28.图1为本发明一种煤矿安全生产监察气象站实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
29.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
30.具体实施过程如下：
31.实施例一
32.一种煤矿安全生产监察气象站，包括粉尘浓度检测模块、气体浓度检测模块、喷雾模块、报警模块、通信模块和分析模块，所述通信模块提供信号处理和无线通信的作用，能够将采集到的数据无线传输到电脑、手机终端以及地面监测站或井下基站。
33.本实施例中，所述粉尘浓度模块包括总粉尘检测模块和呼吸性粉尘检测模块，分别用于检测总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度。所述气体浓度检测模块包括红外气体检测模块和电化学气体检测模块，所述红外气体检测模块用于检测多原子气体浓度；所述电化学气体检测模块用于检测单原子气体浓度；具体的，所述红外气体检测模块采用grg5h矿用红外气体传感器，用于检测包括ch4、co2、nh3、h2s、so2、n
x
oy在内的多原子气体；所述电化学气体检测模块采用山东泽荣me3-co型电化学气体传感器，用于检测包括o2、h2在内的单原子气体。
34.所述分析模块中设有降尘阈值、水溶阈值、风速阈值和危险阈值；所述降尘阈值又包括微尘浓度阈值和总尘浓度阈值，当总粉尘浓度达到总尘浓度阈值或能溶于水的有害气体浓度超过水溶阈值时，喷雾模块喷出水雾，喷出的雾滴与浮尘碰撞，在重力作用下降被湿润的尘粒沉降，雾滴浸润黏结已经沉降的尘粒后还能起到抑制粉尘二次飞扬的作用，并且使得粉尘湿润后的着火难度提高；此外，通过雾滴吸收空气中能溶于水的有害气体，降低空气中能溶于水的有害气体浓度，避免能溶于水的有害气体在空气中浓度过高，威胁到工作人员的生命安全。
35.当有害气体的浓度超过危险阈值时，所述报警模块将会发出危险警报，警示工作人员及时撤离矿洞，防止工作人员在洞内中毒，造成生命危险。
36.当呼吸性粉尘浓度达到微尘浓度阈值时，喷雾模块喷出水雾，通过喷雾进行降尘处理，避免呼吸性粉尘被工作人员大量吸入后对人体造成巨大伤害；同时，报警模块发出第二危险警报，提醒工作人员及时撤离矿洞，保证生命健康安全。
37.此外，本实施例中还包括温度测量模块、风速检测模块和断面测量模块，所述温度检测模块用于采集温度数据，所述风速检测模块用于检测通道内的风速；所述断面测量模块用于检测通道的断面面积；所述分析模块还用于根据通道的风速和断面面积计算出风量。
38.具体的，本实施例中的风速检测模块采用风杯风速计，风杯风速计采用传统的三杯旋转架结构，将风速线性地变换成旋转架的转速，在每个风杯外侧杯底还设有红外温度传感器作为温度测量模块，通过风力推动风杯旋转，使得风杯上的红外温度传感器能够检
测到各个角度的温度变化，所述红外温度传感器采用amphenol的ztp-148sr。除风杯风速计外，本实施例中的断面测量模块采用旋转激光测距仪，旋转激光测距仪通过旋转检测通道横截面面积，所述旋转激光测距仪采用zdm/sl激光扫描测距仪，通过风速数据以及旋转激光测距仪采集到的面积数据能够实现风量计算。
39.所述分析模块的风速阈值包括风速上限阈值和风速下限阈值；当检测的风速达到风速上限阈值时，因风速过高会引起矿尘飞扬，影响工作人员身体健康，严重的甚至会引起煤尘爆炸，故此时报警模块发出第三危险警报警示工作人员；当检测的风速低于风速下限阈值时，因速过低时，容易聚集大量瓦斯与煤尘，人体也会感到闷热不舒服，故报警模块发出第四危险警报；通过设置风速上限和下限阈值，帮助工作人员提前发现风速异常，从而进行调控，保障工作人员的生命健康安全
40.本实施例中还包括湿度检测模块，所述湿度检测模块采用电阻式湿敏传感器，具体为c10-m53r电阻型湿度传感器，在本发明其它实施例中也采用电容式湿敏传感器；通过测量的湿度数据和温度数据能够计算出热指数，分析出体感温度是否适宜人员活动，有利于根据分析的人体体感温度情况及时对矿洞空气环境进行调控，从而提高工作人员的舒适度。
41.实施例二
42.实施例二与实施例一的区别仅在于，实施例二中还包括频率控制模块，所述频率控制模块用于控制本方案中各个监测模块的数据采集频率，通过频率控制模块控制各个检测模块的数据采集频率，减少对无效数据的采集，同时还能起到节能的作用。
43.以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。