适用于金属矿山的安全监测装置

1984 编辑：中冶有色技术网来源：李晓香

2022-02-14 15:57:25

权利要求

1.适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：

所述安全监测装置包括缆索检测机构、气体检测机构、采集组件、微处理器及显示组件，所述缆索检测机构及所述气体检测机构分别连接于所述采集组件，所述采集组件连接于所述微处理器，所述显示组件连接于所述微处理器；

所述缆索检测机构用于对金属矿井中的缆索进行疲劳损伤检测，所述气体检测机构用于对金属矿井内的气体浓度进行检测；所述采集组件用于采集所述缆索检测机构及所述气体检测机构的检测信号，并将采集到的检测信号传输给所述微处理器；所述微处理器用于对接收到的信号进行处理，并将处理结果传输给所述显示组件，所述显示组件用于对接收到的数据进行实时显示及预警提示；

其中，所述缆索检测机构包括导波激励传感器、导波接收传感器及连接于所述采集组件的导波检测仪，所述导波激励传感器与所述导波接收传感器间隔设置，两者之间的距离为导波传播距离；所述激励传感器及所述导波接收传感器分别用于供待检测缆索的两端穿过；所述导波检测仪用于实时对缆索进行信号采集，以得到导波的时域信号，并将得到的时域信号传输给所述采集组件；

所述气体检测机构包括基底层及气敏结构，所述气敏结构设置在所述基底层上，所述气敏结构包括电极结构及气敏膜，所述电极结构为对称结构，其设置在所述基底层上，所述气敏膜设置在所述基底层上，且其覆盖所述电极结构。

2.如权利要求1所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：所述微处理器包括缆索信息存储模块、缆索处理模块及疲劳判断模块，所述缆索处理模块连接于所述采集组件，所述缆索信息存储模块及所述缆索处理模块分别连接于所述疲劳判断模块。

3.如权利要求2所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：所述缆索信息存储模块用于存储多种型号缆索的标准件的循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线；所述缆索处理模块用于根据来自所述采集组件采集到的缆索型号来确定待测缆索对应的标准件循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线，还用于对来自所述采集组件的时域信号进行处理以得到导波传播时间，并根据导波传播时间及导波传播距离计算得到导波群速度；所述疲劳判断模块用于根据确定的关系曲线及导波群速度来判断待测缆索是否出现疲劳损伤及疲劳损伤程度。

4.如权利要求3所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：加载次数为疲劳损伤次数，所述疲劳判断模块用于将根据关系曲线及导波群速度相对照所得到的加载次数与预定阈值进行比较来判断待测缆索是否出现疲劳损伤及疲劳损伤程度。

5.如权利要求1-4任一项所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：所述电极结构包括多个测量电极，多个所述测量电极间隔设置在所述基底层上。

6.如权利要求5所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：所述气体检测机构还包括测量组件，所述测量组件连接于所述采集组件，其用于检测相邻测量电极之间的电信号，进而根据所述电信号计算相邻测量电阻之间的电阻差异，并根据所述电阻差异计算得到气敏膜-电极界面的电阻信号。

7.如权利要求6所述的适用于金属矿山的安全监测装置，其特征在于：所述微处理内存储有所述气体检测机构检测参考气体时所得到的电阻信号及响应值与气体浓度的关系曲线。

说明书

技术领域

本实用新型属于矿山安全监测相关领域，更具体地，涉及适用于金属矿山的安全监测装置。

背景技术

近年来，在金属矿山勘探和开发过程中时有发生不同类型的事故，能否安全的开展矿山生产事关人民群众的生命和财产安全，矿山的安全监测也越来越受到高度重视。

为了降低金属矿山的事故发生次数，矿业公司已经开展和配备了不同的监测设备，如危害气体监测、矿车检测、人工安全检测等，但是这些检测设备并不能有效、准确、高效地实时进行监测，如矿井中升降使用的缆索，随着服役年限的增加，桥梁缆索会出现不同程序的疲劳损伤，对其进行疲劳检测以保证结构安全具有重要意义，但目前的检测精度受受系统的影响较大，精度较低。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种适用于金属矿山的安全监测装置，其集成了金属矿山中气体浓度检测及矿井升降用缆索的疲劳损伤检测，功能较为完善，集成度高，适用性较强，且提高了检测精度，为金属矿山的安全勘探和开采提供了支持。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于金属矿山的安全监测装置，所述安全监测装置包括缆索检测机构、气体检测机构、采集组件、微处理器及显示组件，所述缆索检测机构及所述气体检测机构分别连接于所述采集组件，所述采集组件连接于所述微处理器，所述显示组件连接于所述微处理器；

进一步地，所述微处理器包括缆索信息存储模块、缆索处理模块及疲劳判断模块，所述缆索处理模块连接于所述采集组件，所述缆索信息存储模块及所述缆索处理模块分别连接于所述疲劳判断模块。

进一步地，所述缆索信息存储模块用于存储多种型号缆索的标准件的循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线；所述缆索处理模块用于根据来自所述采集组件采集到的缆索型号来确定待测缆索对应的标准件循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线，还用于对来自所述采集组件的时域信号进行处理以得到导波传播时间，并根据导波传播时间及导波传播距离计算得到导波群速度；所述疲劳判断模块用于根据确定的关系曲线及导波群速度来判断待测缆索是否出现疲劳损伤及疲劳损伤程度。

进一步地，加载次数为疲劳损伤次数，所述疲劳判断模块用于将根据关系曲线及导波群速度相对照所得到的加载次数与预定阈值进行比较来判断待测缆索是否出现疲劳损伤及疲劳损伤程度。

进一步地，所述电极结构包括多个测量电极，多个所述测量电极间隔设置在所述基底层上。

进一步地，所述气体检测机构还包括测量组件，所述测量组件连接于所述采集组件，其用于检测相邻测量电极之间的电信号，进而根据所述电信号计算相邻测量电阻之间的电阻差异，并根据所述电阻差异计算得到气敏膜-电极界面的电阻信号。

进一步地，所述微处理内存储有所述气体检测机构检测参考气体时所得到的电阻信号及响应值与气体浓度的关系曲线。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本实用新型提供的适用于金属矿山的安全监测装置主要具有以下有益效果：

首先，所述安全监测装置集成了缆索疲劳损伤检测及矿井内气体浓度检测，功能较为完善，集成度高，适用性较强。

其次，根据缆索出现疲劳损伤时，导波传播速度会发生变化，通过测量导波群速度可以检测缆索的疲劳损伤，根据时域波形及传感器布置位置即可求取导波群速度，易于实施，适用性较强。

再者，气体浓度检测机构的气敏膜-测量电极接触界面易于调控，且电阻信号不容易受到气敏膜的影响，稳定性较好，能够提高检测精度。

此外，所述安全监测装置的结构简单，精度较高，有利于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型提供的适用于金属矿山的安全监测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的适用于金属矿山的安全监测装置包括缆索检测机构、气体检测机构、采集组件、微处理器及显示组件，所述缆索检测机构及所述气体检测机构分别连接于所述采集组件，所述采集组件连接于所述微处理器，所述显示组件连接于所述微处理器。所述缆索检测机构用于对金属矿井中的缆索进行疲劳损伤检测，所述气体检测机构用于对金属矿井内的气体浓度进行检测。所述采集组件用于采集所述缆索检测机构及所述气体检测机构的检测信号，并将采集到的检测信号传输给所述微处理器。所述微处理器用于对接收到的信号进行处理，并将处理结果进行实时显示及预警提示。

所述缆索检测机构包括导波激励传感器、导波接收传感器及导波检测仪，所述导波激励传感器与所述导波接收传感器间隔设置，两者之间的间距为导波传播距离。本实施方式中，所述激励传感器及所述导波接收传感器分别用于供待检测缆索的两端穿过。所述导波检测仪用于实时对缆索进行信号采集，以得到导波的时域信号，并将得到的时域信号传输给所述采集组件。所述采集组件还用于采集待测缆索的型号，并将检测到的缆索型号及接收到的时域信号传输给所述微处理器，所述微处理器对所述时域信号进行处理以得到导波传播时间，并根据导波传播时间及导波传播距离计算得到导波群速度。所述微处理器内存储有各类缆索的标准件的循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线。所述微处理器依据接收到的缆索型号确定对应的标准件循环加载次数与导波群速度之间的关系曲线，继而根据确定的关系曲线及得到的导波群速度来判断缆索是否出现疲劳损伤以及疲劳损伤程度。所述微处理器还用于将得到的缆索疲劳损伤检测结果传输给所述显示组件，以供所述显示组件进行显示，便于使用者可以直观看到，并进行相应操作。

可以理解，在另一个实施方式中，所述微处理器可以包括缆索信息存储模块、缆索处理模块及疲劳判断模块，所述缆索处理模块连接于所述采集组件，所述缆索信息存储模块及所述缆索处理模块分别连接于所述疲劳判断模块。

本实施方式中，记载次数即为疲劳次数，所述判断模块将得到的加载次数与预设阈值进行比较进而根据比较结果来判断待测缆索是否出现疲劳损伤，以及根据加载次数来判断疲劳损伤程度。所述预设阈值是根据实际安全需求来设定的。

所述电极结构包括多个测量电极，所述气体检测机构通过相邻两个测量电极之间的电阻差异来获取气敏膜-电极界面的电阻信号。为了便于描述，相邻测量电极之间的电阻包括气敏膜电阻及气敏膜与测量电极界面电阻，由于所述电极结构为对称结构，故相邻测量电极之间的气敏膜电阻相等。

所述气体检测机构还包括测量组件，所述测量组件连接于所述采集组件，其用于检测相邻测量电极之间的电信号(电压及电流等)，进而根据所述电信号计算相邻测量电阻之间的电阻差异，并根据所述电阻差异计算得到气敏膜-电极界面的电阻信号。

所述气体检测机构工作时，所述测量组件将检测到的气敏膜-电极界面的电阻信号传输给所述采集组件，所述采集组件用于将接收到的电阻信号传输给所述微处理器。所述微处理内存储有所述气体检测机构检测参考气体时所得到的电阻信号，继而所述微处理器将接收到的电阻信号与存储的参考气体的电阻信号的比值作为响应值，进而与存储的响应值与浓度的关系曲线相对照来获得待测气体的浓度。所述微处理器还用于将得到的浓度传输给所述显示组件，所述显示组件将接收到的气体浓度值进行显示，以供使用者进行查看及判断是否在合理范围内。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。