【正文】 ction and alarm equipment. This equipment can enhance the mine safety monitoring capabilities. This paper introduced the wireless data transmission technology in mine environmental monitoring data transmission process. Thus, a gas concentration detector is designed which based on the wireless transmission technology. So it can moving then detecting and detecting then transmission. This paper’s research findings provided a new feasible solution scheme of mine safety. The detector posed of two parts, the scene part and the handheld part. The scene part is at the gas detection point, the main ponents of it are gas sensor, signal conditioning circuit, A/D converter, MCU and Wireless transmitter module PTR20xx. While the handheld part mainly consists of wireless receiver module PTR20xx, MCU, displaying unit, alarming unit and so on. In the hardware design, this paper analyses and elaborates how to plete the data acquisition, processing judgments, display and transmission of data, such as a series of function across the lowpower AT89C51 MCU. While in the part of software, the paper described the III program flow in detail. Key Words Gas concentration； Wireless transmission； Detector； AT89C51 IV 目 次 1 緒論 ............................................................................................................................ 1 煤礦瓦斯氣體概述 ................................................................................................. 1 國(guó)家關(guān)于煤礦安全濃度的規(guī)定 ............................................................................. 2 無(wú)線傳輸技術(shù)概述 ................................................................................................. 3 煤礦瓦斯檢測(cè)儀的發(fā)展?fàn)顩r ................................................................................. 4 本課題的研究意義 ................................................................................................. 5 本課題的主要工作內(nèi)容 ......................................................................................... 5 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................................... 7 系統(tǒng)總體構(gòu)成及工作原理 ..................................................................................... 7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ......................................................................................................... 8 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 ......................................................................................................... 9 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 15 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 15 數(shù)據(jù)采集與信號(hào)調(diào)理電路部分設(shè)計(jì) ................................................................... 16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 AD574A 原理及連接方法 .......................................................... 17 無(wú)線傳輸模塊 PTR20xx 原理及應(yīng)用 ................................................................. 20 LED 顯示電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 21 報(bào)警電路 ............................................................................................................... 22 電池電量監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 23 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 25 現(xiàn)場(chǎng)單片機(jī)主程序設(shè)計(jì) ....................................................................................... 25 手持部分單片機(jī)主程序設(shè)計(jì) ............................................................................... 25 串行口子程序設(shè)計(jì) ............................................................................................... 26 傳感器控制程序設(shè)計(jì) ........................................................................................... 27 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 29 致 謝 .......................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 附錄 A：現(xiàn)場(chǎng)部分總體電路圖 .................................................................................. 32 附錄 B：手持部分總體電路圖 .................................................................................. 33 1 1 緒論 中國(guó)煤炭產(chǎn)量高居世界第一，國(guó)家一直把煤礦的安全生產(chǎn)作為重中之重，給予高度的關(guān)注。 該瓦斯?jié)舛葯z測(cè)儀分為現(xiàn)場(chǎng)部分和手持部分兩部分，現(xiàn)場(chǎng)部分是處于瓦斯檢測(cè)點(diǎn)的部分，這部分主要由瓦斯傳感器、信號(hào)調(diào)理、 A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、無(wú)線發(fā)射模塊 PTR20xx組成。因此，實(shí)時(shí)檢測(cè)瓦斯氣體的濃度變化，對(duì)礦井安全運(yùn)行，人身安全及環(huán)境保護(hù)有著十分重要的作用。而目前國(guó)內(nèi)礦井中用于瓦斯檢測(cè)的設(shè)備比較落后，這些設(shè)備探測(cè)范圍小，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸采用有線方式，且具有成本高、功耗高和設(shè)備龐大等特點(diǎn)，不適應(yīng)大多數(shù)煤礦的需求，因此需要研制一種集成化、智能化、小型化、無(wú)線化的新型瓦斯檢測(cè)報(bào)警 設(shè)備，增強(qiáng)礦井的安全監(jiān)測(cè)能力。而手持部分主要由無(wú)線接收模塊 PTR20xx、單片機(jī)、顯示單元、報(bào)警單元等組成。在我國(guó)的煤礦生產(chǎn)事故中，瓦斯爆炸造成的傷亡和損失成為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的最大障礙 ， 及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)瓦斯?jié)舛群蛨?bào)告危險(xiǎn)在安全生產(chǎn)中具有重要意義。 瓦斯氣體性質(zhì) 了解瓦斯的特點(diǎn)和性質(zhì)是搞好瓦斯管理的先決條件 。主要成分是甲烷 ( 4CH )、一氧化碳 (CO)和二氧化碳 ( 2CO )、硫化氫 ( 2HS)等 。 瓦斯在煤體和圍巖中以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在，一般情況下處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)外界溫度、壓力變化時(shí)，幾種狀態(tài)會(huì)互相轉(zhuǎn)化，煤層在開采過(guò)程中，瓦斯 2 被逸散出來(lái)，在井下積聚，造成瓦斯?jié)舛仍黾?，?dāng) 4CH 濃度達(dá) 5%～ 16%時(shí)具有爆炸性， 4CH 濃度為 %時(shí)，爆炸威力最大，當(dāng) 4CH 濃度小于 5%或大于 16%時(shí)，一般不會(huì)爆炸，遇明火只會(huì)燃燒，瓦斯爆炸的上下限是可變的，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)混合氣體的溫度和壓力發(fā)生變化或混入煤塵及其它可燃?xì)怏w時(shí)，可影響瓦斯爆炸的上下限，如空氣中的煤塵含量為 10～ 12 3mg/m 濃度達(dá)到 4%時(shí)，遇火就會(huì)爆炸。 (2) 采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^(guò) 1%時(shí)，必須停止工作，撤出人員，并由礦總工程師負(fù)責(zé)采取措施，進(jìn)行處理。采掘工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到 %時(shí)，必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理 。 3 無(wú)線傳輸技術(shù)概述 常用的無(wú)線傳輸方式有 藍(lán)牙、紅外、 UWB、 ZigBee、 WIFI、微波、無(wú)線電波 ，其中 藍(lán)牙、紅外、 UWB、 ZigBee、 WIFI 適用于短距離或中距離無(wú)線信號(hào)傳輸，微波和無(wú)線電波適用于中遠(yuǎn)距離傳播，由于礦井巷道比較狹長(zhǎng)，中短距離的無(wú)線傳輸方式在此無(wú)法使用，下面著重 介紹兩種較長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳送方式。 (2)微波通信 微波通信 (Microwave Communication),是使用波長(zhǎng)在 毫米至 1 米之間的電磁波進(jìn)行的通信。長(zhǎng)距離微波通信干線可以經(jīng)過(guò)幾十次中繼而傳至數(shù)千公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。巷道截面越大，傳輸頻率越高，傳輸衰減越小。巷道截面對(duì)中頻及其以下頻率的無(wú)線 傳輸影響較小，所以在本設(shè)計(jì)中可選用適當(dāng)頻率的無(wú)線電波作為無(wú)線傳輸方式。這種儀器目前主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。該儀器的缺點(diǎn)是：測(cè)量范圍有限、精度較低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。這種儀器在使用中必須消除二氧化碳和水蒸氣的干擾。 綜合來(lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上的每種系統(tǒng)都可