基于矿用瓦斯监测报警器的发展状况及原理毕设论文
瓦斯毕业论文范文
瓦斯毕业论文范文一、论文说明本团队专注于毕业论文写作与辅导服务，擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等，论文写作300起，具体价格信息联系二、论文范文参考如下矿井瓦斯涌出及瓦斯流动预测的统计研究思路：煤矿瓦斯灾害防治历来是备受关注的重大科研课题,瓦斯涌出及瓦斯流动预测的统计研究具有重要意义。
本文首先分析了煤矿灾害的严重性及如何预防的方法,对国内外有关矿井瓦斯灾害防治技术进行了广泛的文献调研,提出了本文研究的重点为瓦斯涌出量的统计研究及预测瓦斯流动区域的瓦斯流量。
从现场基础资料入手进行定量化分析探讨,为现场瓦斯防治提。
题目：基于危险源理论的煤矿瓦斯事故风险评价研究思路：本文将危险源理论和煤矿瓦斯事故相结合，提出煤矿危险源这一全新概念，用三类危险源思想来分析瓦斯事故危险源。
在研究瓦斯危险源辨识方法、分类分级方法的基础上分析煤矿瓦斯危险源系统结构，通过典型事故案例剖析煤矿瓦斯事故危险源系统结构。
基于危险源风险评价方法，运用模糊风险评价方法对瓦斯事故危险源系统进行研究。
题目：矿井掘进瓦斯爆炸实时智能预警监控系统思路：我国95%的煤矿是井工开采,受煤层地质赋存条件等客观因素的制约,煤矿各种灾害严重。
瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的最大威胁,重、特大瓦斯灾害(煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸)事故时有发生,严重影响煤矿职工的生命安全和煤炭工业的可持续发展。
本文首先在分析我国煤矿瓦斯爆炸事故的基本特点的基础上,提出包含物理。
题目：南屯煤矿深部仰斜松软煤层综放开采的瓦斯涌出规律与防治技术研究思路：通过对我国煤矿重大事故的统计分析,结果表明:由瓦斯因素造成的重大事故无论在次数或人员的伤亡方面都是最严重的。
但目前,我国在防治瓦斯的通风方面主要存在着通风系统稳定性差、通风网络不合理等缺陷。
同时,放顶煤综采工作面的瓦斯治理也是世界各国煤矿瓦斯灾害防治技术的薄弱环节。
随着煤炭生产逐步向深部转移。
题目：隧道瓦斯的动态监测与适时跟踪预报研究思路：瓦斯是地质作用的产物,瓦斯的生存、运移、保存条件和赋存以及煤与瓦斯突出动力现象都是地质作用的结果,存在瓦斯地质规律。
《2024年基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》范文
《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言矿井瓦斯监测是保障矿工安全、预防瓦斯事故的重要手段。
随着无线传感器网络（WSN）技术的快速发展，其在矿井瓦斯监测系统中的应用日益广泛。
本文旨在设计并研究一种基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统，以提高矿井安全监测的效率和准确性。
二、系统设计1. 系统架构本系统采用分层式结构设计，包括感知层、网络层和应用层。
感知层负责采集瓦斯浓度、温度、湿度等环境参数；网络层通过无线传感器网络将感知层的数据传输至应用层；应用层则负责数据处理、存储和展示。
2. 无线传感器网络设计无线传感器网络是本系统的核心部分，采用ZigBee等低功耗无线通信技术，实现节点间的数据传输。
网络拓扑结构采用星型和网状型相结合的方式，以提高网络的稳定性和可靠性。
同时，为降低能耗，节点采用休眠和唤醒机制，仅在需要传输数据时处于工作状态。
3. 数据采集与处理数据采集采用高精度传感器，实时监测矿井内的瓦斯浓度、温度、湿度等参数。
数据处理采用数字信号处理技术，对原始数据进行滤波、去噪和校正，以提高数据的准确性和可靠性。
同时，系统支持数据存储和远程传输，方便后续分析和应用。
三、关键技术研究1. 无线通信技术无线传感器网络的通信距离、通信速度和稳定性是本系统的关键技术之一。
采用ZigBee等低功耗无线通信技术，可实现节点间的长距离、低功耗通信，满足矿井环境下的通信需求。
2. 数据融合与优化算法为提高数据的准确性和可靠性，本系统采用数据融合与优化算法。
通过融合多个节点的数据，消除误差和干扰，提高数据的整体质量。
同时，采用优化算法对数据处理过程进行优化，降低能耗，延长节点使用寿命。
四、系统实现与测试1. 系统实现本系统采用模块化设计，便于后续维护和扩展。
硬件部分包括传感器节点、网关节点、数据中心等；软件部分包括数据采集、传输、处理、存储和展示等模块。
通过软硬件协同工作，实现矿井瓦斯的实时监测和数据传输。
煤矿监测监控论文
第一章绪论1.1 概述国内外监控系统及其技术的发展矿井安全监控技术是伴随煤炭工业发展而逐步发展起来的。
1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯检测仪器－瓦斯检定灯，利用火焰的高度来测量瓦斯浓度。
20世纪30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今。
40年代，美国研制了检测瓦斯气体的敏感元件－铂丝催化元件。
1954年，英国采矿安全研究所制成了最早的载体催化元件。
60年代以后，主要的产煤国家都把发展崔体元件作为瓦斯检测仪器的主攻方向。
电子技术的进步推动了瓦斯监控装置的进一步发展，首先是研制小型化个人携带式仪器，以后是矿井进空系统，如70年代后期法国研制的CTT63/40矿井监控系统英国的MINOS系统美国的SCADA系统等。
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（如DAN6400、TF200、MINOS和Senturion-200）引进了一批安全监控系统，3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、KJ8、KJ10、 KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监控系统，在我国煤矿已大量使用。
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，各局矿已作为一项重大安全装备。
由于当时相当一部分监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。
因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。
特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。
本系统分析了近年来我国煤矿安全生产监测监控系统的研制开发、推广使用、维护管理经验和存在的问题，在对系统的软件技术和功能、硬件及接口技术的可靠性和兼容性、传感器技术的稳定性和可靠性、企业安全生产信息化管理技术的深入研究的基础上设计而成。
第二章系统总体设计2.1 矿井监控系统的组成矿井监控系统由地面中心站、监控软件、传输接口装置、井下智能分站、各种相关矿用传感器等组成。
基于单片机的智能瓦斯检测仪的设计毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：基于单片机的智能瓦斯检测仪设计院系：陕西能源职业技术学院专业班级：电气104班指导教师：**学生姓名：**学号：*********摘要随着我国经济的快速发展，各行各业对煤炭的需求急剧增加，而各种矿难事故的发生，使得煤炭安全生产面临严峻的挑战。
在这些矿难中绝大部分是由于瓦斯爆炸所引起的，而瓦斯要达到爆炸极限的最重要条件是瓦斯浓度超限，所以能实时对瓦斯浓度的监控可以大量减少矿难。
但是现有的一些瓦斯传感器不仅价格昂贵而且结构复杂，而且对于井下瓦斯浓度的监测和报警存在一定的局限性，安全系数不高。
因此开发智能的瓦斯传感器是现在煤矿行业的迫切需求。
瓦斯传感器是用于检测瓦斯浓度的主要仪器，本设计的瓦斯传感器其基于的思想就是要开发精度高、可靠性强、同时易于控制并且要大大降低成本，因此对于矿井的未来发展具有重要意义。
该瓦斯传感器硬件部分以AT87C552单片机为核心，包括检测电路、报警电路、显示电路、电源电路和红外遥控电路等，通过对该传感器进行软件编程来实现对瓦斯浓度的检测、报警、显示和控制。
安全可靠，经久耐用，适合多种矿井瓦斯的监控，可以大大降低煤矿事故的发生。
关键词：瓦斯；AT87C552；变流瓦斯检测目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2系统简介 (2)2 系统原理介绍 (3)2.1变流瓦斯检测方法的原理 (3)2.1.1 变流瓦斯检测方法的基本思想 (3)2.1.2 变流瓦斯检测方法的原理 (4)2.2变流瓦斯检测电路简介 (7)2.2.1 恒温控制信号取样电路 (7)2.2.2 锯齿波发生电路 (8)2.2.3 电压比较电路 (9)2.2.4 脉冲电压稳幅电路 (10)3 整体硬件介绍 (11)3.187C552简介 (11)3.1.187c552概述 (11)3.1.2 主要特性 (12)3.1.3 管脚说明 (13)3.1.4 单片机复位 (15)3.1.5 振荡器特性 (16)3.1.6 芯片擦除 (17)3.2显示电路简介 (20)3.2.1LCD显示器工作原理 (20)3.2.2LCD显示器概述及特点 (21)3.2.4 液晶显示电路 (22)3.3其它部分元件简介 (30)3.3.1 数据存储器6264 (31)3.3.2 程序存储器2764 (32)3.4其它部分电路简介 (34)3.4.1 声光报警电路 (34)3.4.2 红外遥控电路 (35)3.4.3 电源电路 (37)4 软件设计 (41)4.1主流程图 (41)4.2各子流程图 (43)总结 (47)致谢 (48)参考文献 (49)附录：电气设备常用基本文字符号 (50)1 绪论1.1引言随着我国国民经济的不断发展，对煤炭需求量也越来越大，这就使得煤矿的安全生产面临着一个十分严峻的问题。
基于单片机的煤矿瓦斯报警系统研究
高 海 林
基于单片机的煤矿瓦斯报警系统研究
（ 黑龙 江技师学院 电气工程系， 黑龙江 鸡 西 １８０ ） ５ １０
摘 要： 井安全已成为影响矿业生产， 矿 保持矿井持续 、 健康发展 的重大问题 ， 这就对矿井安全 的科研 工作提 出了更高的要求。 需要进一步研究 矿井 自然灾害的预防及控制技术。此文首先对矿井瓦斯灾害预警系统的技术现状和发展前景进行 了详细的研究和分析后 ， 近而提 出了利用新型传 感器采集数据 、 射频技 术传输数据 的设计方案。该方案包括采集数据的传感器群（ 瓦斯 、 Ｏ、 尘、 Ｃ 粉 温度 、 向风速传 感器等）利用射频技术实现分站 风 ， 与中心站之 间的通信 ， 通过无线传输将数据从 中心站传送至管理 中心等。 中重点研 究了瓦斯 、 Ｏ等传感器的数据采集及 ＡＤ转换 、 其 Ｃ ／ 数字滤波和两 种传输方式的设计。矿井瓦斯 灾害预警系统 中判断是否 出现危险最直接的方法就是将传感器群采集到的各种数据 与相应安全值相 比较。 关键 词 ： 井： ： 感 器； 频 矿 瓦斯 传 射
引言 器 的 ３ｌ 分 别 接 上 电 源 和 地 ， 、脚 ４ 脚通过一个 Ｐ Ｐ型三极管连到电 Ｎ
表 １工作模式表
图 ３基 本 电路 如 原 理及 应 用 天线 中的导线 产生电流 ，因此— 些 的数据收集至一处， 然后将数据传输至井上。井下 能量从这些电磁场中传播到与接收天线相连接的 射频设施， 从而保障了数据采集工作的准确性 、 稳 分站部分要测的参数很多有些需要 ＭＤ转换有些 传输线中， 并到达接收机。天线的没计是—个很精 定 性与可靠 性。
全 与 环 保 ．０ ６ ． ２ ０ ， ４
圈雷建龙． 单总线数 字温度传感器 Ｄ １ Ｂ ０在矿 Ｓ８２ 井温度 监测 中的应用ｔ矿 山机械 ，０ ６ Ｊ ／ － ２ ０．
煤矿瓦斯自动化报警平台的设计与实现
煤矿瓦斯自动化报警平台的设计与实现煤矿瓦斯突出是煤矿井下生产中可能遇到的重大灾害事故之一，一旦发生则可能带来严重的经济损失和人员伤亡，因此对井下巷道及工作面的瓦斯監控一直是煤矿企业安全保障工作的重点内容，由于瓦斯突出具有突发性，留给监控系统的反应时间是非常有限的，这也对该类系统的响应速度提出了严格的要求。
文章针对这一需求，根据煤矿生产的实际需求，研究和设计了全自动化的瓦斯报警平台，以期为煤矿的安全生产提供更好的保障。
标签：瓦斯治理；监控；自动化报警1 概述近年来，中国煤矿瓦斯爆炸事故频繁发生，引起了社会的广泛关注。
一旦发生瓦斯爆炸事故，首先就会对井下生产人员造成重大的伤亡，且势必会造成煤矿生产的中断，加上后续的抢救、抢修、维护等工作，带来的经济损失不可估量。
减少瓦斯爆炸事故可从两方面着手，一方面是采用先进的测量评估技术，对开采面的地质环境进行模拟和预测，以实现提前防范，但由于地质环境的复杂性，该方法预测的准确性尚有待提高；另一方面则是利用自动化技术，实现井下各个场所的瓦斯浓度的实时化监控，发现异常后及时报警，以在最短的时间内启动对应的处理机制，文章提出的瓦斯监控报警系统就是基于这一目的而设计及产生的，其包含两个环节，一为瓦斯监控系统，二为自动报警系统，以下分别予以介绍。
2 煤矿瓦斯监控系统虽然各个煤矿企业生产环境有所差别，且经营业务也有一定的不同，但一般而言，需要监控的场所主要有：瓦斯排放站、中转站及矿井内部等。
以往分散式的监控模式无法实现信息的有效共享，本设计采取数据统一传输、统一分析、统一反馈的方式，有效提高了瓦斯监控的质量。
首先，采用瓦斯监控分站负责采用传感器来对不同工作场所中的瓦斯浓度进行采集和传输，通过通信接口和通信线路将相关分析数据传输至处于远地（如地面工作站）的监控主机，并由其进行分析计算，通过不同的通信接口可连接多个监控分站，并在监控主机处实现数据的共享。
瓦斯监控系统对传感器传来的信号进行分析处理，显示屏将瓦斯浓度的变化转化为形象的数据。
基于单片机的煤矿瓦斯报警器
摘要本课题设计的是用单片机控制的瓦斯浓度报警监控仪设计方案基于STC89C52单片机和MQ5可燃气体传感器，系统先将传感器输出的信号通过A/D转换电路处理后，再经单片机进行数据处理，最后由LCD显示可燃气体浓度值，若超过上限值则报警并自动打开排气扇，将有害气体排出室外。
经过大量实验，基于单片的可燃气体浓度检测仪比传统的机械检测仪或酒精计灵敏，扩展简单，准确方便，可靠性好，检测精度高，控制功能强大，对超出阀值进行声光报警，直观准确，并且打开防御措施所以基于单片机的可燃气体浓度监测仪的研究对社会公共安全的提高具有很大促进作用。
关键词：气体传感器，单片机，数模转换，硬件设计，报警，预防。
abstractThe design scheme of the gas concentration alarm monitor controlled by single chip computer is based on STC89C52 single chip computer and MQ5 combustible gas sensor. The system first processes the signal output from the sensor through A/D conversion circuit, then carries out data processing by single chip computer, and finally displays the concentration value of combustible gas by LCD. If it exceeds the upper limit, it will alarm and automatically open the exhaust fan, which will cause harmful gas. The body is discharged outdoors.After a lot of experiments, the flammable gas concentration detector based on single chip is more sensitive, simple to expand, accurate and convenient than the traditional mechanical detector or alcohol meter. It has good reliability, high detection accuracy and powerful control function. It can give sound and light alarm to exceed the threshold value, intuitively and accurately, and open up defensive measures. So the Research of flammable gas concentration monitor based on single chip computer is of public safety. The whole improvement has a great promoting effect.Key words: gas sensor, microcontroller, digital-to-analog conversion, hardware design, alarm, prevention.目录摘要 (1)Abstract························1.绪论························可燃气体浓度检测仪的背景 ********************** 1可燃气体浓度检测仪现状及发展趋势************** 1本课题实现目标 ********************************** 12 设计方案和元器件选择 *************************** 2 2.1 设计方案*********************************** 2 2.2 单片机的选择******************************** 2 2.3 传感器 ***************************************4 2.4 编码器**************************************** 4 2.5 数模转换器********************************** 52.6 LCD显示模块********************************* 63 系统硬件设计*********************************** 8 3.1 硬件设计原理********************************* 8 3.2 硬件设计外围电路 ****************************** 9 3.2.1 晶振电路、复位电路设计********************* 9 3.2.2 报警电路设计******************************* 113.2.3 电源电路设计******************************* 114 系统软件设计*********************************** 154.1 主程序流程图********************************* 155 本设计总结与展望******************************* 18 参考文献******************************************** 20 致谢********************************************** 211.绪论1.1 本课题的研究背景及意义从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出，在本世纪中叶以前，煤炭仍将是支持我国国民经济发展的主要能源。
煤矿瓦斯无线监测技术研究现状及发展趋势
研究了多种无 线传感器 网络技术和系统 ． ＷＩＳ１ ｒｌｓ Ｉｔｇａｅ 如 Ｎ ＩＷｉ ｅｓ ｎｅｒｔｄ ３ ｅ （
Ｎ ｔ ｏｋ Ｓ ｎ ｏｓ、 ｅ ｓｒ Ｓ ｎ ｏ ｎｏｍａ ｏ ｅｈ ｏｏ ｙ 、 ｍ ｒ ｕ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｒ Ｓ ｎ ｏｌ ｗ ） Ｔ ｅ ｓｒＩ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ） Ｓ ａｔ ｓ ｉ Ｄ
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２１ ０ ２年
第２ ９期
煤矿瓦斯无线监测技术研究现状及发展趋势
徐 振峰 尹 晶晶 （ 安徽 国防科 技职 业学 院机 电工 程 系 安徽
【 摘
六安
２７ １ ） ３ ０ １
（ ｅ ｏｄ］ ａ Ｗｉｌ ｓ ｅｓｒ ｅ ｏｋＷｉｌ ｓ ｅ ｃｏ；ｏ ｏｅ ｄ ｓ ａｏ Ｋ ｙｗ ｒｓＧｓ ｒ ｅ ｎｏ ｎｔ ｒ； ｒ ｅ ｔ ｔｎＬｗｐｗｒ ｉｉ ｔ ｎ ； ｅｓｓ ｗ ｅｓｄ ｅｉ ｓｐ ｉ
１ 煤 矿 瓦 斯 事 故概 况
瓦斯事故一直是煤矿安 全生产 的主要威胁 ． 给国家和人 民财产造 成了巨大的损失。 虽然近些年来 ． 瓦斯监测技术不 断发展 。 瓦斯爆炸 但 事件仍频频 发生 ２ １ ０ ０年全 国煤矿发生瓦斯 事故 １５起 ．死亡 ５ ３ ３ ９ 人 ： １ 年全国煤矿发生 瓦斯 事故 １９ 、 亡 ５ ３ 。其 中，Ｏ ２ １ ０ １起 死 ３人 ｌ月 ２ ９日． 湖南省衡 阳市衡 山县霞流 冲煤矿发生瓦斯爆 炸事故 ，造成 ２ ９ 人遇难 ： １ １ １月 ０日．云南省 曲靖市师宗县私庄 煤矿发生煤 与瓦斯突 出事故 ， 至少 已造成 ２ 人遇难 。进 入 ２ １ １ ０ ２年以来 ． ２月 ３日， 四川宜 宾市筠连县钓 鱼台煤矿发 生瓦斯爆炸事故 ．造成 １ ３人死亡 ； ３月 ２ ２ 日． 宁省辽 阳市灯塔市大黄二矿发生重大瓦斯爆炸事故 ， 成 ２ 辽 造 ２人 死亡 。瓦斯事故包括瓦斯爆炸事故 、 煤与瓦斯突 出事故和 瓦斯 窒息事 故 ． 中瓦斯爆炸事故在瓦斯事故 中占有较大 比例 瓦斯爆 炸的主要 其 原 因是 ｃ｛（ ｝ 瓦斯气体 的主要成分 ） ０ 的浓度达 到一定的界 限以及 ４ 与 存在火源点 ． 如化学性火源 、 冲击性火源 、 电气性火源 目前 ． 国煤矿瓦斯监控系统多采用有线形式。 我 移动不方便 ， 只能 在主矿道 中应用 由于传感器不能灵活快速地跟进矿道 的不断变化 ． 由此造成 了大量监控盲区 ． 从而 留下了安全隐患 而且随着开采深 度 增加 ， 煤矿开采条件越来越复杂 ， 瓦斯 、 地温 、 地压问题交织在一起 ， 带 来许多新的难题 与 国外煤矿监测 系统相 比 ． 我国煤矿监测技术与装 备存在着水平低 、 事故隐患多 、 矿井防灾、 抗灾 能力差等诸多 问题 。为 了有效避免 瓦斯爆 炸事故 的发生 ． 一方面 ． 加强矿井 工人的安全 意 要 识教育 ： 另一方 面 ． 以将 无线传感器 网络技 术应用于 矿井采煤工作 可 面等 区域处 的瓦斯监 测 ． 构建矿 井瓦斯无线监测 网络 ． 为现有煤矿 作 有线瓦斯监控系统的有益补 充． 实现对整个矿 井瓦斯浓度及其分布 来 的监测 ． 以克服 传统有线监测 网络移动不方便 、 可 存在监测 盲区等缺 点。在该类瓦斯无线 监测网络中． 由分布在井 下局部 范围内的大量传 感 器节点实时感知 、 测瓦斯浓度 信息 ． 监 并通过 自 织无线通 信网络 组 将 所感知的信息传送 到无 线 网关 ． 由网关和现有有 线网络相连 ． 以实 现矿井 中瓦斯 浓度的实时监测 与报警
瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真
瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真论文（毕业设计）目录摘要 (I)ABSTRACT.............................................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展方向 (1)1.3课题的主要研究内容和要求 (2)2系统功能和主要元器件的说明及方案选择 (4)2.1系统功能描述 (4)2.2 系统方案选择 (4)2.2.1系统设计方案选择 (4)2.2.2 传感器的选择 (6)2.2.3 A/D转换芯片的选择 (8)2.2.4 单片机的选择 (11)2.2.5 液晶显示器的选择 (13)2.3本章小结 (18)3 硬件设计 (19)3.1 硬件系统功能设计 (19)3.2 各个模块仿真原理图及工作原理 (19)3.2.1信号采集电路 (19)3.2.2单片机最小系统电路 (20)3.2.3 液晶显示电路 (21)3.2.4声光报警电路 (22)3.3 本章小结 (23)4软件设计 (24)4.1 软件设计方法 (24)4.2 软件实现功能 (24)4.3 各部分软件设计 (25)4.3.1数据采集部分设计 (25)4.3.2 显示部分设计 (26)4.3.3报警部分设计 (27)4.4 本章小结 (28)5仿真调试 (29)总结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录一仿真原理图 (35)附录二源程序 (36)瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真摘要随着我国经济的快速发展，对于煤炭的需求量越来越大，因此煤炭行业日趋旺盛，而由此引发的矿井安全问题也日益严重。
此次课题研究的是瓦斯浓度监控报警系统，课题是仿真模拟类的不需要做实物。
研究可以分为两部分：一部分是瓦斯浓度监控，另一部分是系统的报警。
单片机的瓦斯报警系统的设计毕业设计 推荐
单片机的瓦斯报警系统的设计摘要本文设计的用单片微机控制的瓦斯浓度监控报警系统，是采用热催化原理(俗称黑白元件)探头制成的甲烷浓度测量仪，适用于煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度。
仪器能够根据瓦斯浓度报警限(1.00%)进行声、光报警，并启动排风设备，同时具有通信功能。
系统由AT89C51单片机、敏感元件、看门狗监控电路、小信号放大电路、A/D转换电路、通信电路、显示电路、报警电路等组成。
其中CPU是监控仪的核心，完成数据采集、处理、输出、显示等功能;敏感元件是准确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号;小信号放大电路则是用来放大敏感元件输出的电压信号;A/D转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入单片机;显示电路则显示实时瓦斯浓度;报警电路对超限瓦斯浓度进行报警。
该系统的特点是测量范围宽，精度高;结构简单，成本低;可靠性和稳定性好，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的矿用瓦斯浓度监控报警系统。
关键词: AT89C51，A/D转换电路，敏感元件AbstractThe concentration of methane monitor controlled by chip microprocessors15 able to sound the alarm bell based on the limit of methane concentration，and start device to drain the gas at the same time.The instrument include CPU，sensitive element，Canmengou monitoring circuit，little signal amplify circuit，A/D transform circuit，communication circuit，display circuit，monitoring circuit，CPU is the core in the instrument，complete data gather，Process，export，display and so on. Sensitive element is one of the important to measure t he concentration of methane，and it’s export is a little voltage signal，little signal amplify circuit is to transform the analogue signal to digital signal，display circuit is to display the concentration of methane，monitoring circuit is to monitor the overstep limit of methane concentration·The feature is new design，accurately measure parameter，convenient to operate and so on.Keywords: AT89C51，sensitive element，A/D transformationCircuit.目录摘要 (I)ABSTRACT ..................................................................................... I I 目录. (III)第1章绪论 (1)1.1瓦斯的介绍 (1)1.2煤矿安全系统概况 (3)1.3测量仪器的基本性能 (4)1.3.1 测量仪器的概念 (4)1.3.2 测量仪器的基本性能 (5)第2章研究内容方法和原则 (8)2.1研究内容方法 (8)2.1.1 设备和功能 (8)2.1.2 计时 (9)2.1.3 主要实现方法 (9)2.2设计原则 (9)2.2.1 总体设计的原则 (10)2.3课题研究的总体思路 (11)第3章监控系统工作原理 (12)3.1瓦斯浓度检测系统原理分析 (12)3.1.1 分类 (12)3.2热催化元件的结构及工作原理 (13)3.2.1 热催化元件的结构 (13)3.2.2 敏感元件工作原理 (14)3.2.3 整机工作原理 (14)第4章硬件电路设计 (16)4.1微控制器CPU (16)4.1.1 AT89C51 (16)4.2敏感元件 (19)4.2.1催化元件的特性 (19)4.2.2 敏感元件的组成及作用 (21)4.3小信号放大电路 (22)4.4A/D转换电路 (22)4.4.1 ADC0809的内部结构 (22)4.5通信电路 (27)4.5.1 串行通讯 (27)4.5.2 信号的调制和解调 (29)4.5.3 芯片的选择 (29)4.5.4 串行通信的软件 (30)4.6可编程看门狗电压监控电路 (33)4.7显示电路 (37)4.8声光报警电路 (38)4.8.1 光报警电路 (38)4.8.2 声报警电路 (38)4.9排风电路 (39)4.10电源电路 (41)第5章软件设计 (46)5.1系统软件设计原则 (46)5.2软件实现功能 (46)5.2.1 主程序流程图 (46)5.2.2 定时器中断服务程序 (48)5.2.3 串行口中断服务程序 (48)第6章仪器标定及主要技术指标 (51)6.1仪器的标定 (51)6.2仪器的主要技术指标 (51)6.3仪器的校正方法 (51)结论 (53)致谢..................................................................错误！未定义书签。
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I 基于矿用瓦斯监测报警器的发展状况及原理 摘 要 随着我国经济的快速发展，各行各业对煤炭的需求急剧增加，而各种矿难事故的发生，使得煤炭安全生产面临严峻的挑战。此次设计的主要课题是瓦斯监测报警器，从题目上看此次设计主要分两大部分来解决：一是煤矿瓦斯的监测，二是系统的报警。文中首先阐述了CH4监测系统的发展及状况，其次着重介绍了我们此次基于甲烷传感器MQ-7和单片机AT89C51的煤矿瓦斯监测报警器。 本设计的硬件电路包括浓度检测，A/D转换，单片机系统，数据显示电路，串口通信及各控制电路；软件设计包括浓度采集，数据转换及处理，动态显示及浓度控制等。通过软硬件的设计可实现对瓦斯浓度的监测并且当其浓度超过预警值时可进行声光报警。可有效防止和避免瓦斯燃烧或爆炸的恶性事故发生，对避免人员伤亡财产损失有着积极的作用。 该装置具有经济实用、数据直观准确、适应性强等特点，可大量应用于煤矿井下作业现场。
关键字：瓦斯报警系统；单片机；传感器 II
Based on the development and principle of the mine gas monitoring alarm system
Abstracts With the rapid development of economy in our country, all walks of life demand for coal has increased dramatically, and all kinds of coal mine accidents, make the coal safety in production faces severe challenges. This design is the main topics of the gas monitoring alarm, look from the topic the design main points of two parts to solve: one is the coal mine gas monitoring, second is the alarm system. CH4 is firstly expounded the development and status of monitoring system, then introduces the MQ - 7 we based on the methane sensor and single chip microcomputer AT89C51 coal mine gas monitoring alarm system. This design of hardware circuit including concentration detection, A/D conversion, single-chip microcomputer system, the data display circuit, serial communication and the control circuit; Software design includes concentration collection, data transformation and processing, dynamic display and control of concentration. Through the design of software and hardware can be realized for gas concentration monitoring and when its concentration exceeds early-warning values can be carried out sound and light alarm. Which can effectively prevent and avoid the malignant gas burning and explosion accident, has a positive effect on avoid casualties, property losses. The device is economical and practical, intuitive accurate data, strong adaptability and other characteristics, can be widely used in the coal mine work safety.
Key words: Gas alarm system； MCU； The sensor III
目 录 摘要 ------------------------------------------------------ I Abstract --------------------------------------------------------------------------------------------------- II
第1章 绪论 --------------------------------------------- 1 1.1课题研究背景及意义 ---------------------------------- 1 1.2国内外研究现状及发展方向 ---------------------------- 1 1.3课题的主要研究内容与要求 ---------------------------- 4 1.4系统简介 -------------------------------------------- 4
第2章 瓦斯报警系统的方案设计 ---------------------------------- 5
2.1 瓦斯爆炸的原因及因素 ------------------------------------------------- 5 2.2 瓦斯爆炸的监控手段 ---------------------------------------------------- 6 2.3 矿用瓦斯检测系统的技术指标及实现功能 ------------------------ 7 2.3.1煤矿气体检测技术系统概述 -------------------------------------- 7 2.3.2系统的设计原则 ----------------------------------------------------- 7 2.3.3 技术指标要求 ------------------------------------------------------- 8 2.3.4 系统实现的功能 --------------------------------------------------- 10 2.4 系统设计方案 ------------------------------------------------------------ 10
第3章 瓦斯报警系统的硬件选择 --------------------------- 11 3.1 MQ-7烟雾传感器 ------------------------------------------------------- 11 3.1.1甲烷浓度检测仪器按其工作原理 ------------------------------- 11 3.1.2 MQ-5 可燃气体检测用特点 ------------------------------------- 14 3.2 AT89C52芯片 ------------------------------------------------------------ 15 3.2.1 芯片的介绍 --------------------------------------------------------- 15 3.2.2 主要功能介绍 ------------------------------------------------------ 16 3.3 AD转换芯片选择 ------------------------------------------------------- 19 3.3.1 ADC0809的主要特性 --------------------------------------------- 20 3.3.2 ADC0809引脚图 --------------------------------------------------- 21 3.4 LCD 液晶显示电路 ----------------------------------------------------- 23 3.4.1 LCD显示电路 ------------------------------------------------------ 23 IV
3.4.2 LCD管脚介绍 ------------------------------------------------------ 24 3.5 电源模块的设计 --------------------------------------------------------- 25 3.6 声光报警电路 ------------------------------------------------------------ 25 3.6.1 蜂鸣器报警 --------------------------------------------------------- 25 3.6.2 灯光报警电路 ------------------------------------------------------ 26 3.7 SPI总线 ------------------------------------------------------------------- 27 3.7.1 SPI总线特点 -------------------------------------------------------- 27 3.7.2 SPI电路 -------------------------------------------------------------- 27