本實用新型屬于礦用甲烷傳感器和礦井定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種帶定位功能的甲烷傳感器及礦用定位裝置。

背景技術(shù)：

隨著煤炭需求的高速增長，煤礦工業(yè)得到了較大的發(fā)展，在煤礦采掘生產(chǎn)過程中，應(yīng)用到很多傳感器，涉及到礦井安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益各個方面。由于設(shè)備管理的疏漏，有些重要的、價值貴重的傳感器經(jīng)常在生產(chǎn)過程中遺失，或被移動到不符合生產(chǎn)措施規(guī)定的布置點，對于某些精密傳感器，非專業(yè)人員的非法移動可能導(dǎo)致傳感器無法使用。由于現(xiàn)有技術(shù)中的甲烷傳感器產(chǎn)品不具備自身定位的功能，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，還給生產(chǎn)帶來安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種帶定位功能的甲烷傳感器及礦用定位裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中礦用甲烷傳感器不能自身定位的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：

一種帶定位功能的礦用甲烷傳感器，包括五個傳感器方案：

傳感器方案一，所述傳感器包括甲烷濃度檢測裝置，所述傳感器還包括礦用定位裝置，所述礦用定位裝置包括處理器、用于與巷道延伸方向上的兩個基站分別交互信息的以檢測傳感器的水平距離的TDOA無線收發(fā)單元、及用于檢測所述傳感器的垂直高度的氣壓檢測單元，所述TDOA無線收發(fā)單元、氣壓檢測單元與所述處理器連接。

傳感器方案二，在傳感器方案一的基礎(chǔ)上，所述傳感器還包括用于檢測傳感器加速度的加速度檢測單元，所述加速度檢測單元與處理器連接。

傳感器方案三，在傳感器方案一的基礎(chǔ)上，所述傳感器還包括用于供電的電池。

傳感器方案四，在傳感器方案一的基礎(chǔ)上，所述傳感器還包括用于連接外接電源的接口。

傳感器方案五，在傳感器方案三的基礎(chǔ)上，所述電池設(shè)置有電池充放電保護(hù)電路。

本實用新型還提供了一種礦用定位裝置，所述礦用定位裝置包括處理器、用于與巷道延伸方向上的兩個基站分別交互信息的以檢測傳感器的水平距離的TDOA無線收發(fā)單元、及用于檢測所述傳感器的垂直高度的氣壓檢測單元，所述TDOA無線收發(fā)單元、所述氣壓檢測單元與所述處理器連接。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供了一種帶定位功能的甲烷傳感器，包括甲烷濃度檢測單元、礦用礦用定位裝置，礦用定位裝置包括處理器、用于測量傳感器的水平距離的TDOA無線收發(fā)單元、及用于檢測所述甲烷傳感器的垂直距離的氣壓檢測單元。通過本實用新型的方法實現(xiàn)了甲烷傳感器自身的定位和甲烷傳感器自身是否被移動的檢測。

本實用新型提供的礦用定位裝置，實現(xiàn)了甲烷傳感器自身的定位和甲烷傳感器自身是否被移動的檢測。

附圖說明

圖1為本實用新型的帶定位功能的礦用甲烷傳感器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型的水平距離檢測示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步的說明：

本實用新型的一種礦用甲烷傳感器的實施例：

一種帶定位功能的甲烷傳感器，如圖1所示，包括甲烷濃度檢測裝置、礦用定位裝置，礦用定位裝置包括CPU處理器、用于與巷道延伸方向上的兩個基站分別交互信息的以檢測傳感器的水平距離的TDOA無線收發(fā)單元、及用于檢測甲烷傳感器的垂直距離的氣壓檢測單元，TDOA無線收發(fā)單元、氣壓檢測單元與處理器連接，TDOA無線收發(fā)單元由Nonotron公司生產(chǎn)，傳感器還包括用于檢測傳感器加速度，一旦有加速度產(chǎn)生，向基站報警的加速度檢測單元，加速度檢測單元由重力敏感元件和適調(diào)電路組成，且與處理器連接。

TDOA無線收發(fā)單元由高精度時鐘、無線調(diào)制與解調(diào)和功率放大電路組成，用于測量傳感器的水平位置，定位信息無線上傳由定時屬性觸發(fā)；無線收發(fā)單元利用無線定位技術(shù)測量傳感器的水平位置，無線定位技術(shù)原理是定位基站向被測傳感器發(fā)射同步時鐘信號，傳感器接收到同步信號后立即返回響應(yīng)，來計算物體與定位基站的相對位置，可與煤礦人員定位系統(tǒng)共用一個定位基站。

如圖2所示，為傳感器位置的俯視圖，俯視圖中包括基站A和基站B，基站A和基站B在巷道延伸方向上，圖2中給出了傳感器的水平距離，由于巷道比較窄，在y軸上的水平位移忽略不計?；続和基站B的檢測范圍呈平面結(jié)構(gòu)，兩個基站同時檢測傳感器，利用無線定位技術(shù)原理計算傳感器的水平距離，由于TDOA兩基站的檢測范圍是相交成兩個點，這兩個點在同一個垂直方向上，結(jié)合氣壓檢測單元測量的傳感器的垂直位置，來最終確定傳感器的垂直高度。

氣壓檢測單元由氣壓敏感元件和適調(diào)電路組成，通過氣壓與海拔高度的關(guān)系測量傳感器的垂直高度，氣壓測量值由氣壓敏感元件溫度補(bǔ)償后輸出該測量值，所用到的公式為：

其中，h為甲烷傳感器的垂直位移，P0為海平面大氣壓，P為該垂直位移下的氣壓值。

電池及電池充放電管理單元采用的是鋰電池充放電保護(hù)電路，該充放電保護(hù)電路與現(xiàn)有技術(shù)中的充放電保護(hù)電路原理一致，在這里不再贅述，且充放電保護(hù)電路滿足煤礦相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，本實用新型的電池是鋰電池，當(dāng)然也可以采用其他類型的電池。

甲烷濃度檢測裝置由甲烷氣感元件和適調(diào)電路組成，甲烷濃度檢測裝置包括甲烷催化燃燒模塊和激光檢測甲烷模塊，如圖1所示，其中催化燃燒的原理是利用可燃性氣體在氣壓敏感元件表面上產(chǎn)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量引起元件電阻值的改變，據(jù)此來檢驗不同濃度的氣體，可調(diào)諧激光譜吸收的原理是通過氣體分子的吸收波長和溫度壓力無關(guān)以及不同氣體分子之間具有互不干擾的波長吸收特性，實現(xiàn)不受環(huán)境溫度影響，不受干擾氣體影響，完成甲烷濃度檢測，當(dāng)甲烷濃度高于設(shè)定值時，進(jìn)行報警。

加速度檢測單元和無線定位裝置通過無線通訊與人員定位基站互聯(lián)，進(jìn)而將檢測單元檢測的信息和無線定位裝置的定位信息上傳給設(shè)備管理相關(guān)人員；甲烷濃度檢測單元與主機(jī)通過RS485總線連接。

本實用新型的礦用甲烷傳感器的電池僅為加速度檢測單元、無線收發(fā)單元供電，甲烷濃度檢測單元由現(xiàn)場礦用直流電源供電。無線靜默時電池處于微電流放電狀態(tài)，電池電量低時由現(xiàn)場直流電源充電。作為其他實施方式，也可采用同一個電源為各個檢測單元和無線定位裝置供電。

上述檢測過程完成后，該甲烷傳感器通過2.4Ghz無線與定位基站通訊進(jìn)行移動信息、位置信息傳遞，通過現(xiàn)場總線與主機(jī)進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)傳輸。

通過本實用新型的方法實現(xiàn)了對甲烷傳感器自身的定位功能和甲烷傳感器自身是否被移動的監(jiān)測功能，還可以監(jiān)測傳感器是否受到外力沖擊作用，為礦井安全生產(chǎn)和機(jī)電設(shè)備管理提供更好的服務(wù)。

上述實施例中，礦用定位裝置的處理器為CPU處理器，作為其他實施方式，也可以采用其他的處理器。

本實用新型還提供了一種礦用定位裝置，該定位裝置的具體實施方式已經(jīng)在上述實施例中進(jìn)行了詳細(xì)的說明，在這里不再贅述，本實用新型的礦用定位裝置可以應(yīng)用在機(jī)電設(shè)備管理上，可有效監(jiān)測設(shè)備位置信息，為相關(guān)分析提供依據(jù)。檢測單元和定位裝置采用單元化結(jié)構(gòu)，可以方便安裝及替換。檢測和定位單元也可應(yīng)用到其他傳感器或設(shè)備上，具有較大的推廣應(yīng)用價值。

以上給出了具體的實施方式，但本實用新型不局限于以上所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。