环境参数自动监控系统的设计
智能化环境监测系统的设计与实现
智能化环境监测系统的设计与实现一、智能化环境监测系统的需求分析环境监测的目标是获取各种环境参数，如空气质量、水质、土壤质量、噪声水平等，以便及时发现环境问题并采取相应的措施。
为了实现这一目标，智能化环境监测系统需要具备以下功能：1、多参数监测：能够同时监测多种环境参数，满足不同场景和应用的需求。
2、实时性：能够实时采集和传输数据，以便及时掌握环境变化情况。
3、高精度：测量数据准确可靠，为环境评估和决策提供有力支持。
4、远程监控：通过网络实现远程访问和控制，方便管理人员随时随地了解监测情况。
5、数据分析和处理：能够对大量监测数据进行分析和处理，提取有价值的信息。
二、智能化环境监测系统的总体设计基于上述需求，智能化环境监测系统通常由传感器节点、数据采集与传输模块、数据处理与分析平台以及用户终端等部分组成。
传感器节点负责采集环境参数，如温度、湿度、PM25、CO2 浓度、噪声强度等。
这些传感器应具有高精度、低功耗和稳定性好等特点。
数据采集与传输模块将传感器采集到的数据进行预处理和编码，并通过无线通信技术（如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等）或有线通信技术（如以太网）将数据传输到数据处理与分析平台。
数据处理与分析平台是整个系统的核心，负责接收、存储和处理来自各个传感器节点的数据。
通过运用数据挖掘、机器学习等技术，对数据进行分析和建模，以提取有用的信息和趋势，并生成相应的报告和预警。
用户终端可以是电脑、手机或平板电脑等设备，通过网络访问数据处理与分析平台，获取监测数据和分析结果，实现对环境状况的实时监控和管理。
三、传感器节点的设计传感器节点是智能化环境监测系统的基础，其性能直接影响整个系统的监测效果。
传感器节点通常包括传感器、微控制器、电源管理模块和通信模块等部分。
传感器的选择应根据监测参数的类型和要求来确定。
例如，对于空气质量监测，可以选择 PM25 传感器、CO2 传感器、SO2 传感器等；对于水质监测，可以选择 pH 值传感器、溶解氧传感器、电导率传感器等。
计算机机房环境参数监控报警系统的设计
计算机 机 房环 境 参数 监控 报 警 系统 的 设计
中国农业银行股份有 限公 司淄博分行 刘德 明 石 伟
计算机机 房环境参数监控报 警 度检 测显 示 （ 也可 以多 路 ） ，并 具
烟雾检测报 警使 用专用烟雾检
系统 （ 以下 简称 “ 警 系统 ” 报 ）由 有超 限 （ 上限或下限 ）自动报警功 测探头 ，该探头安装在机房天花板
（ ） 温检 测 显示 报警 １ 室 室 温 检 测 显 示 报 警 设 有 ｌ 温 路
数值 ，一般设定 的温度报警值范 围 路数在 １～ｌ 路不等 。 ０
为下 限 ２ ℃ ，上限 ２ ℃ 。 ０ ７ （ ） ２ 烟雾 检 测报 警 （ ） 面漏 水检 测 报警 ４ 地 地 面 漏 水 检 测 报 警 可 根 据需 要
农 业 银 行 自主 研 制 开 发 ，核 心 器 能 。报 警 装 置 通 过 温 度 检 测 集 成 电 上 ，采 取 吸 顶 安 装 方式 。探 头 用 的 件 采 用 美 国 Ｍｉｒ ｃ ｉ 司 生 产 的 路 对 机 房 温 度 进 行 检 测 ，温 度 信 号 是离 子式烟 雾探 测器成品 ，采用 网 ｃｏ ｈｐ公 ＰＣ１Ｆ ７ 单 片机 ，具有 功 能 齐全 、 Ｉ ６８０
一
、
计 算机 机 房环 境参 数 监
（ ）鼠情检测报警 ３ 鼠情检测报警 利用红外线阻挡
原 理 ，线 路 板 的 两 端 设 有 红 外 线 发
控报警系统的整体结构
换后 ，送 到二位数码 管进行温 度显
示 。 当温度 超 过设 定 的报 警数 值 时 ，
报 警 系 统 包 括 室 温 检 测 显 示报 核心器件发 出报警蜂鸣声 ，向计算 射 和 接 收 管 ，发 射 与 接 收 管 之 间 放
机房环境监控方案
4.建立应急预案，应对突发事件。
七、合规性保障
1.遵守国家相关法律法规，确保监控系统的合法合规性。
2.加强数据安全保护，遵循国家信息安全等级保护要求。
3.建立健全内部审计制度，确保监控系统运行合规。
八、总结
本方案针对机房环境监控的关键环节，提出了全面、细致的监控措施，旨在确保机房环境安全、稳定、高效。通过实施本方案，企业可有效降低故障风险，提高运维效率，为业务系统正常运行提供有力保障。同时，本方案遵循国家相关法律法规，确保监控系统的合法合规性，为企业信息化建设创造良好的环境。
二、监控目标
1.实时监测机房内各项环境参数，如温度、湿度、烟雾、水浸等。
2.实现对机房内关键设备的远程监控，确保设备正常运行。
3.预警并及时发现潜在的环境和设备故障，降低故障风险。
4.提高运维人员工作效率，减少现场巡检频次。
三、监控内容
1.环境参数监控：包括温度、湿度、烟雾、水浸等。
2.设备状态监控：包括电源、UPS、空调、机柜等关键设备。
机房环境监控方案
第1篇
机房环境监控方案
一、引言
随着信息化建设的不断深入，机房已成为企业业务系统正常运行的重要保障。为确保机房内各项设备稳定可靠运行，降低故障风险，提高运维效率，制定一套合理、高效的机房环境监控方案至关重要。本方案将围绕机房环境监控的关键环节，提出具体措施，确保机房环境安全、稳定、高效。
3.软件系统
（1）数据采集软件：负责实时采集传感器和设备状态数据。
（2）数据处理与分析软件：对采集到的数据进行处理、分析，实现预警和报警功能。
（3）展示与报警软件：提供可视化界面，展示监控数据和报警信息。
基于物联网技术的智能家居环境监控系统设计
基于物联网技术的智能家居环境监控系统设计智能家居环境监控系统是利用物联网技术，通过各种传感器和智能设备，对家居环境参数进行监测和控制的一种系统。
该系统可以实时获取室内温度、湿度、光照强度、空气质量等环境参数的数据，并通过云平台实现远程监控和控制。
本文将详细介绍基于物联网技术的智能家居环境监控系统的设计。
一、系统架构智能家居环境监控系统的基本架构包括传感器、控制器、通信模块、云平台和移动应用等组件。
1.传感器：通过温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器等获取室内环境参数数据，并将数据发送到控制器。
2.控制器：负责接收传感器数据，并根据设定的阈值判断室内环境是否达到预设条件，如果环境异常，则会触发相应的控制动作。
3.通信模块：控制器通过通信模块将传感器采集到的数据上传到云平台，以实现远程监控和控制。
4.云平台：接收和存储来自控制器的数据，并提供数据分析、报警、远程操控等功能。
5.移动应用：用户可以通过手机应用程序对智能家居环境进行实时监控和控制。
二、系统功能智能家居环境监控系统具备以下功能：1.环境监测：系统能够实时监测室内的温度、湿度、光照强度、空气质量等环境参数，并将数据上传到云平台。
2.报警功能：当室内环境参数异常时，系统能够及时发出警报通知用户，以便用户可以及时采取相应的措施。
3.定时控制：系统支持用户设定定时开关灯、控制空调温度等功能，用户可以预先设置自己的生活习惯，提高生活便利性。
4.远程监控和控制：用户可以通过手机应用程序随时随地对智能家居环境进行实时监控和控制，即使不在家也能保持对家居环境的控制。
5.数据分析：云平台可以对设备采集到的数据进行分析，帮助用户了解家居环境状况，并提供相应的优化建议。
三、系统实现智能家居环境监控系统的实现需要以下步骤：1.传感器选择：根据需要监测的环境参数选择合适的传感器，如温湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器等。
2.传感器接入：将传感器与控制器进行连接，确保传感器能够准确地采集环境参数数据。
室内环境监测与调控系统设计
室内环境监测与调控系统设计随着人们对舒适室内环境需求的不断提高，室内环境监测与调控系统的设计变得越来越重要。
它不仅可以提供舒适的室内环境，还可以节省能源和降低运营成本。
本文将介绍室内环境监测与调控系统的设计原则、关键组成部分以及其优势。
一、设计原则室内环境监测与调控系统的设计需要遵循以下原则：1. 综合性：设计的系统要能够监测和调控多个环境参数，如温度、湿度、CO2浓度、光照强度等，以提供全面的室内环境信息。
2. 实时性：系统应能够实时监测环境参数，并能够及时调控，以确保室内环境始终保持在理想的水平。
3. 自动化：系统应具备自动调控的能力，通过预设的规则和算法，自动调整室内环境参数，避免人工干预带来的误差和延迟。
4. 可扩展性：系统设计应具备良好的可扩展性，能够方便地添加监测点和调控设备，以适应建筑的不同需求和规模。
二、关键组成部分1. 环境监测设备：室内环境监测设备是系统的核心部分，主要用于采集室内环境参数。
常见的监测设备包括温湿度传感器、CO2传感器、光照传感器等。
这些设备可以通过有线或无线方式与监测系统进行数据传输。
2. 数据采集与传输：为了实现实时监测，系统需要采集传感器所获取的环境数据，并将其传输到监测中心或云端服务器。
数据采集与传输可以通过有线或无线方式进行，例如使用以太网、WiFi或蓝牙等。
3. 数据分析与处理：采集到的环境数据需要进行分析和处理，以便获取有用的信息和趋势。
数据处理可以采用机器学习、人工智能等技术，根据历史数据和预设规则，预测室内环境的变化趋势，并进行相应的调控。
4. 调控设备：根据环境监测数据和分析结果，系统需要控制相关设备进行调控。
例如，调控系统可以自动调整空调温度或湿度，调整室内照明亮度等，以实现舒适的室内环境。
5. 用户界面：为了方便用户使用和了解室内环境情况，系统应提供一个友好的用户界面。
用户可以通过界面查看实时环境数据、设定调控规则和监控系统运行状态等。
分析新建数据中心机房环境监控系统设计要点
分析新建数据中心机房环境监控系统设计要点随着互联网和大数据时代的到来，数据中心的重要性日益凸显。
数据中心作为企业和组织重要的信息基础设施，对其环境监控系统的设计变得尤为重要。
本文将分析新建数据中心机房环境监控系统设计的要点，以期为相关工程设计和实施提供一定的参考和指导。
一、系统整体设计要点1.灵活性与可扩展性在数据中心机房环境监控系统的设计中，首要考虑的是系统的灵活性和可扩展性。
由于数据中心的业务需求会随着时间不断变化，因此设计的系统需要具有一定的灵活性，能够随时应对各种环境变化。
也需要考虑系统的可扩展性，能够方便地进行系统的扩容和升级。
2.高可靠性与稳定性数据中心的环境监控系统是一项关乎大局的重要系统，因此设计时需要考虑其高可靠性和稳定性。
系统在设计时需要考虑多重冗余机制，以及故障自动切换机制，确保系统在任何情况下都能够保持稳定运行。
3.安全性与保密性数据中心机房内存放着大量的重要数据和信息资产，因此在设计环境监控系统时，安全性和保密性是至关重要的。
系统需要考虑对机房内部信息的保护，以及对环境监控数据的保密传输和存储。
1.环境参数监测环境监控系统的首要功能是对机房内部环境参数进行监测。
包括但不限于温度、湿度、气压、烟雾、漏水等参数的监测。
这些参数的监测对于保障数据中心的正常运行至关重要，因此需要确保监测的准确性和及时性。
2.报警与通知系统需要具备相应的报警与通知功能，一旦环境参数超出设定范围，能够及时向相关人员发送报警通知。
例如通过短信、邮件、电话等方式进行报警通知，以确保环境异常时能够第一时间得到响应和处理。
3.远程监控与控制现代数据中心通常需要远程监控和控制功能，方便管理员对机房环境进行远程监控和控制。
环境监控系统需要支持远程访问，并能够实现对环境参数的远程监控和控制。
4.数据存储与分析系统需要具备数据存储和分析功能，能够对环境参数进行历史数据的存储和分析。
这有助于管理员对环境参数的变化进行分析和预测，为环境管理决策提供数据支持。
基于物联网技术的智能环境监测系统设计
基于物联网技术的智能环境监测系统设计智能环境监测系统设计与物联网技术随着技术的不断发展和进步，物联网技术在各个领域都得到了广泛应用，其中之一就是智能环境监测系统。
本文将讨论如何基于物联网技术设计智能环境监测系统，以实现对环境参数的实时监测和数据收集，提高环境质量与安全性。
一、介绍智能环境监测系统智能环境监测系统是利用物联网技术，通过无线传感器网络连接各个传感器节点，将环境中的各种参数信息实时传输到数据处理中心，实现对环境质量和安全性的监测与控制。
二、物联网技术在智能环境监测系统中的应用1. 传感器技术：物联网智能环境监测系统的核心是传感器技术。
传感器可以实时感知环境中的温度、湿度、气体浓度、光照强度等参数，并将这些参数转化为电信号进行传输。
2. 无线通信技术：物联网环境监测系统采用无线通信技术，将传感器节点连接到云端服务器或数据处理中心。
无线通信技术可以实时传输环境参数数据，同时具备远程监控和控制的能力。
3. 云计算技术：物联网环境监测系统通过云计算技术对大量传感器节点产生的数据进行处理与存储。
云计算技术提供了强大的数据处理和存储能力，提高了系统的可扩展性和数据处理效率。
4. 数据分析与挖掘技术：物联网智能环境监测系统收集到大量的环境数据，通过数据分析与挖掘技术，可以发现环境数据中的一些规律、趋势和异常情况，进行环境质量和安全性的评估与预测。
三、智能环境监测系统设计要点1. 硬件设计：根据需要监测的环境参数，选择适合的传感器，并安装在需要监测的区域。
传感器通过无线通信模块与数据处理中心进行远程数据传输。
2. 网络架构设计：利用无线传感器网络，将各个传感器节点连接到数据处理中心。
采用分布式的架构设计，提高系统的可靠性和扩展性。
3. 数据处理与存储：利用云计算技术对大量传感器节点生成的数据进行处理与存储。
数据处理可以包括数据清洗、聚合、压缩等操作，以降低数据传输的带宽需求。
同时，云计算技术提供了强大的存储能力，能够存储大量的环境数据。
环境监控系统方案
环境监控系统方案一、概述环境监控系统是指利用传感器和数据采集设备，对特定地点或区域内的环境参数进行实时监测和数据记录，通过数据分析和报警机制，实现对环境状况的监控与管理。
本文将介绍一个基于先进技术的环境监控系统方案，该方案具有高精度、实时性和可扩展性，可广泛应用于工业、商业等领域。
二、系统架构该环境监控系统方案的总体架构如下所示：1. 传感器：通过布置在各个监测点的传感器，实时采集环境参数数据，如温度、湿度、气体浓度等。
2. 数据采集设备：将传感器采集到的数据进行处理，转换为数字信号，并传输给数据处理中心。
3. 数据处理中心：接收来自各个数据采集设备的数据，并通过数据分析算法对数据进行处理和分析。
同时，对数据进行存储和管理，以便后续查询和分析。
4. Web端/APP：提供用户界面，用户可以通过Web端或APP查看实时的环境参数数据、历史数据曲线图、报警信息等，并进行远程监控和控制。
5. 报警机制：当环境参数超出设定的阈值时，系统将自动发出报警，同时将报警信息通过短信或电话通知相关人员，以便及时采取措施。
三、关键技术1. 传感器选择：针对不同的环境参数，选择合适的传感器进行监测。
例如，温度传感器、湿度传感器、气体传感器等。
2. 数据采集设备：采用先进的数据采集设备，能够实现高精度、高速率的数据采集，并对传感器采集到的模拟信号进行数字化处理。
3. 数据处理和存储：采用先进的数据处理算法，对采集到的数据进行实时处理和分析。
同时，建立数据库系统，对数据进行存储和管理，以支持后续的查询和分析。
4. 数据传输和通信：采用稳定可靠的通信方式，例如以太网、无线传输等，实现数据传输和设备之间的通信。
5. 用户界面设计：在Web端和APP上设计用户友好的界面，提供直观易用的功能，方便用户查看环境参数数据和进行远程控制。
四、系统特点1. 高精度：采用先进的传感器和数据处理算法，实现高精度的环境参数监测，并将数据精确到小数点后几位。
鸡舍环境智能监控系统设计
鸡舍环境智能监控系统设计鸡舍环境智能监控系统设计在现代养殖业中，对动物生长环境的监控和管理至关重要。
特别是在鸡舍管理中，环境条件的优化对鸡的生长发育和生产性能具有重大影响。
因此，设计一种智能监控系统来实时监测和控制鸡舍环境，对于提高养殖效率和质量具有重大意义。
一、系统设计目标鸡舍环境智能监控系统的设计目标是通过集成的传感器网络和控制机制，实现对鸡舍环境的实时监测和精准控制。
具体目标包括：1、实时监测鸡舍内的温度、湿度、空气质量等环境参数；2、自动调节环境参数，以适应鸡的生长需求；3、异常情况的及时报警，确保第一时间采取应对措施；4、系统的节能和环保设计，降低运行成本。
二、系统架构鸡舍环境智能监控系统采用分层架构，包括数据采集层、数据处理层和应用层。
1、数据采集层：通过部署在鸡舍内的传感器节点，实时采集环境参数，如温度、湿度、二氧化碳浓度、氨气浓度等。
2、数据处理层：对采集到的数据进行处理和分析，根据预设的阈值或算法对环境状态进行评估。
同时，根据评估结果生成控制指令，通过执行机构对环境进行调节。
3、应用层：为用户提供可视化界面，展示环境参数、报警信息和控制策略。
用户可以通过界面进行参数设置、报警阈值设定等操作。
三、关键技术1、传感器技术：选择高性能、高稳定性的传感器，实现对环境参数的准确测量。
2、通信技术：采用无线通信技术，实现传感器节点和主控节点之间的数据传输。
3、嵌入式技术：在处理层和控制层，采用嵌入式系统，实现系统的实时性和稳定性。
4、人工智能技术：通过机器学习算法，对环境参数和鸡的生长性能进行关联分析，优化控制策略。
四、系统功能1、环境参数监测：系统能够实时监测鸡舍内的环境参数，包括温度、湿度、空气质量等。
2、自动控制：系统能够根据环境参数自动调节环境，如启动通风设备、调节加热器等。
3、报警功能：系统能够设定报警阈值，当环境参数超出正常范围时，系统会发出警报，通知用户。
4、数据存储和分析：系统能够存储和分析历史数据，为优化管理提供参考。
大数据环境下的实时监控系统设计
大数据环境下的实时监控系统设计在当今数字化时代，数据量呈爆炸式增长，大数据已成为各个领域不可或缺的一部分。
随着业务的日益复杂和对实时性要求的不断提高，设计一个高效、可靠的实时监控系统变得至关重要。
本文将详细探讨大数据环境下的实时监控系统设计，包括系统的架构、数据采集与处理、存储与管理、分析与可视化以及性能优化等方面。
一、系统架构一个典型的大数据实时监控系统架构通常包括数据采集层、数据传输层、数据存储层、数据处理层和数据展示层。
数据采集层负责从各种数据源收集数据，这些数据源可以包括服务器、应用程序、网络设备、传感器等。
采集的方式多种多样，如日志文件收集、API 调用、SNMP 协议等。
数据传输层将采集到的数据快速、可靠地传输到数据存储层。
常见的传输技术有 Kafka 等消息队列，它们能够有效地处理高并发的数据写入，并保证数据的顺序和不丢失。
数据存储层用于存储大量的监控数据。
传统的关系型数据库在处理大规模数据时可能会遇到性能瓶颈，因此通常会选择分布式数据存储系统，如 HBase、Cassandra 等，这些系统能够提供高扩展性和高可用性。
数据处理层对存储的数据进行实时计算和分析。
常见的处理框架有Spark Streaming、Flink 等，它们能够快速处理流式数据，并提取有价值的信息。
数据展示层将处理后的结果以直观的方式呈现给用户，如仪表盘、报表、图表等，帮助用户快速了解系统的运行状态和趋势。
二、数据采集与处理（一）数据采集在大数据环境下，数据采集需要考虑高并发、大容量和多样性。
为了确保数据的完整性和准确性，需要对采集的数据源进行配置和管理，定义采集的频率、格式和内容。
同时，还需要对采集的数据进行初步的清洗和过滤，去除无效或重复的数据。
（二）数据处理实时数据处理是监控系统的核心功能之一。
在处理过程中，需要对数据进行实时计算、聚合、关联等操作，以提取关键指标和异常信息。
例如，计算服务器的 CPU 利用率、内存使用率、网络流量等指标，并与预设的阈值进行比较，及时发现异常情况。
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毕业论文（设计）环境参数自动监控系统的设计指导老师：班级：系（部）：专业：答辩时间：摘要为满足矿井安全生产要求，介绍了一种以AT89C51 单片机为主控器，通过对系统软硬件、检测电路以及主程序的设计，由检测电路对环境空气的温度、湿度及有毒易燃气体的浓度等进行检测的监控系统。
矿井温度智能控制系统采用温度传感器DS18B20 和湿度传感器HM1500对矿井环境进行高精度检测，采用北京东方吉华科技有限公司的2M007 和 2M002 系列传感器测量气体浓度。
利用AT89C51单片机对温度及湿度进行智能控制。
该系统配合外围电路能实现对上述环境指标的控制并存储相关数据与上位PC机通信，它采用硬件抗干扰和软件抗干扰技术，以确保整个系统工作的准确性。
关键词单片机；环境参数；矿井；串行通信；AbstractIn order to meet the needs of mine produce safety, a kind of intelligent mine ambient monitoring and control system based on A T89C51 is introduced.Detected by the system hardware, software and circuit design. The system adopt s temperature sensor DS18B20 humidity sensor HM1500 to carry out high accuracy detecting on shaft environment. AT89C51 monolithic machine is used to carry out the intelligent control on the temper adity and humidity. This system can detect the temperature of ambient of mine, the density of poisonous inflammable gas combined external circuit With its function part, this system can change above- mentioned elements.Key wordsMicrocontroller；environmental parameter；shaft；serial communication；目录绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2基本功能 (1)2 方案的设计 (1)2.1温度传感器的选择 (1)2.2湿度传感器的选择 (1)2.3气体传感器的选择 (1)3 系统组成及工作原理 (2)4 系统整体设计 (2)4.1系统硬件设计 (2)4.1.1主控模块 (2)4.1.2 外围电路 (3)4.1.3传感电路 (3)4.2检测电路 (4)4.2.1温度检测电路 (4)4.2.2气体与湿度检测电路 (5)4.3 软件设计 (5)4.3.1 初始化模块 (6)4.3.2 控制模块 (6)4.3.3 显示模块 (6)5程序设计 (7)5.1 主程序设计 (7)5.2 RS232 通信子程序 (8)5.3 上位PC机软件设计 (10)6 抗干扰设计 (10)7键盘控制与数据显示 (11)结论 (12)致谢............................................................................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献. (12)绪论1.1选题背景为防止煤矿灾害发生，矿井内的温湿度和有害气体是防治矿井火灾的重要因素。
通常当煤矿井下环境温度达到一定条件时就促进煤的氧化，可能引起煤的自燃或瓦斯燃烧而形成火灾。
为了安全生产。
因此，需要对矿井温湿度和有害气体浓度进行实时的监测，就目前煤矿系统而言，主要利用传感器对其主要参数进行监测,并将结果送到监测中心。
.1.2基本功能（1）实现对矿下温湿度和氧气、甲烷气等有毒有害气体的浓度参数进行采集处理、存储、显示及报警功能。
（2）可与上位机进行串行通讯并能将环境空气的详细历史资料存储在EEPROM中备查。
（3）实现对矿井有人作业环境取排风温度进行连续、间歇检测; 对无人作业环境下系统自动定时运行、非正常断电后系统开机等记忆功能。
2 方案的设计当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号的输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。
对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。
传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。
工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。
2.1温度传感器的选择系统采用DS18B20 数字温度传感器测量井下温度。
在温度数据的处理上用的方法可达到0.4 ℃的温度精确度。
2.2湿度传感器的选择系统采用电压输出式集成湿度传感器HM1500测量井下湿度。
该传感器采用获得专利的湿敏电容HS1101 设计制造，带防护棒式封［1］，装有 3 根引线:蓝色线接电源正极，白色线接地，黄色线接输出。
其主要参数：湿度测量范围为5% ~ 99% (相对湿度) ；相对湿度精度为3% ；工作温度为- 30~ 60℃；工作湿度范围为0~ 100%(相对湿度)。
2.3气体传感器的选择系统采用北京东方吉华科技有限公司的2M007 和 2M002 系列传感器测量气体浓度。
2M007 对甲烷、天然气、液化石油气等有很高的灵敏度,具有良好的重复性和长期的稳定性。
2M002对CO 有很高的灵敏度, 具有良好的重复性和长期的稳定性,又有很强的抗干扰能力,且功耗低。
3 系统组成及工作原理该系统由硬件和软件两大部分。
硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换、各种信息的显示等，软件部分主要完成信号的处理及控制功能等。
其工作原理是通过AT89C51单片机一次查询各传感器的输出信号，然后对输入信号进行相应处理后, 再通过显示模块输出，同时还可输出各种报警信号和控制信号。
传感器采集到的气体和湿度信号都是电压信号，系统采用TLC2543 A/ D转换器将这些电压信号转换为对应的气体浓度和湿度值。
TLC2543 是TI 公司的具有11 个通道的12 位逐次逼近串行A/ D转换器,采样速率快,采样和保持由片内采样保持电路自动完成。
器件的转换器结合外部输入的差分高阻抗基准电压, TLC2543 具有简化比率转换刻度、模拟电路、逻辑电路以及隔离电源噪声的特点。
图 1 给出系统原理框图。
图 1 系统原理框图4 系统整体设计4.1系统硬件设计4.1.1主控模块系统采用AT89C51 单片机, 它带有 4 KB 闪速式存储器、128 B内存, 最大工作频率为24 MHz。
同时具有32 条输入输出线, 16 位定时/计数器, 5 个中断源, 1 个串行口［2］。
4.1.2 外围电路采用Atmel 公司的AT89C51, 该器件具有128 Kb 的EEPROM, 可写入10 万次, 保持40 年数据。
该系统扩展了一片EPROM2754, 接口器件采用一片8279, 两片8155; 两片A/D 转换器选用TLC2543, 在对12 个通道进行扫描检测时, 还将模拟量转换成数字量。
MAX232 是一款带±15 kV静电保护, +5 V 单电源供电的RS232 收发器。
显示模块采用44780 驱动的LCD, HD44780(KS0062)是用低功耗CMOS 技术制造的大规模点阵LCD控制器(兼带驱动器) 和 4 bit/8bit 微处理器相连, 它能使点阵LCD显示大小写英文字母、数字和符号等信息, 同时有较强的通用性, 使用方便, 能使用户仅用少量的元件组成一个完整的点阵LCD系统, 根据送入的相关数据和指令就能实现所需的显示。
HD44780 显示模块有8 条数据线, 3 条控制线, 可与微处理器或微控制器相连, 通过送入数据和指令, 可使模块正常工作。
4.1.3传感电路该电路包含3 个检测电路, 分别用于对温度、湿度、氨气或甲烷等有毒易燃气体浓度的测量。
在测量甲烷时选用2M007型甲烷传感器作为检测元件，传感器吸附甲烷气体使其阻值发生改变，即将浓度信号转换为所对应的电阻值。
在测量氨气时，选用定电位电解式传感器，即湿式电化学气体传感器,通过测定气体在某个确定电位电解时产生的电流来测量气体浓度。
传感器输出标准的4~20 mA信号。
为满足后续电路需要, 采用两个运算放大器组成I/V 转换电路, 再将所对应的电阻值转换为相对应的电压值。
采用AD620 作为信号放大电路, 有效抑制输入信号间的共模干扰和串模干扰。
图 2 给出了AD620 与后继放大电路原理图。
图2 AD620 与后继放大电路原理图通过A/D 转换器由CPU 处理获得测量结果及控制信号, 执行部分由交流接触器直接控制排风电机, 当某一通道的中间继电器闭合时，启动排风电机并且报警。
当井下瓦斯浓度过高，可能产生爆炸，或者浓度过高，威胁井下操作人员生命安全时，系统将及时报警或预警。
报警电路主要是蜂鸣器或警报器等。
该系统采用增量式PID算法, 当实测值与系统给定值之差大于零时启动排风电机, 从而控制有害气体浓度。
其算法公式为:△Ui=Ui- Ui- 1=P(△ei+Iei+D△2ei) (1)式中: P 为比例系数; I 为积分积分系数; D为微分系数。
ei=本次实测值-给定值：△ei=ei- ei- 1;△2ei=( ei- ei- 1) - ( ei- 1- ei- 2)。
输出控制变量表达式为:△Ui=Ui- 1-△U1 (2)4.2检测电路4.2.1温度检测电路在组网以前,必须先对单个DS18B20 进行读系列号操作, 每个不同的DS18B20 都有唯一的64 位系列号。
将读出的系列号保存在一个二维数组内,测量温度时,把所有读取了编码的DS18B20 挂在总线上［3］。
具体的电路如图3 所示。
图 3 温度测量电路图4.2.2气体与湿度检测电路传感器采集到的气体和湿度信号都是电压信号,系统采用TLC2543 A/ D转换器将这些电压信号转换为对应的气体浓度和湿度值。