煤矿综合监控系统

甲烷浓度测量选用了国产的煤矿甲烷检测用载体催化元件，催化元件根据催化燃烧效 应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用，其测量电路如图所示

一氧化碳和硫化氢浓度测量均选用了国产的电化学气体传感器，电化学元件根据电化 学的原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。其测量电路如图所示。

节点供电对于固定节点采用蓄电池供电，对于佩戴型则直接从矿灯去电，由于使用蓄电池供电，因此电源设计时要考虑其转换效率。该系统中电源设计选用CS51412，CS51411，MAX660三种元件，其中CS51411，CS51412芯片为ON 半导．体推出的新型补偿稳压器系列产品，精度高，开关频率性能优异，功能完备，专用于蜂窝基站和无线通信基础设施，其输入电压范围在4．5～40 V 之间。MAX660芯片为MAXIM 推出的电源转换芯片，可以实现+3 V 到-3 V 电源的转换。12 V 转5 V 电路如图4所示。

基于ZigBee 的煤矿综合监控系统终端传感器节点能实时全面监测煤矿井下生产各种 信息，能及时发现安全隐患并及时发送给井上监控计算机，从而可以及时有效地做出防护措施。该节点放置方便，数据通信可靠，具备自动入网能力；可以随意增加和去除节点，组网方便；解决了有线网络布线麻烦，节点安置不灵活等诸多弊端。该节点的设计为建立煤矿安全综合监测系统提供了良好的解决方案。