一种煤矿安全监测装置及使用方法与流程

1.本发明涉及监测装置领域，特别是一种煤矿安全监测装置及使用方法。


背景技术：

2.人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿；当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46％～97％，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。
3.现有专利(cn214997823u)公开了一种煤矿安全监测装置，能够通过电机驱动第一往复丝杆在主箱上往复升降，使得监测设备能够在矿道内部上下升降，该装置增大了监测的范围，提高监测的有效性，能够有效监测到矿道内不同高度瓦斯气体浓度，提高了安全性。虽然该装置能够进行监测，但是只能够监测瓦斯气体，其检测功能过于单一，并且虽然不需要固定安装，但是同时位置不够稳定，容易妨碍施工。


技术实现要素：

4.本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种煤矿安全监测装置，解决了检测功能过于单一、稳定性差容易妨碍施工等问题。
5.本发明公开了一种煤矿安全监测装置，包括监测外壳，监测外壳内固定有双轴电机，双轴电机上下两端分别设有螺杆，两螺杆分别螺纹连接有螺纹管，两螺纹管分别伸出监测外壳上下两端。
6.两螺纹管上分别固定有滑动件，监测外壳内设有与两螺纹管位置对应的滑轨，各滑动件分别活动连接于对应的滑轨，使得螺纹管移动时滑动件在滑轨内沿监测外壳的径向滑动。
7.螺纹管和监测外壳上设有若干通气孔，用于联通监测外壳的内外。
8.监测外壳内、外侧还分别设有内监测机构和外监测机构，监测外壳还设有plc处理器，其中，plc处理器分别与双轴电机、内监测机构、外监测机构电连接。
9.进一步地，各螺纹管前、后方的监测外壳内侧壁分别设有所述的滑轨。各滑轨上所设置的滑动件包括：与螺纹管连接支撑座、活动连接于滑轨的滑块，并且支撑座还与滑块连接。
10.进一步地，监测外壳上下两端处设有固定环，固定环内部均固定套设有密封环，两
个螺纹管分别穿过对应的密封环伸出监测外壳的上下两端；螺纹管穿出监测外壳的一端设有锥头。
11.进一步地，所述的内监测机构，包括：设置于监测外壳内侧壁上的震动监测机构和瓦斯监测机构。
12.其中，瓦斯监测机构包括：带有开口的防护座，防护座的前侧内壁中心处固定设置有瓦斯监测器，防护座的内部通过两个支撑杆固定设置有输出电机，输出电机的输出端固定设置有抽风叶片。
13.进一步地，所述的外监测机构，包括：设置于监测外壳的外壁的风速监测机构和温度监测机构。
14.进一步地，防护座的开口处设有防尘网板。
15.进一步地，通气孔内设有防尘网布。
16.进一步地，监测外壳上还开设有设备槽，plc处理器设置于设备槽内。设备槽内还设有与plc处理器电连接的4g模块，设备槽开口处设有密封板。
17.进一步地，监测外壳外侧壁上设有手柄。
18.进一步地，监测外壳内设有固定杆，双轴电机通过连接该固定杆以固定于监测外壳中。
19.本发明至少具有以下有益效果：
20.本发明在使用时，本体能够通过启动双轴电机控制伸出上下两端的螺纹管插在隧道底面和顶面，并进行固定，然后进行使用，其固定方便，并且不会占据太大的施工空间，实用性更高。
21.本发明能够通过监测外壳和螺纹管上的若干通气孔配合瓦斯监测机构对矿洞内多种高度的空气进行瓦斯监测，其监测质量和安全度更高。此外，本发明还能够检测温度、风速和震动的力，其监测种类多，从而进一步增加安全性。
22.本发明的其他有益效果将在具体实施方式部分详细说明。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明公开的煤矿安全监测装置的轴侧示意图。
25.图2为本发明公开的煤矿安全监测装置的正剖示意图。
26.图3为本发明公开的煤矿安全监测装置的侧剖示意图。
27.图4为本发明公开的螺纹管侧剖示意图。
28.图5为本发明公开的瓦斯监测机构正剖示意图。
29.图6为本发明公开的图3中的a处放大示意图。
30.图7为本发明的plc处理器连接关系示意图。
31.其中，1、监测外壳；2、手柄；3、螺纹管；4、锥头；5、固定环；6、第一通气孔；7、密封环；8、第二通气孔；9、瓦斯监测机构；10、螺杆；11、震动监测机构；12、双轴电机；13、温度监
测机构；14、风速监测机构；15、固定杆；16、滑槽；17、滑块；18、支撑座；19、设备槽；20、plc处理器；21、密封板；22、4g模块；23、防护座；24、瓦斯监测器；25、抽风叶片；26、防尘网板；27、支撑杆；28、输出电机。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
33.本发明公开了一种煤矿安全监测装置，包括监测外壳，所述监测外壳的内部中心处通过两个固定杆固定设置有双轴电机，所述双轴电机的两个输出端均固定设置有螺杆，所述监测外壳的前侧内壁和后侧内壁靠上端和靠下端均开设有滑槽，四个所述滑槽的内部均滑动设置有滑块，四个所述滑块远离滑槽的一侧均固定设置有支撑座，四个所述支撑座两两之间均固定设置有螺纹管，两个所述螺纹管的管身前侧和后侧均开设有多个第一通气孔。
34.所述监测外壳的内部靠上端和靠下端均固定套设有固定环，两个所述固定环的内部均固定套设有密封环，两个所述螺纹管远离双轴电机的一端均贯穿密封环通至监测外壳外部固定设置有锥头。
35.所述监测外壳两侧内壁中心处分别固定设置有震动监测机构和瓦斯监测机构，所述监测外壳管身两侧均开设有多个第二通气孔，所述监测外壳后侧靠上端和靠下端处分别固定设置有风速监测机构和温度监测机构，所述监测外壳的后侧中心处开设设备槽，所述设备槽的内部分别固定设置有plc处理器和4g模块。
36.优选的，所述瓦斯监测机构包括防护座，所述防护座的前侧内壁中心处固定设置有瓦斯监测器，所述防护座的内部通过两个支撑杆固定设置有输出电机，所述输出电机的输出端固定设置有抽风叶片。
37.优选的，所述防护座的后侧开口处固定设置有防尘网板。
38.优选的，两个所述密封环均是由橡胶材料制成。
39.优选的，两个所述螺杆远离双轴电机的一端均螺纹套设在螺纹管的内部。
40.优选的，所述第一通气孔和第二通气孔的内部均设置有防尘网布。
41.优选的，所述监测外壳的前侧中心处固定设置有手柄。
42.优选的，所述设备槽后侧开口处固定设置有密封板。
43.本发明的工作原理如下：
44.在使用时，首先拿持手柄，然后寻找到矿洞合适的位置，启动双轴电机，双轴电机的输出端转动带动螺杆转动，螺杆在螺纹管内转动即可调节螺纹管的位置，从而使得两个锥头插在矿洞的顶面和底面进行固定，不使用时，回转双轴电机缩回螺纹管即可，在此过程中，启动输出电机，输出电机的输出端转动带动抽风叶片转动，抽风叶片转动即可通过第一通气孔和第二通气孔把外界空气吸收到监测外壳的内部，同时配合瓦斯监测机构对空气内瓦斯进行检测，进一步的为，在安装之前需把震动监测机构关系，本装置安装固定完毕后再开启进行监测，并且固定后需要保证螺纹管裸露出一部分，方便通过第一通气孔监测瓦斯，
本装置固定到螺纹管插入一半即可，便能够固定的稳定，而且还方便收集气体。
45.本发明还公开了以下实施例，用于对技术方案详细说明。
46.实施例
47.如图1至图7所示，本实施例提供一种煤矿安全监测装置，包括监测外壳1，监测外壳1的内部中心处通过两个固定杆15固定设置有双轴电机12，双轴电机12的两个输出端均固定设置有螺杆10，监测外壳1的前侧内壁和后侧内壁靠上端和靠下端均开设有滑槽16，四个滑槽16的内部均滑动设置有滑块17，四个滑块17远离滑槽16的一侧均固定设置有支撑座18，四个支撑座18两两之间均固定设置有螺纹管3，通过螺纹管3的伸缩方便固定，两个螺纹管3的管身前侧和后侧均开设有多个第一通气孔6。
48.监测外壳1的内部靠上端和靠下端均固定套设有固定环5，两个固定环5的内部均固定套设有密封环7，密封环7起到密封防尘的作用，两个螺纹管3远离双轴电机12的一端均贯穿密封环7通至监测外壳1外部固定设置有锥头4，通过锥头4方便插入矿洞内进行固定。
49.监测外壳1两侧内壁中心处分别固定设置有震动监测机构11和瓦斯监测机构9，监测外壳1管身两侧均开设有多个第二通气孔8，监测外壳1后侧靠上端和靠下端处分别固定设置有风速监测机构14和温度监测机构13，监测外壳1的后侧中心处开设设备槽19，设备槽19的内部分别固定设置有plc处理器20和4g模块22，通过plc处理器20和4g模块22方便把监测的数据传递出去，具体的为：
50.利用上行与管理中心采用移动、联通、电信运营商4g网络通信，下行可通过rs485方式获取传感器数据，数据传输模块由数据采集部分、flash数据存储部分、数据远传部分、mcu控制器部分、系统状态监控部分及供电系统组成，数据采集部分包括传感器设备数据读取接口、gps定位模块和时钟芯片，传感器设备数据读取接口通过rs485方式获取传感器数据，gps定位模块采用gps定位芯片neo-6m及其外围电路组成，gps定位模块与mcu控制器经串口进行数据通信，可获取设备位置信息；时钟芯片采用pcf8563芯片及其外围电路组成，时钟芯片与mcu控制器经i2c接口进行数据通信，可获取当前时间信息，可定时上传传感器数据；flash数据存储部分采用外部存储芯片w25q256及其外围电路组成，用于存储传感器设备的历史数据，存储芯片与mcu控制器采用spi方式进行通信；数据远传部分包含4g全网通模组和4g物联网卡，用于将本设备通过运营商基站与4g网络建立连接，将数据传输到服务器，4g全网通模组选用深圳广和通l710-cn-30型4g全网通模组，与mcu控制器采用低功耗串口连接；4g物联网卡可采用移动、联通、电信运营商物联网卡，与4g全网通模组采用专用接口连接；系统状态监控部分可通过ttl接口与电脑连接，通过电脑端的软件对模块进行参数配置、系统工作状态监控；供电系统可由3.6v内置锂电池组或ac220v转dc3.6v外供电模块作为主电源，由mcu控制器控制各功能模块电源达到休眠状态里的低功耗要求；纽扣电池作为备用电源，仅给时钟芯片供电；其中4g全网通模组电源由主电源输出的3.6v经过tps61030升压模块将电压升高到3.8v后使用。
51.瓦斯监测机构9包括防护座23，防护座23的前侧内壁中心处固定设置有瓦斯监测器24，防护座23的内部通过两个支撑杆27固定设置有输出电机28，输出电机28的输出端固定设置有抽风叶片25，通过抽风叶片25的转动使得外界空气吸入到防护座23内由瓦斯监测器24进行检测，防护座23的后侧开口处固定设置有防尘网板26，防尘网板26起到防尘的作用。
52.两个密封环7均是由橡胶材料制成，两个螺杆10远离双轴电机12的一端均螺纹套设在螺纹管3的内部，第一通气孔6和第二通气孔8的内部均设置有防尘网布，通过防尘网布能够有效的避免灰尘由第一通气孔6和第二通气孔8进入到监测外壳1内，监测外壳1的前侧中心处固定设置有手柄2，设备槽19后侧开口处固定设置有密封板21。plc处理器20分别与输出电机28、瓦斯监测器24、4g模块22、风速监测机构14、温度监测机构13、震动监测机构11、双轴电机12电性连接。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种煤矿安全监测装置，包括监测外壳，其特征在于，监测外壳内固定有双轴电机，双轴电机上下两端分别设有螺杆，两螺杆分别螺纹连接有螺纹管，两螺纹管分别伸出监测外壳上下两端；两螺纹管上分别固定有滑动件，监测外壳内设有与两螺纹管位置对应的滑轨，各滑动件分别活动连接于对应的滑轨，使得螺纹管移动时滑动件在滑轨内沿监测外壳的径向滑动；螺纹管和监测外壳上设有若干通气孔，用于联通监测外壳的内外；监测外壳内、外侧还分别设有内监测机构和外监测机构，监测外壳还设有plc处理器，其中，plc处理器分别与双轴电机、内监测机构、外监测机构电连接。2.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，各螺纹管前、后方的监测外壳内侧壁分别设有所述的滑轨；各滑轨上所设置的滑动件包括：与螺纹管连接支撑座、活动连接于滑轨的滑块，并且支撑座还与滑块连接。3.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，监测外壳上下两端处设有固定环，固定环内部均固定套设有密封环，两个螺纹管分别穿过对应的密封环伸出监测外壳的上下两端；螺纹管穿出监测外壳的一端设有锥头。4.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，所述的内监测机构，包括：设置于监测外壳内侧壁上的震动监测机构和瓦斯监测机构；其中，瓦斯监测机构包括：带有开口的防护座，防护座的前侧内壁中心处固定设置有瓦斯监测器，防护座的内部通过两个支撑杆固定设置有输出电机，输出电机的输出端固定设置有抽风叶片。5.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，所述的外监测机构，包括：设置于监测外壳的外壁的风速监测机构和温度监测机构。6.根据权利要求5所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，防护座的开口处设有防尘网板。7.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，通气孔内设有防尘网布。8.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，监测外壳上还开设有设备槽，plc处理器设置于设备槽内；设备槽内还设有与plc处理器电连接的4g模块，设备槽开口处设有密封板。9.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，监测外壳外侧壁上设有手柄。10.根据权利要求1所述的煤矿安全监测装置，其特征在于，监测外壳内设有固定杆，双轴电机通过连接该固定杆以固定于监测外壳中。

技术总结
本发明公开了一种煤矿安全监测装置，其监测外壳内固定有双轴电机，双轴电机上下两端分别设有螺杆，两螺杆分别螺纹连接有螺纹管，两螺纹管分别伸出监测外壳上下两端；两螺纹管上分别固定有滑动件，监测外壳内设有与两螺纹管位置对应的滑轨，各滑动件分别活动连接于对应的滑轨；螺纹管和监测外壳上设有若干通气孔；监测外壳内、外侧还分别设有内监测机构和外监测机构，监测外壳还设有PLC处理器，其中，PLC处理器分别与双轴电机、内监测机构、外监测机构电连接。本发明本体能够通过启动双轴电机控制伸出上下两端的螺纹管插在隧道底面和顶面，并进行固定，然后进行使用，其固定方便，并且不会占据太大的施工空间，实用性更高。实用性更高。实用性更高。


技术研发人员：李鹏 薛世鹏 李志强 张洪祯 张开加 仇海生 周睿 王帅 倪兴 张剀文 张文柯 林海峰 李文超 刘浩
受保护的技术使用者：中煤科工集团沈阳研究院有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/21