基于单片机的井下瓦斯监控系统设计word格式.docVIP

目 录 第1章 绪论 1 1.1 煤矿气体监测系统概述 1 1.2 煤矿气体监测系统的国内外发展状况 1 1.3 本课题的研究意义 2 1.4 本课题的主要工作内容 3 第2章 煤矿瓦斯监测系统设计的特殊要求及设计原理 4 2.1 系统设计要求 4 2.1.1 技术指标要求 4 2.1.2 隔爆仪表设计要求 4 2.1.3 系统的功能 5 2.2 设计原理 5 2.2.1 气体传感器的选择 5 2.2.2 单片机型号的选择 6 第3章 煤矿瓦斯监测系统的硬件设计 9 3.1 系统原理框图 9 3.2系统硬件设计 9 3.2.1系统电源 10 3.2.2 气体传感器 11 3.2.3 A/D转换器芯片ADC0809的原理及应用 13 3.2.4 HD7279A显示电路 15 3.2.5 看门狗硬件电路 17 3.2.6 PTR2000无线通信传感系统 18 3.2.7 按键电路设计 22 第4章 煤矿瓦斯监测系统的软件设计 24 4.1下位机软件设计 24 4.1.1 A/D转换程序流程图 25 4.1.2 键盘转换程序 26 4.2 上位机软件设计 27 4.2.1 设计概述 27 4.2.2 RS-232多地址通讯设计 28 4.2.3 上位PC机通讯程序设计 30 4.2.4 PC机通讯程序清单 31 4.2.5 VB可视化界面设计 33 第四章 总结与展望 35 4.1研究工作总结 35 4.2研究工作展望 35 致谢 36 参考文献 37 附录A 电路原理图 38 第1章 绪 论 煤矿中含有大量的甲烷(CH4)等易燃易爆气体，发生事故后会造成巨大的经济损失，危及矿工的生命。随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸，安全隐患越来越多。瓦斯事故特别是重、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高。如果不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤其重要，对易燃易爆混合气体监测系统的研究和开发也成为人们一直关注的问题。 1.1 煤矿气体监测系统概述 煤矿气体监测系统是能够监测矿井环境中瓦斯气体的浓度，具有报警功能并能实现数据远传至地面监控室PC的系统。本课题中完整的煤矿气体监测系统山以下五个部分组成: (l)气体传感器:能感知环境中甲烷气体及其浓度的一种敏感元件，它能将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号； (2)显示单元:根据测量信号，由单片机将待显示数据按相应方式进行数据传输给显示处理模块显示于仪表； (3)声光报警单元:当监测气体浓度超出设定报警值时，发出声光报警； (4)时通讯单元:将采集数据通过无线传送通讯方式进行数据通信； (5)数据采集分析软件:运用VB编写串口通讯软件，实现气体数据的采集、分析及保存煤矿气体监测系统其他的技术参数还有存储数据性能、传输数据性能、使用寿命与可靠性等。 1.2 煤矿气体监测系统的国内外发展状况 伴随气体传感器的发展，气体监测仪器不断更新。其类型根据监测对象可分为可燃性气体监测仪、毒性气体监测仪和氧气监测仪等；从仪器结构和方法上分为袖珍式、便携式和固定式。袖珍式仪器的采样方法为扩散式，用于在危险环境中的工作人员随身携带:便携式仪器用泵吸式采样，用于监测人员定期安检；固定式仪器用于煤矿井下固定地点气体监测。 世界各国也均有煤矿瓦斯气体监测的系统，如波兰的DAN640O、法国的TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等，其中全矿井综合监测控制系统有代表性的产品有美国MSA公司生产的系统，德国BEBRO公司的PROMOS系统。但是这两种系统只是基于井下监测，并无数据上传，不能实现智能化监控。 我国监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国英国和美国等引进了一批安全监测系统，装备了部分煤矿；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学研究所研制出KJ2、KJ4、KJS、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92、KJ95、KJ101等煤矿有害气体监测系统，在我国煤矿己有大量使用，但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式，将气体浓度转化为脉冲量，易受矿井下强电磁设备干扰，造成监测结果不准确，易出现误报警等现象。 1.3 本课题的研究意义 我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。虽然通过煤炭生产、加工和利用等各个环节，提供了相当多的就业机会，但每个环节却同时带来了环境污染、安全等一系列的问题。其中之一便是有害气体影响，包括CH4，CO，SO2等。后两种气体含量少，且SO2易溶于