RU2347078C1 - Device for controlling concentration of methane in underground mines - Google Patents
Device for controlling concentration of methane in underground mines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347078C1 RU2347078C1 RU2007125102/03A RU2007125102A RU2347078C1 RU 2347078 C1 RU2347078 C1 RU 2347078C1 RU 2007125102/03 A RU2007125102/03 A RU 2007125102/03A RU 2007125102 A RU2007125102 A RU 2007125102A RU 2347078 C1 RU2347078 C1 RU 2347078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- methane
- concentration
- housing
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 8
- 230000003245 working effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам техники безопасности, используемым в подземных выработках, а именно к датчикам контроля концентрации взрывоопасного газа, например, метана.The invention relates to safety equipment used in underground workings, and in particular to sensors for monitoring the concentration of explosive gas, for example, methane.
Известно устройство контроля концентрации взрывоопасного газа в атмосфере подземных выработок с датчиками концентрации газа в виде сенсорных оптических ячеек (В.Ш.Берикашвили, М.В.Хиврин. Волоконно-оптические системы контроля атмосферы угольных шахт. // Радиотехника. - 2001. - №5. - с.21-27), состоящее из сенсорной оптической ячейки, включающей корпус с окнами для доступа внутрь него воздуха, с двумя зеркалами и вмонтированным в торец корпуса отрезком оптического волокна волоконно-оптического кабеля, по которому от системы индикации концентрации взрывоопасного газа на отрезок оптического волокна подается световой сигнал, который с отрезка оптического волокна поступает на первое зеркало, отражается от него, попадает на второе зеркало, отражается от него и обратно попадает на первое зеркало, отражаясь от которого поступает на отрезок оптического волокна, входит в него и по волоконно-оптическому кабелю возвращается в систему индикации концентрации взрывоопасного газа.A known device for controlling the concentration of explosive gas in the atmosphere of underground workings with gas concentration sensors in the form of optical sensors (V.Sh. Berikashvili, M.V. Khivrin. Fiber-optic systems for monitoring the atmosphere of coal mines. // Radio engineering. - 2001. - No. 5. - p.21-27), consisting of a sensor optical cell, comprising a housing with windows for accessing air inside it, with two mirrors and a piece of optical fiber fiber optic cable mounted on the housing end, along which the concentration indication system and an explosive gas, a light signal is supplied to the optical fiber segment, which enters the first mirror from the optical fiber segment, is reflected from it, enters the second mirror, is reflected from it and falls back to the first mirror, reflected from which it enters the optical fiber segment into it and through a fiber optic cable it returns to the explosive gas concentration indication system.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность определения концентрации газа из-за малой длины общей траектории, проходимой световым сигналом в корпусе оптической ячейки, и ослабления его при двукратном (туда и обратно) прохождении по волоконно-оптическому кабелю, длина которого может достигать нескольких километров.The disadvantage of this device is the lack of accuracy in determining the concentration of gas due to the short length of the overall path traversed by the light signal in the housing of the optical cell, and its weakening during the double (round trip) passage through the fiber optic cable, the length of which can reach several kilometers.
Цель изобретения - повышение точности определения концентрации взрывоопасного газа, например, метана в атмосфере подземных выработок и упрощение системы индикации концентрации метана.The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining the concentration of explosive gas, for example, methane in the atmosphere of underground workings and simplifying the system for indicating the concentration of methane.
Указанная цель достигается тем, что световой сигнал поступает в оптическую ячейку непосредственно от светодиода, многократно отражается от параллельных зеркал, отраженный световой сигнал поступает на фотодиод, а система индикации концентрации метана выполнена автономной и жестко связана с оптической ячейкой без внешних коммуникаций.This goal is achieved by the fact that the light signal enters the optical cell directly from the LED, is repeatedly reflected from parallel mirrors, the reflected light signal enters the photodiode, and the methane concentration indication system is autonomous and is rigidly connected to the optical cell without external communications.
Сущность изобретения заключается в том, что система индикации концентрации метана вместе с источником питания помещена в герметичный корпус, к одной из стенок которого герметично присоединен корпус оптической ячейки с окнами доступа воздуха на трех других сторонах, а внутри корпуса размещены два зеркала, установленных параллельно друг другу и параллельно общей стенке корпусов, при этом в общей стенке корпусов с одного ее края помещен светодиод, вход которого находится в корпусе системы индикации концентрации метана, выход - в корпусе оптической ячейки, а с другого края общей стенки корпусов помещен фотодиод, вход которого находится в корпусе оптической ячейки, выход - в корпусе системы индикации концентрации метана и подключен к входу генератора электрических импульсов, выход которого соединен с входом светодиода и входом частотного детектора, выход последнего подключен к входу усилителя, снабженного градуировочным резистором, выход усилителя соединен с индикатором концентрации метана и нуль-органом, снабженным резистором, выход нуль-органа присоединен к входу генератора сигнала тревоги, который выходом соединен с сигнальным устройством; в качестве источника питания системы индикации концентрации метана используют аккумулятор.The essence of the invention lies in the fact that the methane concentration indicator system together with the power source is placed in a sealed enclosure, to one of the walls of which an optical cell enclosure is tightly connected with air access windows on three other sides, and two mirrors are installed inside the enclosure parallel to each other and parallel to the common wall of the casings, while in the common wall of the casings from one of its edges an LED is placed, the input of which is in the housing of the methane concentration indication system, the output is in the op cell, and on the other edge of the common wall of the housings a photodiode is placed, the input of which is located in the housing of the optical cell, the output is in the housing of the methane concentration indicator system and is connected to the input of the electric pulse generator, the output of which is connected to the LED input and the input of the frequency detector, the output of the latter connected to the input of an amplifier equipped with a calibration resistor, the output of the amplifier is connected to a methane concentration indicator and a null organ equipped with a resistor, the output of a null organ is connected to the generator input an alarm indicator, which is connected to an alarm device by an output; a methane concentration indicator is used as a power source.
На фиг.1 приведена схема устройства контроля концентрации метана в атмосфере подземных выработок, включающая корпус 1 системы индикации концентрации метана, герметично с ним соединенный корпус 2 оптической ячейки, снабженной окнами 3 доступа в нее воздуха подземной выработки. Внутри корпуса 2 оптической ячейки размещены два зеркала 4 параллельно друг другу и общей стенке 5 корпусов 1 и 2, в которой установлены светодиод 6 и фотодиод 7.Figure 1 shows a diagram of a device for monitoring the concentration of methane in the atmosphere of underground workings, including the housing 1 of a system for indicating the concentration of methane, hermetically connected to it the housing 2 of the optical cell, equipped with windows 3 for accessing underground air of the mine. Inside the housing 2 of the optical cell, two
В корпусе 1 размещены генератор электрических импульсов 8, частотный детектор 9, усилитель выходного сигнала 10, с градуировочным резистором 11, индикатор концентрации метана 12, нуль-орган 13 с резистором 14 для установления уровня срабатывания нуль-органа, соответствующего достижению концентрации метана предельно допустимого значения по условиям безопасности, генератор сигнала тревоги 15, сигнальное устройство 16, источник питания системы 17, включатель питания 18.In the housing 1 there is an electric pulse generator 8, a frequency detector 9, an output signal amplifier 10, with a calibration resistor 11, a methane concentration indicator 12, a null organ 13 with a resistor 14 to establish the level of response of the null organ corresponding to the achievement of the maximum permissible value of methane concentration according to safety conditions, the alarm generator 15, the alarm device 16, the power source of the system 17, the power switch 18.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
Известно, что скорость распространения света в воздухе С=3·108 м/с и что с появлением в воздухе посторонних примесей эта скорость уменьшается, то есть Vприм<С, при этом чем больше концентрация примеси в воздухе, тем меньше скорость распространения света в нем.It is known that the speed of light propagation in air is C = 3 · 10 8 m / s and that with the appearance of extraneous impurities in the air, this velocity decreases, that is, V approx <C, and the higher the concentration of the impurity in air, the lower the speed of light propagation in him.
При включенном источнике питания 17 на вход светодиода 6 поступает электрический импульс, который светодиод 6 преобразует в световой импульс, и через объектив этот импульс поступает на верхнее зеркало, и так повторяется до тех пор, пока световой импульс после многократного отражения попадает на объектив фотодиода 7, который преобразует световой импульс с электрический импульс.When the power source 17 is turned on, an electric pulse is received at the input of the
Этот импульс поступает на вход генератора электрических импульсов 8, с выхода которого усиленный электрический импульс одновременно поступает на вход светодиода 6 и на вход частотного детектора 9. Так как процесс повторяется, то на вход частотного детектора поступает последовательность электрических импульсов с частотой повторения f. Частота f определяется числом траекторий N (фиг.2) светового импульса, при прохождении последнего между зеркалами 4 с расстоянием между ними S, общей длиной этих траекторий и скоростью распространения V светового импульса в атмосфере оптической ячейки 2, а именноThis pulse is fed to the input of the electric pulse generator 8, from the output of which the amplified electric pulse is simultaneously fed to the input of the
где V - скорость распространения светового импульса;where V is the speed of propagation of the light pulse;
N·S - общая длина траектории отражений.N · S is the total length of the reflection path.
Так как скорость распространения светового импульса V зависит от концентрации примесей в воздухе, в данном случае метана, то частота f тоже зависит от концентрации метана, а именно: чем меньше частота светового, а следовательно, и электрического импульса, тем больше концентрация метана в атмосфере оптической ячейки и, следовательно, в подземной выработке.Since the propagation velocity of a light pulse V depends on the concentration of impurities in the air, in this case methane, the frequency f also depends on the concentration of methane, namely: the lower the frequency of the light, and therefore the electrical pulse, the higher the concentration of methane in the optical atmosphere cells and therefore in underground workings.
Последовательность электрических импульсов, поступающих с генератора электрических импульсов 8 на вход частотного детектора 9, вызывает появление на выходе последнего аналогового напряжения, пропорционального частоте f, которое поступает на вход усилителя 10 с градуировочным резистором 11. С выхода усилителя 10 напряжение одновременно поступает на предварительно проградуированный индикатор концентрации метана 12 и на вход нуль-органа 13, оснащенного резистором 14, для установления уровня срабатывания нуль-органа при достижении предельно допустимой концентрации метана в атмосфере по условиям безопасности.The sequence of electric pulses from the electric pulse generator 8 to the input of the frequency detector 9 causes the output of the last analog voltage proportional to the frequency f, which is fed to the input of the amplifier 10 with a calibration resistor 11. From the output of the amplifier 10, the voltage simultaneously enters the pre-calibrated indicator the concentration of methane 12 and to the input of the null organ 13, equipped with a resistor 14, to establish the level of response of the null organ when reaching the maximum permissible atmospheric methane concentration according to safety conditions.
При достижении предельно допустимой концентрации метана в атмосфере нуль-орган 13 включает генератор сигнала тревоги 15, который приводит в действие сигнальное устройство 16, например, сирену.Upon reaching the maximum permissible concentration of methane in the atmosphere, the null-organ 13 includes an alarm generator 15, which activates an alarm device 16, for example, a siren.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения концентрации метана в атмосфере подземной выработки за счет увеличения частоты электрических импульсов, следовательно, более точного определения скорости распространения светового импульса, которая зависит от концентрации метана (примесей) в атмосфере подземных выработок.Thus, the proposed device can improve the accuracy of determining the concentration of methane in the atmosphere of an underground mine by increasing the frequency of electrical pulses, therefore, more accurately determine the propagation speed of a light pulse, which depends on the concentration of methane (impurities) in the atmosphere of the underground mine.
Кроме того, конструктивное соединение оптической ячейки и системы индикации концентрации метана упрощает конструкцию устройства, позволяет исключить применение волоконно-оптического кабеля, делает предлагаемое устройство компактным, мобильным и надежным.In addition, the structural connection of the optical cell and the methane concentration indication system simplifies the design of the device, eliminates the use of fiber optic cable, makes the proposed device compact, mobile and reliable.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007125102/03A RU2347078C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Device for controlling concentration of methane in underground mines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007125102/03A RU2347078C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Device for controlling concentration of methane in underground mines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2347078C1 true RU2347078C1 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007125102/03A RU2347078C1 (en) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Device for controlling concentration of methane in underground mines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347078C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614831C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") | Atmosphere parameters monitoring device |
| CN116241330A (en) * | 2023-03-28 | 2023-06-09 | 黑龙江泰平隆矿业科技有限公司 | Early warning method and device for gas danger in coal mine and electronic equipment |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4343768A (en) * | 1979-07-25 | 1982-08-10 | Ricoh Co., Ltd. | Gas detector |
| SU1113727A1 (en) * | 1979-02-07 | 1984-09-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Device for telemetering methane concentration and for automatic gas protection |
| SU1281983A1 (en) * | 1985-07-05 | 1987-01-07 | Днепропетровский горный институт им.Артема | Device for determining methane concentration and air velocity |
| EP0265834B1 (en) * | 1986-10-28 | 1992-07-22 | Figaro Engineering Inc. | Sensor and method of producing same |
| RU32196U1 (en) * | 2003-05-12 | 2003-09-10 | Закрытое акционерное общество научно-внедренческий инженерный центр "Радиус" | Wireless underground alarm device and methane volume fraction control in the atmosphere of mine workings |
| RU2231779C1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-06-27 | Институт физики полупроводников Объединенного института физики полупроводников СО РАН | Semiconductor sensor for recording explosive gaseous components contained in air |
-
2007
- 2007-07-02 RU RU2007125102/03A patent/RU2347078C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1113727A1 (en) * | 1979-02-07 | 1984-09-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Горного Дела Им.А.А.Скочинского | Device for telemetering methane concentration and for automatic gas protection |
| US4343768A (en) * | 1979-07-25 | 1982-08-10 | Ricoh Co., Ltd. | Gas detector |
| SU1281983A1 (en) * | 1985-07-05 | 1987-01-07 | Днепропетровский горный институт им.Артема | Device for determining methane concentration and air velocity |
| EP0265834B1 (en) * | 1986-10-28 | 1992-07-22 | Figaro Engineering Inc. | Sensor and method of producing same |
| RU2231779C1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-06-27 | Институт физики полупроводников Объединенного института физики полупроводников СО РАН | Semiconductor sensor for recording explosive gaseous components contained in air |
| RU32196U1 (en) * | 2003-05-12 | 2003-09-10 | Закрытое акционерное общество научно-внедренческий инженерный центр "Радиус" | Wireless underground alarm device and methane volume fraction control in the atmosphere of mine workings |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕРИКАШВИЛИ В.Ш. И ДР. Волоконно-оптические системы контроля атмосферы угольных шахт. - Радиотехника, 2001, №5, с.21-27. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2614831C1 (en) * | 2015-12-24 | 2017-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский региональный горный центр охраны труда" (ООО "Горный-ЦОТ") | Atmosphere parameters monitoring device |
| CN116241330A (en) * | 2023-03-28 | 2023-06-09 | 黑龙江泰平隆矿业科技有限公司 | Early warning method and device for gas danger in coal mine and electronic equipment |
| CN116241330B (en) * | 2023-03-28 | 2024-02-23 | 黑龙江泰平隆矿业科技有限公司 | Early warning method and device for gas danger in coal mine and electronic equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102175591A (en) | Laser forward-scattering cloud droplet spectrum probing system | |
| RU2413188C2 (en) | Fibre-optic device for measuring temperature distribution (versions) | |
| CN106198449A (en) | A kind of other optical sensing device with explosion-resistant enclosure | |
| RU2347078C1 (en) | Device for controlling concentration of methane in underground mines | |
| CN204731157U (en) | Infrared methane sensor | |
| CN106290099A (en) | A kind of smoke prewarning device based on SVM | |
| CN204536185U (en) | The distribution type fiber-optic pick-up unit of multiple gases in high humidity explosive environments | |
| CN104359857B (en) | A kind of can time-sharing multiplex TDLAS gas controlling devices | |
| CN216484608U (en) | Miniature laser methane telemetering device | |
| CN201083536Y (en) | Optic cable vibration detecting device capable of positioning | |
| CN100582688C (en) | Positionable Optical Cable Vibration Detection Device | |
| CN214584891U (en) | Extraction type explosion-proof gas analysis device | |
| CN107990998B (en) | Multichannel distributed optical fiber temperature measuring device and method | |
| US9244002B1 (en) | Optical method and system for measuring an environmental parameter | |
| CN105203485A (en) | Detection device and method for indoor gas | |
| CN214374296U (en) | A transmission tunnel fire monitoring device | |
| RU192122U1 (en) | Sensor interrogator | |
| RU2503952C1 (en) | Device to detect dust deposit on printed circuit boards of radio electronics equipment | |
| CN112504504A (en) | Distributed temperature-sensing fire detector and detection system | |
| CN207742339U (en) | A kind of laser range finder | |
| JPH0519098B2 (en) | ||
| CN113030019A (en) | Miniature laser methane telemetering device | |
| CN110988900A (en) | Photon range finder with temperature measurement function and temperature measurement and ranging method | |
| CN109000617B (en) | An intelligent inclination monitoring device and system | |
| RU2701182C1 (en) | Sensitive element polling device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120703 |