多源信息瓦斯监控仪 【技术领域】
本实用新型属煤矿瓦斯检测仪器，特别涉及一种多源信息瓦斯监控仪。
技术背景
目前，煤矿瓦斯检测的仪器种类很多，小到可以镶嵌在安全帽、矿灯里，大到组成监控系统、通信网络，可以使井上监测中心随时了解井下安全情况，有的煤矿甚至与省煤矿安全监察局调度监控中心联网监控，尽管如此，瓦斯爆炸事故仍然频频发生，一个原因是矿工安全意识不高，二是因为仪器报警信号不明显，使瓦斯超限也不会报警。
【发明内容】
本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提供一种通过检测瓦斯中所含各种气体浓度，全方位检测瓦斯的多源信息瓦斯监控仪。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是：一种主要由模拟开关电路、前向通道电路、电源电路、键盘电路、执行机构电路、语言报警电路、LCD显示电路组成的多源信息瓦斯监控仪，其特点是它还包括中央处理器电路和传感器组成电路；中央处理器电路包括单片机U11、软件监视器U12、晶体振荡器Y1、按键S1、二极管D1、电阻R19、R20、电容C28～C31；U11的1脚接LCD显示电路中驱动芯片U13的2脚、U12的7脚和R20的一端，2脚接前向通道电路中的光电耦合器U10的3脚，3脚接执行机构电路中的继电器KA的一端，4脚接LCD显示电路中的与门U8A、U9A的1脚，5脚接前向通道电路中可编增益放大器U7A的1脚，8脚接U8A的2脚，9脚接U9A的2脚，10脚接11脚和+5V电源，12脚接地，13脚接C29、Y1的一端，14脚接C30的一端、Y1另一端，C29、C30另一端接地，31脚接D1、C28一端和+5V电源，32脚接R19、S1一端和地，D1另一端接S1另一端，C28另一端接R19、R20另一端，24脚接键盘电路中按钮S2的16～9脚脚和R23一端，R23地另一端接+5V电源，25脚接移位寄存器U18的8脚，26脚接U18的1、2脚，6脚接U7A的2脚，15脚接模拟开关电路中U7的9脚，16脚接U7的10脚、3脚、前向通道电路中仪表放大器U8的1脚，17脚接U7的11脚，7脚接U12的6脚，19～22脚、27～30脚分别接U13的17～10脚，33脚接语音报警电路中语音芯片U14的22脚，34脚接U13的21脚，35脚接U13的20脚，36脚接U14的27脚，37脚接U14的24脚，38脚接U14的23脚，39脚接U14的7、9、10脚，40脚接U14的1脚；U12的1脚接8脚，2脚接C31的一端和+5V电源，3脚接4脚、C31的另一端和地。
传感器组合电路包括氮气传感器U1、高浓度甲烷传感器U2、低浓度甲烷传感器U19、硫化氢传感器U3、氡传感器U4、一氧化碳传感器U5、二氧化碳传感器U6、运算放大器U1A、U2A、U3A、U4A、U5A、电池电源BT1、BT2、可变电阻R6、R8、电阻R1～R5、R7、R9～R11；电容C1～C15；U1的1脚接+5V电源，2脚接R1的一端，3脚接地，U1A的1脚接U7的15脚、C1、R2一端，4脚接C3一端和-15V电源，C3另一端接地，3脚接地，2脚接R1、C1、R2另一端，8脚接C2一端和+15V电源，C2另一端接地；U2的1脚接电池电源BT1的负极，2脚接U7的12脚，3脚接BT1正极；U19的正极接BT2的负极，U19的负极接R3、C4的一端、U7的13脚，R3、C4另一端接BT2的正极；U3的1脚接+24V电源，2脚接U7的14脚，3脚接-24V电源；U4的1脚接+5V电源，2脚接R4的一端，3脚接地；U2A的1脚接U7的1脚、R6的3、2脚，4脚接C7一端和-15V电源，C7另一端接地，3脚接R5一端，R5另一端接地，2脚接R6的1脚、C5一端、R4另一端，C5另一端接地，8脚接C6一端和+15V电源，C6另一端接地；U5的1脚接U3A的2脚，2脚接R9一端，3脚接U3A的1脚；U3A的4脚接C9一端和-15V电源，C9另一端接地，3脚接+5V电源，8脚接C8的一端和+15V电源，C8另一端接地；U4A的1脚接U7的2脚、R8的2、3脚，4脚接C12一端和-15V电源，C12另一端接地，3脚接R20、C11的一端，R10、C11另一端接地，2脚接R9另一端、R7一端，R7另一端接R8的1脚，8脚接C10一端和+15V电源，C10另一端接地；U6的1脚接+5V电源，2脚接C13、R11一端，C13、R11另一端接地，3脚接U5A的3脚，4脚接地，5脚接+5V电源，6脚接地；U5A的1脚接U7的5脚、U5A的2脚，4脚接C15一端和-15V电源，C15另一端接地，8脚接C14一端和+15V电源，C14另一端接地。
本实用新型的有益效果是：多源信息瓦斯监控仪是通过检测瓦斯主要组成的气体浓度来监控瓦斯的浓度，将各种气体浓度值作为神经元网络的输入，经三层BP网络融合后得到瓦斯是否超限，如果超限则给出语音报警，提示采取相应措施，并利用继电器打开备用风机增强通风，避免发生瓦斯爆炸，保障煤矿生产和人身安全。
【附图说明】
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示多源信息瓦斯监控仪结构框图。
图2示图1中模拟开关电路、前向通道电路、中央处理器电路、键盘电路、语音报警电路、LCD显示电路原理图。
图3示图1中传感器组合电路、电源电路、执行机构电路原理图。
图中，1-传感器组合电路；2-模拟开关电路；3-前向通道电路；4-电源电路；5-中央处理器电路；6-键盘电路；7-执行机构电路；8-语音报警电路；9-LCD显示电路；U1-氮气传感器；U2-高浓度甲烷传感器；U19-低浓度甲烷烷传感器；U3-硫化氢传感器；U4-氡传感器；U5-一氧化碳传感器；U6-二氧化碳传感器；U1A～U5A-运算放大器；U7-模拟开关；U8-仪表放大器；U9-采样保持器；U10-光电耦合器；U11-中央处理器单片机；U12-软件监视器；U13-驱动芯片；U14-语音芯片；U15、U16、U17-三端固定正、负稳压电源；U18-移位寄存器；U1A～U5A-运算放大器；U6A-二阶低通有源滤波器；U7A-可编增益放大器；U8A、U9A-与门；D4、D5-整流桥；BT1、BT2-电池电源；T1、T2-220V电源；T3-电网；D1～D3-二极管；Y1、Y2-晶体振荡器；SP-蜂鸣器；KA-继电器；M1-风机；K1～K4-开关；F1～F4-熔断器；S1-按键；R6、R8、R15-可变电阻；R1～R5-电阻；R7、R9～R14、R16～R23-电阻；C37～C40、C45、C48-电解电容；C1～C36、C41～C44、C46、C47-电容
【具体实施方式】
参照附图1，多源信息瓦斯监控仪是由传感器组合电路1、模拟开关电路2、前向通道电路3、电源电路4、中央处理器电路5、键盘电路6、执行机构电路7、语音报警电路8、LCD显示电路9组成，参照附图3，传感器电路1包括氮气传感器U1、高浓度甲烷传感器U2、低浓度甲烷传感器U19、硫化氢传感器U3、氡传感器U4、一氧化碳传感器U5、二氧化碳传感器U6、运算放大器U1A、U2A、U3A、U4A、U5A、电池电源BT1、BT2、可变电阻R6、R8、电阻R1～R5、R7、R9～R11；电容C1～C15；U1的1脚接+5V电源，2脚接R1的一端，3脚接地，U1A的1脚接U7的15脚、C1、R2一端，4脚接C3一端和-15V电源，C3另一端接地，3脚接地，2脚接R1、C1、R2另一端，8脚接C2一端和+15V电源，C2另一端接地；U2的1脚接电池电源BT1的负极，2脚接U7的12脚，3脚接BT1正极；U19的正极接BT2的负极，U19的负极接R3、C4的一端、U7的13脚，R3、C4另一端接BT2的正极；U3的1脚接+24V电源，2脚接U7的14脚，3脚接-24V电源；U4的1脚接+5V电源，2脚接T4的一端，3脚接地；U2A的1脚接U7的1脚、T6的3、2脚，4脚接C7一端和-15V电源，C7另一端接地，3脚接R5一端，R5另一端接地，2脚接T6的1脚、C5一端、R4另一端，C5另一端接地，8脚接C6一端和+15V电源，C6另一端接地；U5的1脚接U3A的2脚，2脚接R9一端，3脚接U3A的1脚；U3A的4脚接C9一端和-15V电源，C9另一端接地，3脚接+5V电源，8脚接C8的一端和+15V电源，C8另一端接地；U4A的1脚接U7的2脚、R8的2、3脚，4脚接C12一端和-15V电源，C12另一端接地，3脚接R10、C11的一端，R10、C11另一端接地，2脚接R9另一端、R7一端，R7另一端接R8的1脚，8脚接C10一端和+15V电源，C10另一端接地；U6的1脚接+5V电源，2脚接C13、R11一端，C13、R11另一端接地，3脚接U5A的3脚，4脚接地，5脚接+5V电源，6脚接地；U5A的1脚接U7的5脚、U5A的2脚，4脚接C15一端和-15V电源，C15另一端接地，8脚接C14一端和+15V电源，C14另一端接地。
参照附图2，模拟开关电路2包括模拟开关U7；U7的16、6脚接+5V电源，7、8脚接地。
参照附图2，前向通道电路3包括仪表放大器U8、二阶低通有源滤波器U6A、可编增益放大器U7A、采样保持器U9、光电耦合器U10、可变电阻R15、电阻R12～R14、R16～R18、电容C16～C27；U8的14脚接R13的一端，2脚接R13另一端，3脚接地，5脚接-15V电源、C17一端、R15的2脚，C17的另一端接地，4、6脚接R15的1、3脚，11脚接地，7脚接12脚、R14一端，13、10脚接R12两端，8脚接+15V电源、C16一端，C16另一端接地；U6A的1脚接R17、R18一端，2脚接R17另一端，3脚接R16、C19一端，C19另一端接地，R16另一端接R14另一端、C18一端，C18另一端接地，4脚接C21一端、-15V电源，C21另一端接地，8脚接C20一端、+15V电源，C20另一端接地；U7A的4脚接R18另一端、C22一端、C22另一端接地，8脚接C23一端、+15V电源，C23另一端接地，6脚接C24一端、-15V电源，C24另一端接地，7脚接U9的3脚；U9的1脚接C25一端、+15V电源，C25另一端接地，7脚接C27一端和地，6脚接C27另一端，5脚接U10的1脚，4脚接C26一端、-15V电源，C26另一端接地；U10的2脚接4脚。
参照附图3，电源电路4包括三端固定正、负稳压电源U15、U17、U16、220V电源T1、T2、整流桥D4、D5、二极管D2、D3、电解电容C39、C40、C45、C48、电容C41～C44、C46、C47；T1的1、2脚接220V电源，3脚接D4的4脚，4脚接D4的2脚；D4的1脚接U16的3脚、C40的负极、C42的一端，3脚接U15的1脚、C39的正极、C41的一端；U15的3脚接C43、D2的一端和+15V/24V电源。U16的1脚接C44、D3的一端和-15V/-24V电源，U15的2脚接U16的2脚、C39的负极、C40的正极、C41～C44、D2、D3-另一端和地；T2的1、2脚接220V电源，3脚接D5的4脚，4脚接D5的2脚，D5的1脚接U17的2脚、C45的负极、C48的负极、C46、C47的一端和地，3脚接U17的1脚、C45的正极、C46的另一端，U17的3脚接C47另一端、C48的正极和+5V电源。
参照附图2，中央处理器电路5包括单片机U11、软件监视器U12、晶体振荡器Y1、按键S1、二极管D1、电阻R19、R20、电容C28～C31；U11的1脚接LCD显示电路中驱动芯片U13的2脚、U12的7脚和R20的一端，2脚接前向通道电路中的光电耦合器U10的3脚，3脚接执行机构电路中的继电器KA的一端，4脚接LCD显示电路中的与门U8A、U9A的1脚，5脚接前向通道电路中可编增益放大器U7A的1脚，8脚接U8A的2脚，9脚接U9A的2脚，10脚接11脚和+5V电源，12脚接地，13脚接C29、Y1的一端，14脚接C30的一端、Y1另一端，C29、C30另一端接地，31脚接D1、C28一端和+5V电源，32脚接R19、S1一端和地，D1另一端接S1另一端，C28另一端接R19、R20另一端，24脚接键盘电路中按钮S2的16～9脚脚和R23一端，R23的另一端接+5V电源，25脚接移位寄存器U18的8脚，26脚接U18的1、2脚，6脚接U7A的2脚，15脚接模拟开关电路中U7的9脚，16脚接U7的10脚、3脚、前向通道电路中仪表放大器U8的1脚，17脚接U7的11脚，7脚接U12的6脚，19～22脚、27～30脚分别接U13的17～10脚，33脚接语音报警电路中语音芯片U14的22脚，34脚接U13的21脚，35脚接U13的20脚，36脚接U14的27脚，37脚接U14的24脚，38脚接U14的23脚，39脚接U14的7、9、10脚，40脚接U14的1脚；U12的1脚接8脚，2脚接C31的一端和+5V电源，3脚接4脚、C31的另一端和地。
参照附图2，键盘电路6原理图中包括移位寄存器U18、按钮S2、电阻R23；U18的9脚接+5V电源，3～6脚、10～13脚分别接按钮S2的8～5脚、4～1脚。
参照附图3，执行机构电路7包括继电器KA、风机M1、电网T3、熔断器F1～F4、开关K1；KA另一端接K1一端和地，K1另一端接F1一端，F1另一端接T3，M1的1、2、3脚分别接K1一端，K1另一端分别接F2、F3、F4的一端，F2、F3、F4另一端接T3。
参照附图2，语音报警电路8包括语音芯片U14、蜂鸣器SP、电解电容C37、C38、电容C34～C36、电阻R21、R22；U14的2脚接3、4、5、6、8、26脚和地，28脚接16脚、C35、C34的一端、C37的正极和+15V电源，C35、C34另一端接地，12脚接13脚、C37负极和地，14、15脚接SP的1、2脚，20脚接C36的一端，21脚接R21一端，C36的另一端接R21另一端，19脚接C38正极、R22的一端，C38负极接R22另一端和地。
参照附图2，LCD显示电路9包括驱动芯片U13、与门U8A、U9A、晶体振荡器Y2、电容C32、C33；U13的61脚接+5V电源，19脚接U8A的3脚，18脚接U9A的3脚，66脚接Y2、C32的一端，67脚接Y2另一端、C33一端，C32另一端接C33另一端和地，63脚接地。
多源信息瓦斯监测仪根据瓦斯的主要成分甲烷、二氧化碳、氮气、一氧化碳、硫化氢、氡，采用检测这六种气体的传感器U2、U19、U6、U1、U5、U3、U4，将对应气体的浓度信号转换为电信号，进行初步放大，然后一起送入模拟开关电路2中，中央处理器电路5给模拟开关电路2控制信号，控制哪路信号通过，模拟开关电路2输出的某路信号经前向通道电路3中的仪表放大器U8放大，二阶低通有源滤波器U6A滤波，可编增益放大器U7A进行二极放大，然后通过采样保持器U9保持，经光电耦合器U10耦合后送入中央处理器电路5中单片机U11，在中央处理器U11的内部将各气体浓度值作为神经网络输入，经融合处理后得到确切的瓦斯浓度值，由中央处理器电路5将各气体浓度值及实际瓦斯浓度送入LCD显示电路9中，显示以3秒为周期显示两组数据，一组是各气体含量，另一组是对应的瓦斯浓度，如果瓦斯超限，则通过语言报警电路8报警，并通过继电器KA打开井下备用风机加强通风。