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1、(10)申请公布号 CN 103091455 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103091455 A *CN103091455A* (21)申请号 201110344494.1 (22)申请日 2011.11.04 G01N 33/00(2006.01) G01N 21/17(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (71)申请人 北京凌天世纪自动化技术有限公司 地址 101102 北京市通州区中关村科技园区 通州园金桥科技产业基地环科中路 （联 东 U 谷） 17 号 10B (72)发明人 常建 (54) 发明名称 一种用于危险区域侦查的无线侦测球 (。
2、57) 摘要 一种用于危险区域侦查的无线侦测球。矿山 救援用， 可超前探测灾区 30-100 米外的环境参数 （包括 CH4、 CO2、 CO、 O2） 。系统由无线接收主机、 侦 测球组成， 侦测球检测灾区的气体浓度， 以无线的 方式将数据无线接收主机， 最大接收距离 100 米。 无线主机包括充电电路、 电池、 键盘、 CPU、 报警系 统和显示器， 侦测球内置红外甲烷传感器、 红外二 氧化碳传感器、 氧气传感器、 一氧化碳传感器和锰 酸锂锂电池。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求。
3、书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103091455 A CN 103091455 A *CN103091455A* 1/1 页 2 1. 一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 由侦测球和无线接收主机两部分 组成， 侦测球以扩散方式检测周围的气体浓度， 再以无线方式将传输到无线接收主机， 无线 接收主机可以接收、 显示侦测球发来的气体数据， 若气体浓度超限可以实现报警。 2. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 无线主机 包括充电电路、 电池、 键盘、 CPU、 报警系统和显示器， 充电电路给电池充电、 电池给 CPU 供。
4、 电、 键盘控制 CPU、 同时 CPU 连接显示和报警装置， 主机内置无线接收模块， 可以接收侦测球 发来的气体 （CH4、 O2、 CO、 CO2） 浓度数值， 浓度值由液晶屏显示出来， 超过报警点， 将发出报 警。 3. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 主机与 侦测球无线通讯距离不小于 30m ； 无线接收主机可接收的侦测球数量 ： 不小于 4 个 ； 显 示气体种类及范围 ： 甲烷 （0.00 100.00） CH4, 氧气 （0 25.0） O2, 二氧化碳 （0.005.00） CO2， 一氧化碳 （01000） 10-6 CO ； 工作时。
5、间 : 主机正常充电后， 工作时 间应不小于 2 小时 ； 指示方式 ： LCD 显示实时数据及系统状态、 声光报警、 故障及欠压指示 ； 仪器声级强度在距讯响器 1 米远处应不小于 75dB(A) ； 光信号在黑暗处的能见度不小于 20 米远 ； 防爆型式 ： 矿用本质安全型， 防爆标志 ： Exib。 4. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 主机的本 安电源 ： 1500mAH 聚合物锂电池， 电池采用保护板进行保护， 具有过流保护功能， 最高开路 电压Uo ： 4.2V ， 最大短路电流Io ： 3.3A， 最大工作电流 （报警时） 250mA ，。
6、 充电时间: 10h ； 关机电流小于 15uA ； 工作时间 ： 2h（非报警状态） ； 防护等级 ： IP54。 5. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 侦测球是 应急救援超前侦测系统的组成设备， 用于矿山救援可超前探测灾区 30-100 米外的环境参 数， 包括 CH4、 O2、 CO、 CO2， ， 并将浓度数据无线发射给无线接收主机。 6. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 侦测球采 用自然扩散取样方式。 7. 内置红外甲烷传感器、 红外二氧化碳传感器、 氧气传感器、 一氧化碳传感器和锰酸锂 锂电池。 8。
7、. 气体侦测球的输出经信号放大、 A/D 转换后， 送 CPU 进行处理， 通过无线通讯送液晶 屏显示来。 9. 根据权利要求 1 所述的一种用于危险区域侦查的无线侦测球， 其特征是 ： 侦测球适 应的环境温度为040， 海拔高度不超过2000m， 环境大气压为80kPa116kPa ， 周围空 气相对湿度不大于 95 (25时 )。 权 利 要 求 书 CN 103091455 A 2 1/3 页 3 一种用于危险区域侦查的无线侦测球 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种用于危险区域侦查的无线侦测球。矿山救援用， 可超前探测灾区 30-100 米外的环境参数 （包括 CH4、 CO2。
8、、 CO、 O2） 。系统由无线接收主机、 侦测球组成， 侦测 球检测灾区的气体浓度， 以无线的方式将数据无线接收主机， 最大接收距离 100 米。 0003 背景技术 0004 中国是一个产煤大国， 在未来相当长的时间内， 煤炭仍是主要能源。 我国煤矿矿井 灾害事故频繁发生， 人员伤亡十分惨重。中国煤炭产量占世界 35%， 但矿难死亡人数却占世 界的 80%。在灾难救援中， 救援人员只有非常短的时间 ( 约 48 小时 ) 用于在倒塌的废墟中 寻找幸存者， 否则发现幸存者的几率几乎为零。 参与救援工作的救护队员在深入井下， 会遇 到二次爆炸等各种危险状况。救护队员鉴于事故后的现场前方危险未知。
9、， 如果贸然前去救 灾， 可能会对救援人员造成一定伤害， 为减少次生事故， 有必要超前知道前方 （如 30-100 米 外） 的环境气体浓度。 0005 目前， 检测有毒气体的仪器有很多， 有毒气体检测仪， 气体测定仪， 气体报警装置 等等。但是无线的可分离式的检测装置却很少。目前， 公知的气体的检测的仪器和气体检 测的方式有很多。例如专利申请号为 87205183， 专利名称为可燃气体检测器中公开一种便 携式半导体器件原理型可燃气体检测器， 主要由外壳， 气敏半导体传感器， 控制电路， 声、 光 报警电路， 电路工作显示电路和电源电路构成。 结构简单， 检测灵敏度高， 预热时间短， 响应 时。
10、间快， 恢复时间短， 使用方便， 稳定可靠， 基本上不需维修。适用于天燃气、 煤气、 化工、 电 子、 通讯等行业的站场、 车间设施、 装置和管道的可燃气体微量泄漏的快速检测。专利申请 号为 88107746， 专利名称为气体检测的方法和设备中公开一种用于检测在吸收池中预定气 体的设备， 传导红外激光光源的输出到吸收池， 控制传导输出随时间在至少两个波长之间 改变， 两个波长之一比另一个更容易被气体吸收， 传导后的这个波长的大小相应于被检测 的气体， 激光器的输出可能包括两个频率， 而一个滤光器可使这两个频率交替通过。 另一方 面， 这个激光器的输出也可以是单频的， 该频率扫描横过气体容易吸收。
11、的频率。 专利申请号 为 90205189， 专利申请号为可燃性气体检测报警器中公开一种可燃性气体检测报警器， 有 外壳、 气敏半导体传感器， 报警电路、 信号检测电路、 电源电路、 执行电路。信号检测电路是 发光二极管与降压元件组成的多路检测电路， 执行电路中使用无触点的可控硅元件， 该报 警器的检测电路实用、 简单、 经济、 采用无触点的可控硅元件安全可靠。 该报警器体积小， 便 于携带、 易推广。 0006 由于有害气体成分复杂， 释放速度也因矿而异， 这种情况下矿企需要针对不同的 有害气体成分配置专门的监测仪， 且每个监测点都要配置齐全， 保证监测的全面有效。 由于 矿山监测点众多， 。
12、分布离散， 这就出现了一个问题 ： 检测仪维护保养及其方不便， 故障类型 说 明 书 CN 103091455 A 3 2/3 页 4 复杂， 需要消耗大量人力物力。同时由于检测仪种类多， 便携性也大大降低。 发明内容 0007 本发明由侦测球和无线接收主机两部分组成， 侦测球以扩散方式检测周围的气体 浓度， 再以无线方式将传输到无线接收主机， 无线接收主机可以接收、 显示侦测球发来的气 体数据， 若气体浓度超限可以实现报警。无线接收主机是应急救援超前侦测系统的组成设 备， 用于无线接收侦测球发出的气体浓度数据， 包括 CH4、 O2、 CO、 CO2， 可以显示并超限报警， 主机采用 8 位。
13、微控制器作为控制单元， 屏幕采用宽温范围的 128*64 液晶， 显示清晰可靠。 主机包括充电电路、 电池、 键盘、 CPU、 报警系统和显示器组成。 充电电路给电池充电、 电池给 CPU 供电、 键盘控制 CPU、 同时 CPU 连接显示和报警装置。主机内置无线接收模块， 可以接收 侦测球发来的气体 （CH4、 O2、 CO、 CO2） 浓度数值， 浓度值由液晶屏显示出来， 超过报警点， 将发 出报警。 CPU在正常检测状态时， 同时监测电池电压、 适时显示时间， 报警状态以及键盘输入 并做出相应的处理。充电时， 采用三段式充电管理， 整个充电过程由 CPU 监控并指示， 充满 自动停止。 。
14、主机与侦测球无线通讯距离不小于30m ； 无线接收主机可接收的侦测球数量 ： 不 小于 4 个 ； 显示气体种类及范围 ： 甲烷 （0.00 100.00） CH4, 氧气 （0 25.0） O2, 二 氧化碳 （0.005.00） CO2， 一氧化碳 （01000） 10-6 CO ； 工作时间 : 主机正常充电后， 工作时间应不小于2小时 ； 指示方式 ： LCD显示实时数据及系统状态、 声光报警、 故障及欠压 指示 ； 仪器声级强度在距讯响器1米远处应不小于75dB(A) ； 光信号在黑暗处的能见度不小 于 20 米远 ； 防爆型式 ： 矿用本质安全型， 防爆标志 ： Exib， 主机的。
15、本安电源 ： 1500mAH 聚合物 锂电池， 电池采用保护板进行保护， 具有过流保护功能， 最高开路电压 Uo ： 4.2V ， 最大短路 电流 Io ： 3.3A， 最大工作电流 （报警时） 250mA ， 充电时间 : 10h ； 关机电流小于 15uA ； 工 作时间 ： 2h（非报警状态） ； 防护等级 ： IP54。 0008 侦测球是应急救援超前侦测系统的组成设备， 用于矿山救援可超前探测灾区 30-100 米外的环境参数， 包括 CH4、 O2、 CO、 CO2， ， 并将浓度数据无线发射给无线接收主机。 侦测球经国家指定的法定权威机构审查及检验。侦测球用于煤矿井下。适应的环境。
16、温度为 0 40； 海拔高度不超过 2000m; 环境大气压为 80kPa 116kPa ； 周围空气相对湿度不 大于 95 (25时 ) ； 有爆炸性气体混和物， 但无显著震动和冲击、 无破坏绝缘的腐蚀性气 体或蒸汽的环境中 ； 在无滴水的地方。侦测球采用阻燃防静电硅胶外壳， 抗撞击。侦测球样 式美观大方。侦测球采用自然扩散取样方式。内置红外甲烷传感器、 红外二氧化碳传感器、 氧气传感器、 一氧化碳传感器和锰酸锂锂电池。 气体侦测球的输出经信号放大、 A/D转换后， 送 CPU 进行处理， 通过无线通讯送液晶屏显示来。CPU 在正常检测状态时， 同时监测电池电 压、 适时显示时间， 报警状态。
17、以及键盘输入并做出相应的处理。充电时， 采用三段式充电管 理， 整个充电过程由 CPU 监控并指示， 充满自动停止。 0009 本发明专利的有益效果是 ： 分离式、 无线检测气体浓度的装置， 可超前探测灾区 30-100 米外的环境参数。同时可以检测 4 种气体的浓度。 0010 附图说明 说 明 书 CN 103091455 A 4 3/3 页 5 0011 下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。 0012 图 1 是无线接收主机的工作原理图 图 2 是侦测球的工作原理图 具体实施方式 0013 无线主机在关机状态下长按开机钮超过 3 秒便可开机， 屏幕会依次显示公司图 标、 产品型号。
18、界面， 约持续 10 秒钟后进入检测界面。界面可显示 4 种气体当前环境浓度值， 环境温度以及电池电压。 设备在检测到气体浓度超过设备中预先设定的报警值后会根据情 景模式发出相应的报警， 例如分别打开报警灯、 蜂鸣器， 报警时报警灯将闪烁， 以及发出可 变声调的报警音。报警点设置通过进入报警点设置菜单使用上下键进行选择。然后进入功 能选择菜单， 选择 “气体的标定” 将设备置于洁净空气中， 然后按按钮确定开始标定， 液晶 显示 “正在标定” 持续约 3 分钟然后蜂鸣器长鸣一声， 表示标定完毕零点。这里一次性标 定好 4 中气体的零点。通过上下键选择 4 种气体之一来根据标准气体浓度设定浓度数值。
19、， 其中 C 表示退出， 被选中的项以反白显示， 然后按按钮则开始闪烁， 再通过上下键设定报警 点数值， 每按一次上下键则显示值增加或减小一个值， 如果按住上下键不放则设定的数值 连续增加或减小 ； 设定好浓度数值后按按钮确定， 反白不再闪烁。然后按下键选中 “开始 “， 此时开始通过标气罩通入标准器 ； 按按钮开始标定气体浓度液晶显示 “正在标定” 持续约 3分钟然后蜂鸣器长鸣一声， 表示标定完毕浓度值。 液晶界面返回标定设置界面。 可以标定 下一个气体浓度也可以选择 “C” 后按按钮退出。 说 明 书 CN 103091455 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103091455 A 6 。