[发明专利]一种复合可移动式的隧道爆破气尘实时监测装置

权利要求书

1.一种复合可移动式的隧道爆破气尘实时监测装置，其特征在于，

包括保护壳(13)，保护壳(13)底部设有(4)个圆锥形稳定保护钉(20)，保护壳(13)顶部设有2个便携保护索(21)；

还包括若干杆式伸缩线，通过可旋转螺丝(5)与所述保护壳(13)固定，杆式伸缩线下端与保护壳(13)之间的连接部位采用防尘防水密封塞(14)密封连接；每个杆式伸缩线的横截面形状为圆形，且包括副伸缩线和主伸缩线两部分，副伸缩线和主伸缩线两者通过凹形卡槽连接；

还包括与所述杆式伸缩线对等数量的探测系统(4)，各个探测系统(4)分别安装于每个杆式伸缩线的副伸缩线顶部，探测系统(4)内设若干各类针式气尘探头；

还包括传感器装置，所述传感器装置安装于保护壳(13)内的上部，它包括固定架(22)和各类气尘传感器，各类气尘传感器安置于所述的固定架(22)内，所述固定架(22)上设有线芯传导孔(23)；

还包括若干多芯传导线(6)，依次实现对探测系统(4)、各气尘传感器、嵌入式处理装置之间物理连接；

还包括线芯定位架(25)，设于保护壳(13)内的中部，用于隔离传感器装置和嵌入式处理装置两个功能区域，同时承托多芯传导线(6)；

还包括嵌入式处理装置，设于保护壳(13)内的下部，是整个系统的核心部件，该嵌入式处理装置包括气尘参数感应输入模块(15)、存储控制系统(16)、数据处理系统(19)、电源模块(17)；

所述存储控制系统(16)，实现对采集来的各类气尘参数与存储模块中预设的各类气尘参数标准进行比对，并将数据进行存储与备份；包括有气尘参数采集存储模块(161)，气尘参数预设标准模块(162)，信号比较模块(163)，接口A，接口B；

所述的数据处理系统(19)实现控制测试的开始、结束，以及监测结果的显示，报警功能；包括DSP芯片(190)、液晶显示单元(191)、开始测试控制单元(192)、结束测试控制单元(193)、报警控制单元(194)、LED气尘控制灯(195)、隧道测试坐标定位单元(196)、坐标定位激光灯(197)；所述气尘参数感应输入模块(15)与存储控制系统(16)连接，存储控制系统(16)与数据处理系统(19)连接，气尘参数感应输入模块(15)、存储控制系统(16)、数据处理系统(19)分别与电源模块(17)连接,电源模块(17)为整个系统提供有效电源；其中：

所述气尘参数感应输入模块(15)又包括滤波放大器(151)和A/D转换单元(152)，滤波放大器(151)的信号输入与所述各类气尘传感器的输出连接，滤波放大器(151)的信号输出与A/D转换单元(152)的输入连接；气尘参数感应输入模块(15)的功能是对各类气尘传感器获取的隧道爆破施工复杂环境下，产生的气尘参数进行信号放大、带通滤波、抽样、A/D变换，从而将获取的气尘模拟信号变换成数字信号；

存储控制系统(16)内设气尘参数采集存储模块(161)，气尘参数预设标准模块(162)，信号比较模块(163)，接口A，接口B；气尘参数感应输入模块(15)将获取的数字信号通过接口A输出给存储控制系统(16)内的气尘参数采集存储模块(161)，然后气尘参数采集存储模块(161)将获取的数字信号传输给信号比较模块(163)，信号比较模块(163)将来自气尘参数采集存储模块(161)的实时数字信号与气尘参数预设标准模块(162)内的预设数字信号进行对比，并得到分类的气尘参数对比值；信号比较模块(163)的实现方法为：

将获取的CO、CO₂、NO、NO₂、硫化氢、粉尘等气尘参数电信号视为多电信号样本集，即{x^*(i,j)|i＝1,...n；j＝1,...p}，其中：x^*(i,j)为第i个样本的第j个电信号值；n为样本的个数(样本容量)；p为电信号个数；

对于越大越优的电信号值：

x(i,j)=x*(i,j)-xmin(j)xmax(j)-xmin(j)---(1)]]>对于越小越优的电信号值：

x(i,j)=xmax(j)-x*(i,j)xmax(j)-xmin(j)---(2)]]>

式中，x_max(j)和x_min(i,j)分别为第j个电信号值的最大值和最小值；x(i,j)为电信号值归一化处理后的序列；

将处理后的x(i,j)作为基准值，然后用气尘参数预设标准模块162内的预设值作为限值，进而进行基准值与预设值的对比，基准值需要满足以下公式：

x(i.j)=x*(i,j)-xmin(j)x′(j)-xmin(j)(xmin(j)<x*(i,j)<x′(j))1(x′(j)≤x*(i,j)≤x′′(j))xmax(j)-x*(i,j)xmax(j)-x′′(j)(x′′(j)<x*(i,j)<xmax(j))---(3)]]>

式中，[x'(j),x”(j)]为电信号值的预设标准值范围；

当获取的电信号值属于电信号值的预设标准值范围时，可以认为该电信号值所代表的气尘监测参数符合安全标准；当获取的电信号值大于或小于预设的标准值时，可以认为该电信号值所代表的气尘参数没有符合安全标准；

存储控制系统(16)内的信号比较模块(163)的对比值通过接口B传输给数据处理系统(19)内的DSP芯片(190)，DSP芯片(190)的功能是将信号比较模块(163)的信号进行再处理，形成一个完整、准确的数字信号库，使其具备在人机交互操作时能实现开始测试、结束测试、报警控制、LED气尘控制灯显示、坐标定位等各类指令操作；

DSP芯片(190)的CO浓度、CO₂浓度、NO浓度、NO₂浓度、硫化氢浓度、粉尘浓度等各类气尘参数对比值通过接口C输出给液晶显示单元191，液晶显示单元(191)在工作状态下将会显示CO浓度、CO₂浓度、NO浓度、NO₂浓度、硫化氢浓度、粉尘浓度的对比值；

开始测试控制单元(192)的开始测试指令的输入通过接口D传输给DSP芯片(190)处理后，将开始整个系统的测试工作，并将会在液晶显示单元(191)内显示各类气尘参数的测试对比值；

结束测试控制单元(193)的结束测试指令的输入通过接口E传输给DSP芯片(190)处理后，将结束整个系统的测试工作，此时，液晶显示单元将不显示任何气尘参数值；

DSP芯片(190)通过接口F将CO浓度、CO₂浓度、NO浓度、NO₂浓度、硫化氢浓度、粉尘浓度等超过警戒值的气尘参数值传输给报警控制单元(194)，报警控制单元(194)在接到警戒值指令后将发出声音报警；

DSP芯片(190)通过接口G将CO浓度、CO₂浓度、NO浓度、NO₂浓度、硫化氢浓度、粉尘浓度等超过警戒值的气尘参数值传输给LED气尘控制灯(195)，LED气尘控制灯(195)在接到警戒值指令后将会进行灯光报警；

隧道测试坐标定位单元(196)将获取的测试坐标信号通过接口H传输给DSP芯片(190)，DSP芯片(190)经过处理后在液晶显示单元(191)内显示测试坐标；

DSP芯片分别与所述液晶显示单元(191)、开始测试控制单元(192)、结束测试控制单元(193)、报警控制单元(194)、LED气尘控制灯(195)、隧道测试坐标定位单元(196)连接；

隧道测试坐标定位单元(196)的坐标测试信号通过接口J传输给坐标定位激光灯(197)。