權(quán)利要求

1.適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：

所述安全監(jiān)測裝置包括纜索檢測機構(gòu)、氣體檢測機構(gòu)、采集組件、微處理器及顯示組件，所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)分別連接于所述采集組件，所述采集組件連接于所述微處理器，所述顯示組件連接于所述微處理器；

所述纜索檢測機構(gòu)用于對金屬礦井中的纜索進行疲勞損傷檢測，所述氣體檢測機構(gòu)用于對金屬礦井內(nèi)的氣體濃度進行檢測；所述采集組件用于采集所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)的檢測信號，并將采集到的檢測信號傳輸給所述微處理器；所述微處理器用于對接收到的信號進行處理，并將處理結(jié)果傳輸給所述顯示組件，所述顯示組件用于對接收到的數(shù)據(jù)進行實時顯示及預(yù)警提示；

其中，所述纜索檢測機構(gòu)包括導(dǎo)波激勵傳感器、導(dǎo)波接收傳感器及連接于所述采集組件的導(dǎo)波檢測儀，所述導(dǎo)波激勵傳感器與所述導(dǎo)波接收傳感器間隔設(shè)置，兩者之間的距離為導(dǎo)波傳播距離；所述激勵傳感器及所述導(dǎo)波接收傳感器分別用于供待檢測纜索的兩端穿過；所述導(dǎo)波檢測儀用于實時對纜索進行信號采集，以得到導(dǎo)波的時域信號，并將得到的時域信號傳輸給所述采集組件；

所述氣體檢測機構(gòu)包括基底層及氣敏結(jié)構(gòu)，所述氣敏結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏結(jié)構(gòu)包括電極結(jié)構(gòu)及氣敏膜，所述電極結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏膜設(shè)置在所述基底層上，且其覆蓋所述電極結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：所述微處理器包括纜索信息存儲模塊、纜索處理模塊及疲勞判斷模塊，所述纜索處理模塊連接于所述采集組件，所述纜索信息存儲模塊及所述纜索處理模塊分別連接于所述疲勞判斷模塊。

3.如權(quán)利要求2所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：所述纜索信息存儲模塊用于存儲多種型號纜索的標(biāo)準(zhǔn)件的循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線；所述纜索處理模塊用于根據(jù)來自所述采集組件采集到的纜索型號來確定待測纜索對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線，還用于對來自所述采集組件的時域信號進行處理以得到導(dǎo)波傳播時間，并根據(jù)導(dǎo)波傳播時間及導(dǎo)波傳播距離計算得到導(dǎo)波群速度；所述疲勞判斷模塊用于根據(jù)確定的關(guān)系曲線及導(dǎo)波群速度來判斷待測纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷及疲勞損傷程度。

4.如權(quán)利要求3所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：加載次數(shù)為疲勞損傷次數(shù)，所述疲勞判斷模塊用于將根據(jù)關(guān)系曲線及導(dǎo)波群速度相對照所得到的加載次數(shù)與預(yù)定閾值進行比較來判斷待測纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷及疲勞損傷程度。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：所述電極結(jié)構(gòu)包括多個測量電極，多個所述測量電極間隔設(shè)置在所述基底層上。

6.如權(quán)利要求5所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：所述氣體檢測機構(gòu)還包括測量組件，所述測量組件連接于所述采集組件，其用于檢測相鄰測量電極之間的電信號，進而根據(jù)所述電信號計算相鄰測量電阻之間的電阻差異，并根據(jù)所述電阻差異計算得到氣敏膜-電極界面的電阻信號。

7.如權(quán)利要求6所述的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其特征在于：所述微處理內(nèi)存儲有所述氣體檢測機構(gòu)檢測參考氣體時所得到的電阻信號及響應(yīng)值與氣體濃度的關(guān)系曲線。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于礦山安全監(jiān)測相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

近年來，在金屬礦山勘探和開發(fā)過程中時有發(fā)生不同類型的事故，能否安全的開展礦山生產(chǎn)事關(guān)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，礦山的安全監(jiān)測也越來越受到高度重視。

為了降低金屬礦山的事故發(fā)生次數(shù)，礦業(yè)公司已經(jīng)開展和配備了不同的監(jiān)測設(shè)備，如危害氣體監(jiān)測、礦車檢測、人工安全檢測等，但是這些檢測設(shè)備并不能有效、準(zhǔn)確、高效地實時進行監(jiān)測，如礦井中升降使用的纜索，隨著服役年限的增加，橋梁纜索會出現(xiàn)不同程序的疲勞損傷，對其進行疲勞檢測以保證結(jié)構(gòu)安全具有重要意義，但目前的檢測精度受受系統(tǒng)的影響較大，精度較低。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供了一種適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，其集成了金屬礦山中氣體濃度檢測及礦井升降用纜索的疲勞損傷檢測，功能較為完善，集成度高，適用性較強，且提高了檢測精度，為金屬礦山的安全勘探和開采提供了支持。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置，所述安全監(jiān)測裝置包括纜索檢測機構(gòu)、氣體檢測機構(gòu)、采集組件、微處理器及顯示組件，所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)分別連接于所述采集組件，所述采集組件連接于所述微處理器，所述顯示組件連接于所述微處理器；

所述纜索檢測機構(gòu)用于對金屬礦井中的纜索進行疲勞損傷檢測，所述氣體檢測機構(gòu)用于對金屬礦井內(nèi)的氣體濃度進行檢測；所述采集組件用于采集所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)的檢測信號，并將采集到的檢測信號傳輸給所述微處理器；所述微處理器用于對接收到的信號進行處理，并將處理結(jié)果傳輸給所述顯示組件，所述顯示組件用于對接收到的數(shù)據(jù)進行實時顯示及預(yù)警提示；

其中，所述纜索檢測機構(gòu)包括導(dǎo)波激勵傳感器、導(dǎo)波接收傳感器及連接于所述采集組件的導(dǎo)波檢測儀，所述導(dǎo)波激勵傳感器與所述導(dǎo)波接收傳感器間隔設(shè)置，兩者之間的距離為導(dǎo)波傳播距離；所述激勵傳感器及所述導(dǎo)波接收傳感器分別用于供待檢測纜索的兩端穿過；所述導(dǎo)波檢測儀用于實時對纜索進行信號采集，以得到導(dǎo)波的時域信號，并將得到的時域信號傳輸給所述采集組件；

所述氣體檢測機構(gòu)包括基底層及氣敏結(jié)構(gòu)，所述氣敏結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏結(jié)構(gòu)包括電極結(jié)構(gòu)及氣敏膜，所述電極結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏膜設(shè)置在所述基底層上，且其覆蓋所述電極結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述微處理器包括纜索信息存儲模塊、纜索處理模塊及疲勞判斷模塊，所述纜索處理模塊連接于所述采集組件，所述纜索信息存儲模塊及所述纜索處理模塊分別連接于所述疲勞判斷模塊。

進一步地，所述纜索信息存儲模塊用于存儲多種型號纜索的標(biāo)準(zhǔn)件的循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線；所述纜索處理模塊用于根據(jù)來自所述采集組件采集到的纜索型號來確定待測纜索對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線，還用于對來自所述采集組件的時域信號進行處理以得到導(dǎo)波傳播時間，并根據(jù)導(dǎo)波傳播時間及導(dǎo)波傳播距離計算得到導(dǎo)波群速度；所述疲勞判斷模塊用于根據(jù)確定的關(guān)系曲線及導(dǎo)波群速度來判斷待測纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷及疲勞損傷程度。

進一步地，加載次數(shù)為疲勞損傷次數(shù)，所述疲勞判斷模塊用于將根據(jù)關(guān)系曲線及導(dǎo)波群速度相對照所得到的加載次數(shù)與預(yù)定閾值進行比較來判斷待測纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷及疲勞損傷程度。

進一步地，所述電極結(jié)構(gòu)包括多個測量電極，多個所述測量電極間隔設(shè)置在所述基底層上。

進一步地，所述氣體檢測機構(gòu)還包括測量組件，所述測量組件連接于所述采集組件，其用于檢測相鄰測量電極之間的電信號，進而根據(jù)所述電信號計算相鄰測量電阻之間的電阻差異，并根據(jù)所述電阻差異計算得到氣敏膜-電極界面的電阻信號。

進一步地，所述微處理內(nèi)存儲有所述氣體檢測機構(gòu)檢測參考氣體時所得到的電阻信號及響應(yīng)值與氣體濃度的關(guān)系曲線。

通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置主要具有以下有益效果：

首先，所述安全監(jiān)測裝置集成了纜索疲勞損傷檢測及礦井內(nèi)氣體濃度檢測，功能較為完善，集成度高，適用性較強。

其次，根據(jù)纜索出現(xiàn)疲勞損傷時，導(dǎo)波傳播速度會發(fā)生變化，通過測量導(dǎo)波群速度可以檢測纜索的疲勞損傷，根據(jù)時域波形及傳感器布置位置即可求取導(dǎo)波群速度，易于實施，適用性較強。

再者，氣體濃度檢測機構(gòu)的氣敏膜-測量電極接觸界面易于調(diào)控，且電阻信號不容易受到氣敏膜的影響，穩(wěn)定性較好，能夠提高檢測精度。

此外，所述安全監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)簡單，精度較高，有利于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置的示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

請參閱圖1，本實用新型提供的適用于金屬礦山的安全監(jiān)測裝置包括纜索檢測機構(gòu)、氣體檢測機構(gòu)、采集組件、微處理器及顯示組件，所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)分別連接于所述采集組件，所述采集組件連接于所述微處理器，所述顯示組件連接于所述微處理器。所述纜索檢測機構(gòu)用于對金屬礦井中的纜索進行疲勞損傷檢測，所述氣體檢測機構(gòu)用于對金屬礦井內(nèi)的氣體濃度進行檢測。所述采集組件用于采集所述纜索檢測機構(gòu)及所述氣體檢測機構(gòu)的檢測信號，并將采集到的檢測信號傳輸給所述微處理器。所述微處理器用于對接收到的信號進行處理，并將處理結(jié)果進行實時顯示及預(yù)警提示。

所述纜索檢測機構(gòu)包括導(dǎo)波激勵傳感器、導(dǎo)波接收傳感器及導(dǎo)波檢測儀，所述導(dǎo)波激勵傳感器與所述導(dǎo)波接收傳感器間隔設(shè)置，兩者之間的間距為導(dǎo)波傳播距離。本實施方式中，所述激勵傳感器及所述導(dǎo)波接收傳感器分別用于供待檢測纜索的兩端穿過。所述導(dǎo)波檢測儀用于實時對纜索進行信號采集，以得到導(dǎo)波的時域信號，并將得到的時域信號傳輸給所述采集組件。所述采集組件還用于采集待測纜索的型號，并將檢測到的纜索型號及接收到的時域信號傳輸給所述微處理器，所述微處理器對所述時域信號進行處理以得到導(dǎo)波傳播時間，并根據(jù)導(dǎo)波傳播時間及導(dǎo)波傳播距離計算得到導(dǎo)波群速度。所述微處理器內(nèi)存儲有各類纜索的標(biāo)準(zhǔn)件的循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線。所述微處理器依據(jù)接收到的纜索型號確定對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件循環(huán)加載次數(shù)與導(dǎo)波群速度之間的關(guān)系曲線，繼而根據(jù)確定的關(guān)系曲線及得到的導(dǎo)波群速度來判斷纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷以及疲勞損傷程度。所述微處理器還用于將得到的纜索疲勞損傷檢測結(jié)果傳輸給所述顯示組件，以供所述顯示組件進行顯示，便于使用者可以直觀看到，并進行相應(yīng)操作。

可以理解，在另一個實施方式中，所述微處理器可以包括纜索信息存儲模塊、纜索處理模塊及疲勞判斷模塊，所述纜索處理模塊連接于所述采集組件，所述纜索信息存儲模塊及所述纜索處理模塊分別連接于所述疲勞判斷模塊。

本實施方式中，記載次數(shù)即為疲勞次數(shù)，所述判斷模塊將得到的加載次數(shù)與預(yù)設(shè)閾值進行比較進而根據(jù)比較結(jié)果來判斷待測纜索是否出現(xiàn)疲勞損傷，以及根據(jù)加載次數(shù)來判斷疲勞損傷程度。所述預(yù)設(shè)閾值是根據(jù)實際安全需求來設(shè)定的。

所述氣體檢測機構(gòu)包括基底層及氣敏結(jié)構(gòu)，所述氣敏結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏結(jié)構(gòu)包括電極結(jié)構(gòu)及氣敏膜，所述電極結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述基底層上，所述氣敏膜設(shè)置在所述基底層上，且其覆蓋所述電極結(jié)構(gòu)。

所述電極結(jié)構(gòu)包括多個測量電極，所述氣體檢測機構(gòu)通過相鄰兩個測量電極之間的電阻差異來獲取氣敏膜-電極界面的電阻信號。為了便于描述，相鄰測量電極之間的電阻包括氣敏膜電阻及氣敏膜與測量電極界面電阻，由于所述電極結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，故相鄰測量電極之間的氣敏膜電阻相等。

所述氣體檢測機構(gòu)還包括測量組件，所述測量組件連接于所述采集組件，其用于檢測相鄰測量電極之間的電信號(電壓及電流等)，進而根據(jù)所述電信號計算相鄰測量電阻之間的電阻差異，并根據(jù)所述電阻差異計算得到氣敏膜-電極界面的電阻信號。

所述氣體檢測機構(gòu)工作時，所述測量組件將檢測到的氣敏膜-電極界面的電阻信號傳輸給所述采集組件，所述采集組件用于將接收到的電阻信號傳輸給所述微處理器。所述微處理內(nèi)存儲有所述氣體檢測機構(gòu)檢測參考氣體時所得到的電阻信號，繼而所述微處理器將接收到的電阻信號與存儲的參考氣體的電阻信號的比值作為響應(yīng)值，進而與存儲的響應(yīng)值與濃度的關(guān)系曲線相對照來獲得待測氣體的濃度。所述微處理器還用于將得到的濃度傳輸給所述顯示組件，所述顯示組件將接收到的氣體濃度值進行顯示，以供使用者進行查看及判斷是否在合理范圍內(nèi)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。