【正文】 ...................................38 排風(fēng)電路 ........................................................................................................39 .......................................................................................................41第 5 章 軟件設(shè)計(jì) .....................................................................................................46 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則 ........................................................................................46 軟件實(shí)現(xiàn)功能 ................................................................................................46 主程序流程圖 ........................................................................................46 定時(shí)器中斷服務(wù)程序 ............................................................................48 串行口中斷服務(wù)程序 ............................................................................48第 6 章 儀器標(biāo)定及主要技術(shù)指標(biāo) .........................................................................51 儀器的標(biāo)定 ....................................................................................................51 儀器的主要技術(shù)指標(biāo) ....................................................................................51 儀器的校正方法 ............................................................................................51結(jié)論 ...........................................................................................................................53V致謝 ...........................................................................................................................54參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................55附錄 1 ........................................................................................................................57附錄 2 ........................................................................................................................63附錄 3 ........................................................................................................................711第 1 章 緒論 瓦斯的介紹瓦斯，說起它的另外一個(gè)名稱沼氣，可能大多數(shù)人就會(huì)明白許多。其實(shí)它是來自英文和俄文的不規(guī)范發(fā)音。Gas 的原意就是氣體，包括各種可燃和不可燃?xì)怏w。瓦斯的主要成分是甲烷，它的化學(xué)元素符號是 CH4，一種無毒、無味、無顏色，可以燃燒的氣體。生活中廣泛用來燒水，做飯，也可以用作照明。 在煤礦里它從煤巖裂縫中噴出。 礦井瓦斯爆炸是一種熱一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）后，反應(yīng)分子的鏈即行斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類游離基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條件下，每一個(gè)游離基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩上以上的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。所以，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來說，是一定濃度的甲烷和空氣中度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。的氧氣在一定溫度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。 瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度向外沖擊，造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，揚(yáng)起大量煤塵并使之參與爆炸，產(chǎn)生更大的破壞力。另外，爆炸后生成大量的有害氣體，造成人員中毒死亡。從我國煤炭生產(chǎn)的現(xiàn)狀及我國能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略規(guī)劃均可看出，在本世紀(jì)中葉以前，煤炭仍是支持我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源，煤炭生產(chǎn)，作為我國能源工業(yè)的支柱，其地位將是長期的，穩(wěn)定的，但是煤炭工業(yè)的安全生產(chǎn)狀況卻不容樂觀，中小型煤礦的情況尤為嚴(yán)重，已經(jīng)直接威脅到整個(gè)煤炭工業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，給國家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失，作為“萬惡之首”的瓦斯爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。在去年，又接連發(fā)生了多起甲烷爆炸事故，事故的結(jié)果觸目驚心，因此通過強(qiáng)化甲烷管理，提高通風(fēng)、甲烷監(jiān)測監(jiān)控水平，已經(jīng)成為中小型煤礦甲烷監(jiān)測監(jiān)控的最迫切的任務(wù)之一。 煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，是目前為止實(shí)際通風(fēng)甲烷管理工作中最重要和最有效的自動(dòng)化手段，已經(jīng)裝備監(jiān)控系統(tǒng)的煤礦的甲烷事故發(fā)生率大為下降，實(shí)踐證明，煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)對保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)率，提高2煤礦自動(dòng)化程度以及促進(jìn)煤礦管理現(xiàn)代化水平，都有著舉足輕重的作用。 煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)雖在國內(nèi)已有生產(chǎn)和應(yīng)用，但還沒有一種真正適合于中小型煤礦使用的產(chǎn)品，我國從八十年代初期開始引進(jìn)煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)，歷經(jīng)了直接引進(jìn)、消化吸收、仿制配套、自主開發(fā)的過程，但迄今為止的產(chǎn)品大多都是面對大型礦井設(shè)計(jì)的，而且自身尚有一些有待解決的問題，如: 造價(jià)高，系統(tǒng)最基本的配置過于龐大，運(yùn)行費(fèi)用大。傳感器測量穩(wěn)定性差，調(diào)校頻繁，壽命短。系統(tǒng)安裝、維護(hù)復(fù)雜，操作不便，人機(jī)界面較。系統(tǒng)設(shè)備可靠性差。必須依賴專業(yè)的維護(hù)隊(duì)伍，對人員技術(shù),素質(zhì)有較高的要求。國外的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)理論上講高于國內(nèi)發(fā)展水平，但應(yīng)用于國內(nèi)煤礦尚有一定的局限性，如煤礦管理模式生產(chǎn)方式的不同，價(jià)格過高不適于國內(nèi)煤礦現(xiàn)有條件,除在傳感器技術(shù)方面可供借鑒外,其它僅具一定的參考價(jià)值。綜上所述，開發(fā)研制適用于中小型煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)迫在眉睫，而根據(jù)我國煤礦生產(chǎn)和管理模式，依照我國的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)的先進(jìn)性、產(chǎn)品的可靠性和實(shí)用性則是本項(xiàng)目的關(guān)鍵所在。沼氣(瓦斯的俗稱)礦井在我國煤礦生產(chǎn)礦井中所占比重很大，隨著礦井開采強(qiáng)度和深度的增加，沼氣涌出量也在不斷增加，沼氣積聚可能引起沼氣事故，及時(shí)掌握煤礦井下沼氣動(dòng)態(tài)是一件十分重要的工作。甲烷濃度檢測儀器就是用來監(jiān)視礦井沼氣動(dòng)態(tài)的有效工具。鑒于沼氣在礦井中存在的普遍性及其可能造成災(zāi)害的嚴(yán)重性，甲烷濃度檢測儀器在煤礦是數(shù)量最多,使用最普遍的安全檢測儀器，而且也是煤炭系統(tǒng)研制種類最多的儀器，需要說明的是，由于我國煤礦習(xí)慣把甲烷叫做瓦斯，因此檢測甲烷濃度的儀器，有的叫瓦斯檢定器，有的又叫沼氣檢定器。在這里，甲烷，沼氣和瓦斯是同義詞。 煤礦安全系統(tǒng)概況煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件和生產(chǎn)條件都復(fù)雜，在采掘過程中出現(xiàn)的瓦斯涌出、煤塵飛揚(yáng)、自然發(fā)火等都有可能造成嚴(yán)重事故。為了防止事故發(fā)生，保障礦工的健康和安全，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)對井下的氣象進(jìn)行檢測，對可能造成災(zāi)害事故的各種有害氣體及礦塵進(jìn)行及時(shí)而準(zhǔn)確的檢測和嚴(yán)格控制，一旦發(fā)生災(zāi)變，必須及時(shí)救護(hù)遇難人員和處理事故。所有3這些都需要有相應(yīng)的檢測儀器和救護(hù)裝備。最初，人們?yōu)榱朔乐咕驴諝庵谢煊幸谎趸荚斐芍卸臼鹿剩褂眠^金絲雀一類的小動(dòng)物來進(jìn)行檢測。1 815年英國人在煤礦井下開始使用安全火焰燈檢測瓦斯。1897 年瑞典制成第一臺容積壓力式瓦斯?jié)舛葴y量儀。隨著礦井開采深度的增大，機(jī)械化和綜合機(jī)械采煤的普遍推廣，通風(fēng)安全方面問題日益突出。與此同時(shí)，隨著儀表工業(yè)及電子技術(shù)的發(fā)展，礦井通風(fēng)安全儀器也得到了不斷的發(fā)展。1927 年日本制造成光干涉原理甲烷檢定器，以后又陸續(xù)出現(xiàn)熱導(dǎo)、熱催化原理、氣敏半導(dǎo)體等各種不同原理的甲烷檢定器，其測量精度不斷提高，檢測方式從“間斷” 、 “就地”檢測發(fā)展到“連續(xù)” 、 “集中自動(dòng)”遙測。特別是隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，一套監(jiān)測系統(tǒng)，除能檢測高低濃度甲烷外，還可測一氧化碳、氧、氫的濃度，氣溫，風(fēng)速等等。同時(shí)還能對井下設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。如英國 DYNSLINKMINOS系統(tǒng)的監(jiān)測容量為 986個(gè)模擬量，896 個(gè)開關(guān)量，傳輸距離為 13km。在地面中心站一般都配有用來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、顯示器、控制臺和模擬盤等。譬如當(dāng)井下某測點(diǎn)的甲烷濃度超限時(shí)，能發(fā)出聲、光報(bào)警信號，切斷該測點(diǎn)附近的電源。作為間斷方式檢測的攜帶式儀器，也隨著測試技術(shù)的飛速發(fā)展及多功能集成電路的出現(xiàn)，檢測元件的性能不斷提高而實(shí)現(xiàn)了單機(jī)分級報(bào)警，數(shù)碼顯示，自動(dòng)校正，電源監(jiān)視和故障指示等功能。而且操作簡單，維修量小，體積小。例如美國 MSA公司生產(chǎn)的攜帶式甲烷檢測儀重量只有 ，外形尺寸為146*65*38llmm。解放前我國煤炭工業(yè)技術(shù)十分落后，礦井通風(fēng)安全儀器更是屬于空白。解放后，黨和政府對安全工作極為重視，煤礦安全狀況及勞動(dòng)條件得到了很大的改善，通風(fēng)安全儀器從無到有地發(fā)展起來在儀器的研究、生產(chǎn)制造方面，多年來投入了很大的力量，形成了以撫順、重慶、西安、常州、上海等地為中心的安全儀器生產(chǎn)基地，除生產(chǎn)大量的通風(fēng)安全儀器和救護(hù)設(shè)備外，從 1980年起，先后從波蘭、英國、美國和西德等地引進(jìn)了多種形式的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上，我國也研制了一批安全監(jiān)測系統(tǒng)，如常州煤研所的 KJI型，北京長城科學(xué)儀器廠的 KJ4型，重慶煤礦安全儀器廠的TF200型和 AwJ80型，西安儀表廠的 MJC100型，撫順煤礦安全儀器廠的AUI型，總參 6904廠的 WDJl型和鎮(zhèn)江煤礦專用設(shè)備廠的 Al型等安全監(jiān)控系統(tǒng)來裝備礦井。其中 KJ4型的系統(tǒng)容量為 1536個(gè)，傳輸距離為 13km。所有這些成就，表明我國的安全監(jiān)測儀器的研制和裝備進(jìn)入了新的水平。但是目前安全監(jiān)測傳感器的種類和質(zhì)量與國際水平的差距還較大，這是需要解決的問題。4 測量儀器的基本性能 測量儀器的概念煤礦安全儀器是用來檢查測量礦井安全狀況的物質(zhì)手段。什么是測量呢?測量是人們對自然界的客觀事物取得數(shù)量觀念的一種認(rèn)識過程。在這一過程中,借助于專門的技術(shù)工具,通過實(shí)驗(yàn)方法,求出以所采用的測量單位表示的未知量的數(shù)值大小。測量的目的是為了在限定的時(shí)間內(nèi)盡可能正確地收集被測對象未知信息，以便掌握被測對象的參數(shù)及控制生產(chǎn)過程。例如，在采煤機(jī)上安裝采燈機(jī)瓦斯斷電控制儀。它不僅可以連續(xù)監(jiān)測采煤機(jī)附近風(fēng)流的甲烷濃度，而且在甲烷濃度超限時(shí)還可發(fā)出聲、光報(bào)警信號，并自動(dòng)切斷采煤機(jī)的工作電源以防發(fā)生瓦斯事故，確保生產(chǎn)安全。 測量儀器的基本性能評價(jià)測量儀器品質(zhì)的指標(biāo)是多方面的。儀器的基本性能，主要是衡量儀器測量能力的一些指標(biāo),如精確度、穩(wěn)定性、測量范圍、動(dòng)態(tài)范圍等。但工作可靠性、經(jīng)濟(jì)性也很重要，這些因素在很大程度上影響儀器的使用。與這個(gè)性能有關(guān)的指標(biāo)有:（1）精密度 精密度是指在測量中所測數(shù)值重復(fù)一致的程度。即對某一穩(wěn)定的被測量在相同的規(guī)定工作條件下，由同一測量者用同一儀器在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)按同一方法連續(xù)重復(fù)測量多次，其測量示值的不一致程度。不一致程度愈小，說明測量愈精密。例如某溫度儀表精密度為 ，意即用該儀表測量溫度時(shí)其不一致程度不會(huì)大于 。但精密不一定準(zhǔn)確。（2）準(zhǔn)確度 準(zhǔn)確度是指儀器的示值有規(guī)律地偏離真值大小的程度。（3）精確度5 精度（精確度的簡稱）是測量的精密與準(zhǔn)確程度的綜合反映。精密度高是精度高的必要條件，但并非充分條件。要使儀器的精度高，還必須使其準(zhǔn)確度高才行。穩(wěn)定性是指儀器的性能在工作條件保持恒定的情況下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持不變的能力。它用精密度的數(shù)值和觀測時(shí)間長短一起來表示。例如，某儀表24小時(shí)內(nèi)示值變化幅度達(dá) ，則該儀表的穩(wěn)定度為 。儀器由于室溫、大氣壓、