【導(dǎo)讀】瓦斯爆炸成為中國礦難的主要原因之一。防止瓦斯爆炸主要在于實時監(jiān)測。瓦斯?jié)舛炔⒍沤^火源。瓦斯爆炸并不是由于溫度超過甲烷燃點引發(fā)的，而是由。188℃）以下，而這是不可能的，故檢測溫度不能防止瓦斯爆炸。式的監(jiān)控和檢測具有更重要的意義。的實時采集及傳送，設(shè)計了系統(tǒng)硬件電路和相關(guān)軟件。套高效可靠的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。和即時監(jiān)測，大大提高了煤礦內(nèi)工作的安全系數(shù)。

　　

【正文】 號處理模塊 將采集的數(shù)據(jù)先進行 FIR 濾波處理，采用現(xiàn)有成熟的算法。后進行 零 點修正，將前期測得的零漂值與測量值相減得到處理后煤氣濃度值，再經(jīng)非線性修正，即可的到比較準確的煤氣濃度值。 如圖 34 所示。 開 始FIR濾 波零 點 修 正非 線 性 修 正結(jié) 束 圖 34 數(shù)字信號處理流程 顯示模塊 本系統(tǒng)顯示模塊采用 DM12232f 液晶 顯示模塊，通訊采用串行通訊方式，即 先通過控制線進行通訊以建立連接，之后以字節(jié)為單位，從數(shù)據(jù)線順序發(fā)送要顯示的數(shù)據(jù)。流程見圖 35。 開始LCD初始化LCD忙？單片機向LCD寫命令單片機向LCD寫數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)結(jié)束是否 圖 35 數(shù)據(jù) 顯示 流程 l 通訊模塊 對于速度要求不高的串口通訊，可采用單片機軟件控制的異步通信。 異步 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 串口的通信頻率可設(shè)為 、 、 或者 等四種。速率可以通過設(shè)置 AT89LV51 的內(nèi)部寄存器來改變， BRF6100 的異步串口速率通過 AT89LV51 進行設(shè)置。 串口 數(shù)據(jù) 發(fā)送 流程如圖 36 所示 。 輸 入導(dǎo) 入 X m i t R e gX c o u n t = 8P 2 . 0 引 腳 = 0延 遲 n 秒右 移 X m i t r e gB i t y = 1 ？ P 2 . 0 引 腳 = 0P 2 . 0 引 腳 = 1X c o u n t 減 1X c o u n t = 0 ？結(jié) 束是否是否 圖 36 串口數(shù)據(jù)發(fā)送流程 當進入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)后，單片機將要傳送的單字節(jié)數(shù)據(jù)讀入 Xmit Reg 寄存器內(nèi)，并令 Xcount 計數(shù)寄存器置 8，循環(huán)右移 Xmit reg 寄存器 并將移位信號通過傳送數(shù)據(jù)位 引腳 發(fā)送， 引腳 =0 時持續(xù) n 秒；當 引腳 置 1 或清 0 時，每隔 n 秒則相應(yīng)回應(yīng)數(shù)據(jù)位一次。 程序設(shè)計 全部程序采用 C 語言編寫。 具體程序見附錄 B。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 結(jié) 論 煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)是一個綜合數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、自動控制技術(shù)的大型系統(tǒng)。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 傳輸方式的不斷更新。計算機軟件技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)勢必在精度、穩(wěn)定性、反應(yīng)速度等方面得到提高。 本設(shè)計考慮攜帶方便，而且實用的報警器，成品可以很方便的嵌入在礦燈內(nèi)部，設(shè)計成本廉價?；趩纹瑱C礦燈用的智能 瓦斯報警器 設(shè)計在硬件的選擇上留有空間，在增加相關(guān)硬件同時，軟件部分只需改動很少的部分就可實現(xiàn)其它功能，使系統(tǒng)功能更加完善。 A/D 轉(zhuǎn)換器是 11 通道的，可以擴展其他傳感器，如礦井內(nèi)的溫度和濕度進 行監(jiān)測的傳感器。并且系統(tǒng)可以擴展無線發(fā)射模塊，將檢測的信息及時地發(fā)到安全控制中心，在配合其它礦井內(nèi)的安全監(jiān)控設(shè)備更好的確保井下作業(yè)的安全。 瓦斯報警系統(tǒng)采用單片機，實現(xiàn)了對瓦斯狀況的動態(tài)監(jiān)控，增加了誤差自動校正功能和非線性補償功能，克服了此類系統(tǒng)一般必須手動復(fù)位、無法抑制漂移和精度較低的缺點。同時，在礦井下進行多點檢測，更加可靠。在對系統(tǒng)進行的多次實驗中，均運行可靠穩(wěn)定，且靈敏度高，故該系統(tǒng)具有非常重要的應(yīng)用價值。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 致謝 此時此刻， 在哈爾濱理工大學(xué) 四年的學(xué)習(xí)階段即將結(jié)束， 這里 給我留下了許多美好的回憶，也學(xué)到 了許多的應(yīng)用知識 。 在 畢業(yè) 設(shè)計中， 我設(shè)計的課題和煤礦安全方面 相關(guān) ， 煤礦對于我來說，并不是很熟悉，但也不陌生，在生活中聽到的 比較多的 是煤礦的事故新聞， 煤礦為什么總出現(xiàn)事故呢？怎樣能更安全的保障礦工兄弟的生命安全呢？ 我常在腦海里思考這些問題，正好 張智賢老師給我分配的畢業(yè)課題題目是煤礦瓦斯檢測報警方面的， 使我有機會更深入的研究這個領(lǐng)域， 下面是我在研究和設(shè)計論文中的 一些 體驗 ： 1． 總結(jié)我在大學(xué)學(xué)習(xí)階段學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識，那些知識是可以直接應(yīng)用的，還有那些知識是我要進行學(xué)習(xí)補充的，做到心中有數(shù)。 2． 查閱煤礦安全方面的書 籍，學(xué)習(xí)掌握煤礦安全方面的基本知識， 掌握煤礦生產(chǎn)過程中的工作流程， 對井下的工作環(huán)境、工作溫度有基本的了解，對現(xiàn)在的安全隱患進行科學(xué)的分析，對當前井下的工作設(shè)備有基本的了解， 帶著能找到實際問題 并 能解決問題的角度去考慮問題 。 3． 在總結(jié)現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有安全設(shè)備的優(yōu)缺點有足夠的了解，找出一套更安全、 更 便捷的解決方案，為論文的最后完成做好準備。 4． 通過網(wǎng)絡(luò)查詢和請教導(dǎo)師， 逐步 確定了系統(tǒng)傳感器的型號、參數(shù)，確定了系統(tǒng)的控制處理器和元器件等， 通過設(shè)計電路原理圖和 PCB 圖， 系統(tǒng)的掌握了電路 的 邏輯關(guān)系， 為論文在理 論上、實踐上通過打下了基礎(chǔ)。 5． 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，完成了部分模塊設(shè)計，最后完成了系統(tǒng)模塊的整合，初步的完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計 。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我把大學(xué)四年所學(xué)到的知識 進行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)， 也在畢業(yè)設(shè)計階段補充了一些 新的 知識， 這是一次比較 完整 的學(xué)習(xí)總結(jié)，也使我在理論和實踐中得到了鍛煉。 在本次設(shè)計中，指導(dǎo)老師和身邊同學(xué)給予我很大的幫助， 張智賢老師 耐心的解答我提出的各種問題，搜集了一些相關(guān)的資料供我借鑒， 使我能快速的進入設(shè)計 階段 和最終完成設(shè)計提供了很大的幫助。 在學(xué)習(xí)和實踐的過程中， 我需要不斷的 學(xué)習(xí) 和 進 取 ， 努力的步伐不會停止 ， 我的理論水平和實踐能力有待于繼續(xù)努力提高， 在思考問題和處理問題的方法上，還存在一些需要完善的地方 。 在論文中如出現(xiàn)遺漏和錯誤的地方，請老師和同學(xué)們 批評指正 。最后， 再次感謝在我的設(shè)計過程中幫助我，關(guān)心我的 張 老師和同學(xué)們。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 參考文獻 1 鄭義 ， 陳俊 .用 ADUC841 和 TLC1543 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .電子世界 ，:24～ 25 2 盧麗君 .基于 TLC1543 的單片機多路采樣監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計 .儀器儀表與分析監(jiān)測， :5～ 7 3 李英建等 .提高催化燃燒型瓦斯報警 儀測量精度的有效方法 .煤礦安全 ， 2020， ( 10) 4 王幸之，鐘愛琴，王雷，王閃 .AT89 系列單片機原理與接口技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， ： 1～ 19 5 王新賢 .通用集成電路速查手冊 .濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社， 2020： 17～18 6 王化詳，張淑英 .傳感器原理及應(yīng)用 .天津：天津大學(xué)出版社， ：144～ 153 7 王慶有 ， 朱曉華 ， 王飛 ， 等 .梳狀體二值化數(shù)據(jù)采集方法的研究 [J].光電技術(shù)應(yīng)用 ， 2020(5):408~410. 8 張文革 ， 段晨東 ， 董革平 .線陣 CCD 檢測技術(shù)中二值化方法的研究 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) ， 2020(17):92~93， 97. 9 劉躍明 ， 盧貴忠 ， 曹家 .汽車制動性能平板式試驗臺原理分析 [J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 ， 2020(4):486~491. 10 BACHAROWSKI [J].電子與電腦 ， 2020(8):96~97. 11 高嵩 ， 何寧 ， 王國琿 ， 等 .曼徹斯特碼多路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計 [J].西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報 ， 2020(4):294~298. 12 柯兆盛 ， 郭樹旭 ， 劉寶琦 ， 等 .基于 NRF401 芯片的無線傳輸遠程測溫系統(tǒng)[J].傳感器技術(shù) ， 2020(7):60~64. 13 金純，許光辰．藍牙技術(shù) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 2020． 14 胡大可． MSP430系列超低功耗 16位單片機原理與應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020． 15 鄭國莘，汪敏．藍牙技術(shù)用于礦井通信的可行性探討 IJI．工礦自動化，2020， (4)． 16 S E Kanellopoulos， V A Handerek， et a1． Simultaneous strainand temperature sensing widl photogenerated in—fibergrafings[MJ； Opt Lett； 1995． 17 V Bhatia， D Campbell。 et a1． Simultaneous strain andtemperature measurement with long period gradn． Optics Letters， 1 997， 22(9)： 648～650． 18 Y J Chiang， L K Wang， W F Liu， et a1． Temperatureinsensitive linear strain measurement using tow fiber Bragggradngs in a power detection scheme[J]． Opt 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 Com， 2020， 197： 327～ 330． 19 5 S WJames， M L Dockney， F P Tatam， et a1． Simultaneousindependent temperature and strain measurement usingin—fiber Bragg grating sensors[J1． Electron． Lett． 1996， 32(12)： 1133～ 1134． 20 P M Cavaleiro， F M A O， LA Ferreira， et alSimultaneousmeasurement of strain and temperature using Bragg gratingwritten in germanosilicate and boron?—codopedgermanosilicate fibers[J]． Techn01． Lett， 1999， 11(12)：1635～ 1637． 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 附錄 A 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 附錄 B 附：所用單片機程序： include /* 使用了 中的下列函數(shù) 包含 char readword(int )。 char readbyte(int )。 writeword(int ， char data )。 writebyte(int ， int data )。 float transdata(char ctmp[2])。 */ define P20 0x__ define P21 0x__ define P26 0x__ define P27 Ox__ define P0 0x__ define NUMOFDATA 160 float V1。 float v1。 float Tempe。 float FindTemperature(float input) { int sindex=0。 int eindex=NUMOFDATA。 float tmp=0。 while(eindex sindex 2){ 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 tmp=DATA[(eindexsindex)/2]。 if(input == tmp) return tmp。 else if(input tmp ) sindex=(eindexsindex)/2。 else eindex=(eindexsindex)/2。 } return (DATA[eindex]+DATA[sindex])/。 } float getv1(float V1) { return V1/+。 } float GetV1(void) { char ctmp[2]。 float ftmp。 writebyte()。 ctmp[0]=readword()。 writebyte()。 ctmp[1]=readword()。 memcpy(amp。ftmp， ctmp， 2*sizeof(char))。 ftmp = transdata(ctmp)。 return ftmp。 } sendermessage(char message) { while(1) { writebyte(P20 ， 1)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 writeword(P0， message[1])。 if(readbyte(P21)==1) { writebyte(P20 ， 0)。 return。 } } } Display(float) { } main(){ char *message。 while(1){ if(readbyte(P33)=