基于单片机的煤矿瓦斯浓度监控系统
基于单片机的矿井瓦斯浓度监测系统的研究_朱高中
图3
恒温控制信号采样电路
文中没有采用惠更斯电桥的方法来获取瓦斯浓度， 对催化 通过运放集成块对电压信号进 元件反应时产生的不平衡电压， 共模信号的抑制能力增强了， 由于黑元件上催化燃烧 行处理， 产生的电压只有 mV 级， 在 U o1 输出端加入了同相比例运算电 路， 对前面输出的电压进行放大， 以方便信号电压的比较 。 当 有瓦斯气体时， 在黑元件上发生催化燃烧， 黑元件温度上升， 其
基金项目： 陕西省教育厅自然科学专项（ 2010JK533 ） ； 渭南师范学院研究 生专项（ 09YKZ017 ） 收稿日期： 2011 － 10 － 07 收修改稿日期： 2012 － 08 － 21
度升高时， 通过闭环反馈电路， 使工作电流相应减少， 以保持催 化元件的温度不变， 利用电流的减少量和瓦斯含量间的对应关 系， 实现瓦斯浓度的检测。 载体催化元件的静态热平衡方程是：
度是否超过设定植， 如果超过则发出声光报警， 并且通过控制 使瓦斯浓度降低到设定值以下， 有效防止 执行部件进行调节， 和避免了瓦斯爆炸， 保证井下工人作业环境的安全 。 参考文献：
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基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计
XXXX大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计指导教师：职称:职称:20**年12月5日设计题目基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计姓名班级答辩小组成员（职称）：说明书主要内容：（小摘要）1：目前我国煤矿的安全事故频频发生，其原因是多方面的，但井下安全监测手段落后是其中的一个主要原因。
这篇文章就是针对导致矿难频发的瓦斯浓度进行监控而设计的。
2：针对瓦斯的特点，设计出同时监测高低浓度的瓦斯系统，全天候不间断的对井下瓦斯浓度进行监测。
3：采用声光报警系统，一旦瓦斯超标，系统立即提醒正在井下作业的工人紧急撤离，避免人员伤亡，并且还运用红外遥控系统来进行远程监控。
4：这种智能传感器采用闭环控制来确保采样的平稳。
5：该传感器以AT87C552单片机为核心，实现对瓦斯的检测、报警和控制。
适合各类煤矿瓦斯的监控，可以大大降低煤矿事故的发生，降低企业成本，提高煤炭开采率。
评定成绩：答辩小组组长：年月日目次引言 (1)1 文献综述 (3)1.1 关于瓦斯 (3)1.1.1 矿井瓦斯监控技术 (3)1.2 系统原理介绍 (4)2 总体设计方案 (5)2.1 硬件电路介绍 (5)2.1.1 恒温控制信号取样电路 (6)2.1.2 锯齿波发生电路 (7)2.1.3 电压比较电路 (9)2.1.4 脉冲电压稳幅电路 (9)2.1.5 声光报警电路 (10)3 具体实施方案 (12)3.1 CPU模块设计- AT89S8252 单片机的结构及原理简介 (12)3.2 智能瓦斯传感器的设计 (12)3.3智能监控系统下位机的软件框架 (14)3.4 LCD显示器 (18)3.5 PID控制 (20)PID控制实现 (21)3.6 软件流程图 (24)总结 (26)参考文献 (26)引言在我国煤矿安全事故中, 瓦斯爆炸造成的伤亡人数占所有重大事故伤亡人数的70 % 以上, 成为实现安全生产的最大障碍, 及时准确地检测瓦斯含量, 在安全生产中具有重要意义。
基于STM32F103单片机的远程无线瓦斯浓度监测系统
1引言随着科技的快速发展，煤矿资源已成为我们生活必不可少的部分。
然而在开采煤矿资源时，煤矿瓦斯浓度、水、火等灾难事故时有发生，尤其是瓦斯爆炸、瓦斯中毒等事件，已成为我国煤矿生产安全的第一大祸首。
这不仅造成较大的经济损失和社会影响，而且也会给煤矿生产带来灾难性的破坏和严重威胁着人员的安全。
为了进一步满足我国煤矿生产的需要，设计一种稳定、精确、可实时监测和无线数据传输的瓦斯浓度测量仪是不可少的。
显然，与传统的有线传输测量系统相比，无论是在覆盖范围、运行成本和系统维护，还是监测煤矿瓦斯浓度的实时性和精确性上，采用STM32F103单片机控制和GPRS DTU 的远程无线传输系统都具有更大的优势。
该系统由STM32F103单片机控制的瓦斯浓度测量仪外接GPRS DTU ，利用TCP/IP 协议进行无线传输，将所测得瓦斯浓度发送到地面监控中心，远程实时监测各个节点的瓦斯浓度，有效降低了瓦斯爆炸事故发生的风险。
2系统的总体设计监测系统主要由瓦斯浓度测量仪节点和网络监控中心两个部分组成，其总体的设计框图如图1所示。
该系统包括STM32F103微处理器、MQ-4气体传感器、低通滤波电路、A/D 转换电路、报警电路和GPRS DTU 模块等组成，如图2所示。
其工作原理如下：（1）由气体传感器实时获得井下瓦斯浓度数据，通过低通滤波电路过滤掉所采集数据中的高频噪音,然后通过A/D 转换将电信号转化为数字信号，最后用放大电路将该信号放大后送到STM32F103主控器中。
（2）由主控器内部对输入的瓦斯信号进行处理、加工和分析等，然后将结果与预设值进行比较，判断是否发生声光报警。
（3）将生成的报警信号和瓦斯浓度通过GPRS DTU ，利用其内部的TCP/IP 协议，以无线传输的方式发送到监控中心。
（4）从监控中心实时监测各井下的瓦斯浓度。
图1总体设计框图基于STM32F103单片机的远程无线瓦斯浓度监测系统王沛雪张水利崔佳萌任卓李江闫子瑜张波（延安大学物理与电子信息学院，陕西延安716000）摘要：针对传统瓦斯浓度监测系统的不足，设计了一种基于STM 32F 103单片机的远程无线瓦斯浓度监测系统。
基于单片机的井下瓦斯监控系统的硬件设计
单片机原理及应用课程设计设计题目：基于单片机的井下瓦斯监控系统的硬件设计姓名**学号20**院系物理与电子工程学院专业电子信息科学与技术年级**级指导教师**2020年5月5日目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1 设计目的和意义 (2)1.2国内外气体检测监控系统研究现状 (2)1.3 主要的研究内容 (3)第2章开发系统的硬件部分设计 (3)2.1 主控单元的设计 (4)2.1.1 AT89C51的简单介绍 (4)2.2 采样单元的设计 (5)2.3 单片机控制单元的设计 (8)2.3.1 按键电路 (8)2.3.2 显示电路 (8)2.4 调节执行单元的设计 (10)2.5 电源模块的设计 (11)2.6 报警单元的设计 (11)第3章系统调试运行及分析 (12)3.1 系统调试方法 (12)3.2 系统仿真结果及分析 (13)第4章总结 (14)参考文献 (15)附录 (16)致谢 (17)单片机原理及应用课程设计摘要本文概述了瓦斯监控器的现状及其基本原理，主要论述了利用单片机实现瓦斯监控器的设计与实现方法。
瓦斯监控器是一种采用单片机控制的智能化仪表，为了满足煤矿井下使用携带方便、安全可靠等要求，在设计上作了如下的必要的考虑：考虑到小型化仪表的结构，以及今后改进的方便，我们将单片机进行了模块化处理。
系统的各个模块都由它控制完成。
本文针对目前情况设计一种井下便携式瓦斯监控器，当瓦斯气体浓度接近危险值时，自动发出报警，提醒井下人员立刻离开。
该设备同时还具备灵敏度调节和检测强度调节开关，有简单、方便、准确、实用等特点。
关键词：瓦斯浓度检测器；AT89C51；器敏电阻；传感器。
基于STM32F373高灵敏多控制煤矿瓦斯控制器设计
基于STM32F373高灵敏多控制煤矿瓦斯控制器设计煤矿瓦斯是地下煤矿在开采过程中产生的一种可燃气体，对矿井的安全生产造成严重的威胁。
为了有效控制瓦斯的生成和爆炸危险，需要设计一种高灵敏多控制的煤矿瓦斯控制器。
本文将基于STM32F373单片机实现这一设计。
首先，煤矿瓦斯控制器需要能够高灵敏地监测煤矿中的瓦斯浓度。
为了实现这一功能，我们可以使用高精度的气体传感器，如MQ-4瓦斯传感器。
该传感器可以实时监测瓦斯浓度，并将测量值转换为模拟信号。
为了将其与STM32F373单片机连接起来，我们可以使用模数转换模块（ADC）来将模拟信号转换为数字信号，并使用SPI接口进行数据传输。
其次，煤矿瓦斯控制器需要根据瓦斯浓度的变化做出相应的控制决策。
这需要一个智能控制算法来实现。
我们可以使用模糊控制算法，该算法可以根据模糊规则和经验知识来推断出合适的控制策略。
通过设置不同的模糊规则和隶属函数，可以使煤矿瓦斯控制器在不同的情况下产生不同的控制响应。
通过在STM32F373单片机中实现这个模糊控制算法，可以实现自动控制煤矿瓦斯浓度的功能。
另外，煤矿瓦斯控制器还需要具备多控制功能，在不同的情况下可以实现不同的控制策略。
例如，在瓦斯浓度超过一定阈值时，可以通过控制风机排出瓦斯，以降低瓦斯浓度；当瓦斯浓度低于一定阈值时，可以停止排瓦斯，以节约能源。
此外，还可以通过控制矿机停止工作来防止火花引发瓦斯爆炸。
通过在STM32F373单片机中实现这些控制功能的代码，可以实现多控制的煤矿瓦斯控制器。
最后，为了确保煤矿瓦斯控制器的可靠性和稳定性，需要进行系统故障的检测和处理。
使用STM32F373单片机的看门狗定时器功能，可以监测系统是否正常运行。
如果系统出现故障，例如传感器损坏或通信故障，可以通过编写相应的异常处理代码来处理这些故障，并及时向操作员报警，以确保煤矿瓦斯控制器的稳定运行。
综上所述，基于STM32F373高灵敏多控制煤矿瓦斯控制器的设计能够实现高灵敏度的瓦斯浓度监测、智能控制算法、多控制功能和系统故障检测等功能，可以有效预防矿井事故的发生，保障矿井的安全生产。
基于单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制
基于单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制
章宇东;郑文兴;王君
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2013(0)15
【摘要】本设计以单片机AT89S52为核心设计硬件电路，其中传感器采用MQ-2气体传感器进行气体浓度的检测，该传感器可以实现气体浓度的精确检测。
通过按键设置气体浓度的报警值，当外界气体浓度高于设置的浓度时，蜂鸣器会发出报警信号，得以实现瓦斯气体浓度的监测。
瓦斯浓度的历史值可以通过按键查询，能够记录最大浓度与最小的浓度值。
使用按键完成外部命令的输入，实现了浓度上限的设定与记录的查询。
LCD显示浓度的极限报警值及气体的实时浓度，报警功能可通过报警系统实现。
整个系统的硬件电路及软件设计合理并且性能安全可靠。
【总页数】1页(P17-17)
【作者】章宇东;郑文兴;王君
【作者单位】合肥工业大学安徽合肥 230009;合肥工业大学安徽合肥 230009;合肥工业大学安徽合肥 230009
【正文语种】中文
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1.基于AT89S52单片机瓦斯监测系统设计 [J], 剧仲栋
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4.基于STM32F103单片机的远程无线瓦斯浓度监测系统 [J], 王沛雪;张水利;崔佳
萌;任卓;李江;闫子瑜;张波
5.煤矿瓦斯抽放泵站单片机监测系统 [J], 尤福
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基于单片机的矿井安全监测系统设计
204基于单片机的矿井安全监测系统设计黄耀雄（西北民族大学，甘肃兰州730124）摘要：为了保障煤矿安全生产，减少煤矿瓦斯爆炸事故的发生，文章设计了一款基于AT89C51单片机的矿井安全监测系统。
本系统通过传感器对当前矿井内的甲烷浓度、烟雾浓度、温度、湿度等环境中的数据进行采集，将采集到的数据经过单片机处理后，传送到LCD1604显示屏上进行显示。
当通过按键模块给单片机下达数据传输指令时，可以将当前采集到的甲烷浓度、烟雾浓度、温度、湿度通过单片机串行口传输给上位机；当监测到当前采集到的数据大于设定的上限时，会触发声光警报，以实现对矿井的安全监测。
关键词：单片机；安全监测；煤矿；传感器中图分类号：TP311文献标识码：B 文章编号：2096-9759（2023）07-0204-030引言随着经济的发展，我国煤炭产量也在逐年增加，2022年全国煤炭总产量约44.5亿吨，同比增长8%，全年实现增产煤炭3.2亿吨[1]。
煤矿开采作为高危行业，在其开采过程中会产生大量的甲烷和一氧化碳等易燃易爆气体。
据《煤矿安全规程》规定，在采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m 3的空间内积聚的甲烷浓度达到2.0%时，附近20m 内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。
当采掘工作面温度超过26℃，机电室温超过30℃，应立即停止工作、撤离人员[2]。
为了防止瓦斯浓度超过安全标准，减少煤矿瓦斯事故的发生，因此现代化煤矿需要一套安全的监测系统。
1系统总体设计该安全监测系统使用了以AT89C51为内核的主控芯片，由瓦斯传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、A/D 转换模块、声光警报等部分组成一套完整的矿井安全监测系统，其系统总体思路框图如图1所示：图1系统总体思路框图2系统硬件电路设计2.1单片机最小系统用最少的元件组成的可供单片机工作的系统称为单片机最小系统。
本文设计的系统由晶振电路、复位电路和51单片机三者构成单片机的最小系统，其电路图如图2所示。
基于单片机的矿井瓦斯检测报警系统
煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.31No.12 Dec.2010第31卷第12期2010年12月深度、卸载高度、装载高度、矿井年生产能力、钢丝绳公称抗拉强度、提升机类型、缠绕方式、钢丝绳缠绕层数等参数可以实现主井提升箕斗、钢丝绳、提升机和天轮等设备的选型计算，通过对话框的形式输入相关参数可以快速、正确地实现设备选型功能；（3）副井提升设备选型模块该模块根据井筒深度、卸载高度、装载高度、矿井年生产能力、钢丝绳公称抗拉强度、提升机类型、缠绕方式、钢丝绳缠绕层数等参数可以实现副井提升罐笼、钢丝绳、提升机和天轮等设备的选型计算、并进行快速、正确的设备选型；（4）通风设备选型模块该模块可以进行采煤工作面、硐室、掘进工作面等需风量的计算，根据井下生产空间的需风量及巷道断面尺寸可以实现矿井风量、风阻的快速计算。
根据通风容易时期和困难时期的通风阻力、风压，结合风机特性曲线数据库快速确定风机工况点，完成风机型号的选择；（5）排水设备选型模块该模块根据矿井正常涌水量、最大常涌水量、井筒深度等参数可以快速提供符合条件的水泵型号，根据流速、许用应力、管路压力等参数可以进行管路选型并确定快速准确的工况点。
根据矿水密度、工矿流量、工矿扬程等参数进行电动机型号选择及计算排水系统电量；（6）局部通风设备选型模块该部分包括新建矿井以及生产矿井的风筒和局扇选择（7）文档管理模块该模块主要完成生成各个设备选型的设计说明书文档的功能，使操作者通过查看文档很清楚地了解选型的具体过程及作为最终设计说明文档；（8）帮助模块该模块提供了帮助信息，在使用软件过程中可以根据需要获得相关信息。
3.2后台数据库管理软件该软件主要完成提升、通风、排水设备基本规格参数及工况曲线图的数据管理，可以实现固定机械设备数据资料的创建、添加、修改和删除等功能，可以很好地完成数据库的可扩建功能。
4结语该系统的开发成功可以快速实现矿井提升、通风、排水、空气压缩等机械设备的辅助选型设计，从一定程度上减轻了工程设计人员的工作量，提高了工作效率和工作质量，规范了设计文档和风机、水泵特性曲线的标准化。
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学生毕业设计（论文）报告系毕业设计（论文）开题报告基于单片机的煤矿瓦斯浓度监控系统绪论 6第一章方案设计和基本工作原理 7 1.1引言 71.1.1系统总体设计 71. 1. 2系统硬件设计 71. 1. 3系统软件设计 71. 1. 4系统的调试和试运行 7 1.2方案设计 71. 2. 1主要功能 71. 2. 2技术指标 81.3基本原理 8第二章系统硬件结构设计 10 2.1硬件功能要求 102.2硬件电路设计 102. 2. 1传感元件 102. 2. 2 LED显示及接口 112. 2. 3七段LED的显示接口 11 2 .2. 4声光报警电路 122. 2. 5红外遥控部分 122. 2. 6液晶显示模块 12第三章软件系统设计 133.1软件功能要求 133.2遥控器调节的基本原理 143.3接收电路 143.4译码 143.5自校准电路 143.6监控分站的设计 153. 6．1主要功能 153. 6. 2总体结构 153. 6．3频率及开关信号接口单元 16 3. 6．4输出电路 163．6．5串行通讯单元 163．6. 6 PIC单片机的串行接口 17 答谢词 18参考文献 19基于单片机的煤矿瓦斯浓度监控系统摘要：我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等(如DAN6400, TF200, MINOS和Senturion-200)引进了一批安全监控系统，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，先后研制出KJ2, KJ4, KJB, KJ10, KJ13, KJ19, KJ38, KJ66, KJ75, KJ80, KJ92等监控系统，在我国煤矿己大量使用。
实践表明，安全监控系统为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。
关键词：单片机、煤矿瓦斯浓度、监控系统摘要内容不太合理要贴近题目而且应该阐述文章的主要内容英文摘要图表要有标题，应居中格式上还有多处需要调整对照范文多看看绪论课题研究的背景和意义：煤矿事故有各种各样的形式，如坑顶跨塌、瓦斯爆炸、高温高湿、照明不足、火灾、水灾、罐笼故障、使用不安全设备、以及拖运事故等。
这些事故时刻威胁着矿工的生命安全，然而最可怕的是气载尘埃或者瓦斯气体聚集引发的爆炸，甚至会造成数十上百名矿工的死亡。
所有煤矿事故中，瓦斯爆炸和坑顶坍塌是煤矿死亡事故最主要的两个原因，占所有事故的75%。
因此，对瓦斯参数进行监测并对其抽放进行智能控制已势在必行。
煤矿抽放瓦斯，既可以解决煤矿瓦斯灾害，又可以变废为宝，产生洁净能源，减少大气污染。
瓦斯抽放主要包括抽放效果、可抽性及安全性等参数。
可以通过调节这些参数来改变抽放状态。
过去煤矿瓦斯抽放的调节都是人工操作，对于抽放效果，灾害的控制达不到预期目的。
采用瓦斯监控系统，能有效地对瓦斯抽放状态进行连续跟踪监测和实时调控，使之在最佳状态下工作。
它还改变了过去瓦斯抽放只靠人工单一控制的局面，保证了安全抽放。
本项目的研究成果无论是新建瓦斯监控系统，还是对原有瓦斯抽放系统的改造，在系统设计，设备配置，软件设计等方面都能满足生产要求。
因此本项目的研究成果在矿井瓦斯监控中有着广泛的推广应用前景。
该项目的研究成果将推动煤矿瓦斯抽放监测和调控装置的自动化，煤矿瓦斯治理技术和煤矿安全技术的发展。
项目的研究成果的推广应用对于煤矿安全，高产，高效起着重要的作用，同时对于煤矿企业经济健康持续发展有着重要的意义。
在石油，化工等具有爆炸危险性的行业，均可采用本项目的研制成果。
本课题研究的主要内容：1．单片机在煤矿瓦斯浓度监控系统的作用2．监控煤矿瓦斯浓度的重要性以及系统组成及工作原理3．导致煤矿瓦斯浓度提高的因素以及对系统硬件结构进行设计4．单片机怎样控制煤矿瓦斯的浓度以及对系统软件进行设计第一章方案设计和基本工作原理1.1引言该系统的研制遵循了微控制器应用系统研制的规范化步骤，按以下几个方面加以考虑。
1.1.1系统总体设计进行总体设计时，首先要对用户的要求，控制对象，硬件资源以及现场的情况做出调研，尤其是对用户的要求要详细询问记录，并做好备案，以免日后做大的修改，浪费人力物力，还有可能耽误合同期。
另外，还要明确各项指标的要求，例如被测对象的精度要求，量程范围，信号类型等等，在此基础上编制出完整的设计任务书。
1.1.2系统硬件设计硬件设计要根据总体方案的要求确定合理，高可靠性，高精度，低功耗的硬件系统。
因为井下要求本安防爆，所以不管是对传感器还是对分站都提出了较为苛刻的功耗要求，因此，在设计系统硬件是要将降低功耗始终放在首位。
另外，在设计时还要充分考虑软硬件的分工和配合，软件能实现的功能尽量由软件实现，这样可有效的降低硬件线路的复杂程度，降低功耗。
但也要考虑软件实现要占用单片机的时间，响应时间也较慢。
最后，在硬件设计时还不得不考虑降低成本的问题，在满足功能要求的情况下要尽量降低成本。
1.1.3.系统软件设计软件设计包括制定程序的总体方案，画出程序流程图，编制具体程序以及程序的检查修改等。
由于程序是有多人完成的，所以要注意大家的分工协作。
要采用结构化编程的方法，可有效避免冲突。
各个寄存器和变量的使用要统一规划，分配各人使用。
1.1.4.系统的调试和试运行系统调试包括分块调试和系统连调两部分。
例如监控分站又分为主板和显示板两部分，可以分别对主板和显示板进行调试，然后再连在一起对两者的通讯程序和其他功能进行调试。
另外，系统调试完成后还要进行一段时间的试运行，不但可以检验系统的可靠性，各项功能的完善性，还可以让用户充分使用后提出改进意见，使系统更加完善。
1.2方案设计1. 2. 1主要功能检测瓦斯浓度，风速，负压、一氧化碳，烟雾，风门开关等环境参数，也可监测煤仓煤位，水仓水位，风压机风压，各种机电设备开停等生产参数和电压，电流，功率，电度等电量参数。
监控分站具有甲烷风电闭锁功能，可单独使用。
液晶显示可以显示所配接的各类模拟量和开关状态，还可以作为主站挂接小分站。
智能瓦斯传感器可以测量瓦斯浓度并将制转换为200-1000Hz的频率信号，数字显示瓦斯浓度，瓦斯超标时产生声光报警，并可以用红外遥控设定及存储有关参数。
井上监控主机运行的监控软件的所有功能操作均具有在线帮助，在中文菜单提示下完成。
并可方便的点击图形，即点即得所需信息。
可随时显示监测数据，图形，曲线和报警点及数值。
主机CRT可显示以下几大类信息:①系统生成及操作;②测点生成及操作;③工艺流程模拟图形显示;④各测点数据表格显示;⑤模拟量参数的实时值表格，二维和三维图，变化曲线显示;⑥开关量的实时值，开/停时间显示;⑦累计量的实时值显示;⑧各类报警表格显示;支持多种图形格式，配备简便的绘图工具，可以方便的在屏幕上给种模拟图形。
绘图时不影响系统正常工作。
用户可以自行生成各类表格，打印所要求的各类数据表格，图形及曲线。
主机串行口实时地与分站级设备进行广播式通讯。
对报警信息可以实时处理和存贮，并在主机屏幕上有醒目的报警条，显示传感器的数值，地点及报警时间。
报警断电点通过软件设定或修改，也可以在分站上直接设定。
具有局部区域断电和全矿范围内异地断电等多种形式。
对采集到的实时数据进行处理，并采用数据库存储。
存储时间可以根据要求调整。
便于扩展，并可与其他系统联网，形成全矿井的监测信息管理中心。
1. 2. 2技术指标系统容量:128台分站级设备数据传输速率:1200/2400bps通讯方式:RS485电缆芯线:2芯中心站到分站之间无中继最大传输距离:20km分站到传感器之间的最大传输距离:2km模拟量传感器信号:200-1000Hz及其它标准制式信号开关量传感器信号:0, 5mA，无电位节点供电:地面中心站为AC220V，井下设备为AC127V, 380V或660V1.3基本原理如图示，监控主机连续不断地轮流与各个分站进行通讯，各个分站接收到主机的讯问后，立即将该分站接受的各测点的信号传给主机，各分站又不停的对接受到的各传感器信号(开关量，模拟量)进行检测变换和处理，时刻等待主机的询问，以便把检测的参数送到地面。
对井下设备进行控制是由监控主机和分站共同进行，也就是说其中有一个要求井下设备断电就必须断电，这是为了更好的保证安全生产，也是国家最新规范所要求的。
监控主机将接收到的实时信号进行处理和存盘，并通过本机显示器，大屏幕，模拟盘等外设显示出来。
可显示各种工艺过程模拟盘，测量参数表，各种参数的实时或历史曲线，柱状图，圆饼图等，也可以通过打印机打印各种报表，或通过绘图仪绘制各种图表和曲线。
本系统还可在地面建立一套局域网络，配置服务器和若干台工作站。
监控主机的信息可全部上网，其余的工作站可分别放置在矿领导和有关的职能部门处。
在通讯接口方面，我们采用RS485通讯。
该系统要求的通讯距离较长，又基于成本考虑，采用较低的通讯速率，专用的通讯电缆。
采用RS485通讯能够满足系统对通讯的要求。
在易燃易爆场合对设备的防爆有较高的要求，由于键盘操作时容易产生火花，所以在参数设置和修改是不能使用常用的键盘，为了解决这个问题，我们采用了现场红外遥控输入参数和串口通讯设置参数的方法。
施工现场要求值班人员随时注意各种参数的变化，因此在分站上还设有液晶显示，可以显示实时数据，实时曲线等。
显示板和主板之间通过同步串行通讯交换数据。
第二章系统硬件2.1硬件功能要求1)适用于煤矿并下采掘工作面、回风巷道、机电恫室等有瓦斯爆炸气体环境中对瓦斯浓度进行连续测定。
2)显示功能:实时显示瓦斯浓度。
3)测量范围:0--4%CH}4)测量误差:<0. 2% o5)输出信号:输出与被测瓦斯含量成正比的频率信号200Hz--1000Hzo6)工作电压:6--18V工作电流不大于100mAo7)报警设置:0--4%CH。
任意设置。
8)红外线遥控:遥控距离>6m，遥控控制传感器系统的零点修正，非线性补偿。
2.2硬件电路设计2.2.1传感元件传感元件的性能对传感器系统有着很大的影响，在选用传感元件时一是测量精度要高，二是工作可靠，三是工作条件能适应恶劣环境的要求。
最重要的是应具有防爆功能。
通过慎重调研对比最后选用了郑州炜盛电子科技有限公司生产的新型载体催化元件，其优于传统的催化元件，在响应特性，长期储存特性，温度特性和长期稳定性方面都有了明显的改进。
载体催化元件由一个带催化剂传感元件(俗称黑元件)和一个不带催化剂的补偿元件(俗称白元件)组成，白元件与黑元件的结构和尺寸完全相同。
但白元件表面没有催化剂，仅起环境温度补偿作用。
黑元件由铂丝线圈，AlzO:，载体和表面的催化剂组成。
甲烷无焰燃烧放出的热量，使黑元件升温，从而使铂丝线圈的电阻增大，通过电桥，就可测得由于甲烷无焰燃烧使铂丝线圈电阻增大的值。