[发明专利]气体监控器、系统及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2013年10月7日提交的申请序列号为61/887,768的美国临时申请的正式申请； 也是2014年7月7日提交的申请序列号为14/325,028的美国专利申请的部分继续申请，后 者是2013年7月18日提交的申请序列号为61/847,846的美国临时申请的正式申请；也是 2014年5月29日提交的申请序列号为14/290,755的美国专利申请的部分继续申请，后者是 2013年6月7日提交的申请序列号为61/832,259的美国临时申请的正式申请，所有的这些 申请在此参考引入。

技术领域

本发明涉及气体监控，其中对气体的值进行无线传输(在此，“本发明”或“发明”指 举例的实施例，并非特定指代权利要求中所包含的每个实施例)。更特别地，本发明涉及利 用设备在地下环境或石油或天然气钻井中对气体进行监测，其中气体值从所述设备中无线传 输，且当气体值超过预设数值时，或者来自设备输入的输入信号从该设备中无线发出时，设 备中的警报启动。

背景技术

这部分的目的在于介绍涉及与本发明不同方面相关的本领域中的不同方面。以下讨论在 于提供促进本发明理解的信息。因此，应当出于此目的来理解以下的说明，而不应当理解为 背景技术的承认。

在此称为AMS的大气监控系统，以及它们的要求在TheMineSafetyHealth Administration’s30CFR§75.351中有详细的描述：

http://www.msha.gov/30CFR/75.351.htm

历史上，AMS由连接在硬线网络上的气体监控器组成，所有这些硬线网络都与中心区域通 信，如(b)(1)部分中的上述要求所述。随着矿井扩大以及额外监控器的需求，增加电缆的长 度来促进新的监控位置的通信和电力。随着科技的进步，可使用无线和电池供电方法。不再 需要提供数据和电力的电缆延伸长度。如今，矿井具有使用硬线系统或具有无线的硬线系统 与硬线系统两者混合的选择。这在包括永久和短暂监控需求的矿井监控中变得十分有效。沿 着环形公路的地区一般都不会改变，并最适合于硬线监测，而矿井的发展区域比较适合于无 线/电池供电的方法。除了现有的硬线网络，无线的通信网络仍需要将数据从无线监控器中输 送到指定的中心地区。这就可用一种用作无线监控器数据的接入点的装置，来进入现有的硬 线网络或完全分开的真正无线网络，例如StrataProductsWorldwide,LLC的CommTrac系统。

从(c)(2)部分的上述要求来看，AMS必须具有以下能力：当在任何传感器上的一氧化碳浓 度或甲烷浓度达到警报水平时，如§75.351(i)中所述，在指定表面位置上自动提供视觉和 听觉信号。这些信号必须具有可被AMS操作员看见或听见的足够强度。

这部分重要的细节在于“甲烷”的提及。传统的AMS硬线系统利用催化珠技术，仅以0-5％ 的体积量程来提供甲烷监控。超过5％的甲烷浓度将导致催化剂技术的永久失效。在灾难和矿 井通风丧失时，甲烷水平可轻易地超过5％的浓度。现有的技术不能提供在营救效果中的关键 的大气信息。没有无线或硬线选择的存在来满足这种需求。此外，可用的无线气体监测装置 仅将一氧化碳作为可检测的气体，且其浓度的最大范围仅在100PPM。

从(c)(4)部分的上述要求来看，AMS必须具有以下能力：“当在任何传感器上的一氧化碳， 烟雾，或甲烷浓度达到警报水平时，如§75.351(i)中所述，在所有受影响的工作区域和影 响区域中自动提供视觉和听觉信号，其中在这些区域中的机械矿井装备被卸载或移走，这些 信号必须具有可被工作的矿工看见或听见的足够强度。甲烷信号必须可与其它信号相区别”。

传统的AMS硬线系统通过混合的监控器/警报单元来提供这种能力，尽管现在不存在这种 要求的无线选择。如果使用无线的监控方法来满足这部分的警报要求，矿井一般被迫进行分 开的控制网络。