【正文】 節(jié)約成本、更簡單精確可靠。 系統(tǒng)設(shè)計方案 基于單片機(jī)的總體設(shè)計方案： 圖 21 總體方框圖 本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心 ,系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能幾乎與前面方案一樣，具有信號的監(jiān)控處理和報警顯示。當(dāng)甲烷濃度低于 %時，電橋恢復(fù)正常工作。 當(dāng)甲烷濃度達(dá)到 %以上時，為了保護(hù)黑白元件，電橋間斷工作，顯示器閃爍，顯示的值只能作為參考。 儀器進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，可通過遙控器對儀器進(jìn)行校正或設(shè)定報警點、斷電點、復(fù)電點。當(dāng)儀器自檢結(jié)果不正常時，不進(jìn)入工作狀態(tài)，儀器顯示不變。自檢結(jié)果正常后，進(jìn)入工作狀態(tài)。 ～ 真值的 10% ～ 177。 廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真分析其優(yōu)缺點，充分借鑒其它儀器的優(yōu)點，揚長避短，博采眾長。 在完成自身系統(tǒng)配套的基礎(chǔ)上，盡可能使產(chǎn)品具有良好的通用性，使之能與 其它產(chǎn)品配套，易于擴(kuò)充新的用途。 嚴(yán)格執(zhí)行國家和煤炭部以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 8 通過優(yōu)化電路設(shè)計和應(yīng)用誤差理論分析，盡可能減小測量誤差，提高測量精度。總體設(shè)計的原則有： 盡可能使用先進(jìn)、成熟的技術(shù)，有明確理論支持的技術(shù)，對不確切，但非用不可的技術(shù)要通過必要的試驗和論證。 系統(tǒng)的設(shè)計原則 在總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，首先重點突出系統(tǒng)整體性能，價格最優(yōu)的原則，本著先進(jìn)、簡明、實用的設(shè)計指導(dǎo)思想，從傳感器的信號采集、處理傳輸，到系統(tǒng)軟件的設(shè)計，在整體最優(yōu)原則的指導(dǎo)下，發(fā)揮各自的設(shè)計靈活性。 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 7 礦用瓦斯檢測系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及實現(xiàn)功能 煤礦氣體檢測技術(shù)系統(tǒng)概述 煤礦氣體監(jiān)測系統(tǒng)是能夠監(jiān)測礦井環(huán)境中瓦斯氣體的濃度，具有報警功能能實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至地面監(jiān)控室 PC 的系統(tǒng)。另外，從全國煤礦現(xiàn)狀來看，各礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)都是從進(jìn)風(fēng)井到井下各硐室、到掘進(jìn)頭、到回采面、到回風(fēng)井，瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)配置、斷電控制，煤礦井下瓦斯?jié)舛忍筋^與地面控制室與地面主要領(lǐng)導(dǎo)的手機(jī)與礦、縣、市、省、國家主管部門聯(lián)網(wǎng)，甚至與天上衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)，無疑是最完善的系統(tǒng)、最發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)、最完善的布局、最先進(jìn)的手段，但瓦斯爆炸事故依然存在，并沒有根本得到改觀。例如，首先井下某些通風(fēng)不良的巷道未及時安設(shè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其次工作面為完成生產(chǎn)任務(wù)將監(jiān)測系統(tǒng)的探頭包裹甚至甩掉不用的現(xiàn)象時有發(fā)生，這些都是監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的安全隱患。我國大多數(shù)煤礦現(xiàn)有使用的瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)即是我們需要加以改善和提高的技術(shù)產(chǎn)品中比較重要且具有代表性的一種。如何采用新技術(shù)、新產(chǎn)品及時武裝煤礦，提高煤礦預(yù)防和抵抗瓦斯爆炸事故的發(fā)生是各煤礦首要選擇。另外，遇事不用科學(xué)手段進(jìn)行自救，不用基本知識進(jìn)行自我保護(hù)，心慌意亂、害怕、恐懼、慌亂中出錯是個體生命最大的殺手。針對這一嚴(yán)重災(zāi)情我國各煤礦投入了巨大的人力、物力、財力對各類瓦斯爆炸事故進(jìn)行分析，提出了許多預(yù)防、控制和治理瓦斯的有效方案，但僅僅有這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。總之是由易燃易爆的氣體組成的，甲烷或乙烷遇明火會燃燒，與空氣混合的比例為10%左右時，點燃該氣體會爆炸，所以天然氣加氣站禁止吸煙。 ，占 98%，另有少量的乙烷、丙烷、丁烷，此外一般還含有氫氣、硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量 的惰性氣體，如氦和氬等。 煤礦安全生產(chǎn)的措施：及時將煤礦內(nèi)的瓦斯抽出；不要穿有金屬鞋底的鞋子。 瓦斯的最低點燃溫度和最小點燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛龋咚箍諝饣旌蠚怏w的最低點燃溫度，絕熱壓縮時 565℃，其它情況時 650℃。瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有： （ 1）氧的濃度 （ 2）其它可燃?xì)怏w混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時存在時，其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度。 該系統(tǒng)可有效的降低瓦斯事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價比， AT87C51 的應(yīng)用實現(xiàn)了電子硬件設(shè)計的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實用于各種大小煤礦井下瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。該傳感器可以有效的監(jiān)測井下低濃及高濃瓦斯，試用范圍非常廣 泛。 通過顯示器顯示礦內(nèi)瓦斯?jié)舛戎挡⒛芡ㄟ^上位機(jī)下位機(jī)實現(xiàn)與 PC 機(jī)之間的信息通信，及時準(zhǔn)確地顯示井下瓦斯和氧氣超限的實際情 況，使安全局主要負(fù)責(zé)人對礦主、安檢員、某些礦的負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)管，督促他們認(rèn)真貫徹 煤礦 安全規(guī)程，實現(xiàn)自動監(jiān)管功能。 假設(shè)這個單片機(jī)氣體安全監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)以下的功能：氣體測試，超過設(shè)定的門限值后自動報警裝置。以 51 單片機(jī)為核心構(gòu)成一個具備數(shù)據(jù)采集，對象控制，結(jié)果顯示等功能的完整系統(tǒng)。而且單片機(jī)內(nèi)部具有 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換和大容量的ROM 和 RAM，不需要外部擴(kuò)展電路，硬件電路結(jié)果簡單，維護(hù)方便）設(shè)計出了基于單片機(jī)的瓦斯傳感器。智能煤礦瓦斯檢測主要是依據(jù)單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計的，傳感器設(shè)計的智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)速度快，體積小，重量輕，可連續(xù)檢測再加上氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向的發(fā)展，單片機(jī)具有受集成限制，片內(nèi)儲存量較小，可靠性好，擴(kuò)展簡單，控制功能強(qiáng)等特點，因此 ，基于單片機(jī)的智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)的研究和開發(fā)生產(chǎn)具有十分廣泛的現(xiàn)實市場和潛在的市場需求。因此各國都采用智能煤礦瓦斯檢測系統(tǒng)裝置，運營單片機(jī)工作原理，它能提高煤礦瓦斯檢測技術(shù)水平和檢測的實時性，更能有效預(yù)防煤礦瓦斯事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的機(jī)械檢測儀一般靈敏度和準(zhǔn)確度也比較低或者檢測方法難，同時單片機(jī)既有通用計算機(jī)的基本部件，又不同于計算機(jī)。 80 年代初，世界各產(chǎn)煤國檢測裝置的缺點是： 1）測量范圍小 2）易受高濃度瓦斯和硫化物的中毒以及存在零點漂移和靈敏度漂移問題，存在檢測不準(zhǔn)確及井下校準(zhǔn)困難等弊端（每 7 天校準(zhǔn)一次）。智能傳感系統(tǒng)與傳統(tǒng)傳感器相比，具有高精度、高可靠性、高性能價格比、多功能化等優(yōu)點，它代表了傳感器的發(fā)展方向，是傳感器克服自身落后向前發(fā)展的必然趨勢。這對于提高安全意識、避免重大傷亡事故具有重要意義?，F(xiàn)有的監(jiān)測設(shè)備，都是采用數(shù)字顯示或燈光顯示的方式來提供測試數(shù)據(jù)的，這在環(huán)境狹窄、能見度差的井下工作面很不方便。本文所設(shè)計一種低成本的可燃性氣體報警器設(shè)計，能夠監(jiān)控礦井的瓦斯氣體的濃度，顯示測量結(jié)果，并對當(dāng)前 的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，發(fā)出報警信息。必須進(jìn)一步在研究工作中探索元件催化劑及載體的變化規(guī)律，找出引起活性下降的根本原因，為此需要深入研究催化劑價態(tài)、顆粒大小、表面狀態(tài)及載體的晶型變化和顆粒大小變化，而這種深入的研究采用以前的檢驗手段已經(jīng)不行了，必須采用先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)入催化劑的微觀世界，探索其變化規(guī)律，目前與此有關(guān)的現(xiàn)代分析技術(shù)主要有光電子能譜、掃描電子顯微鏡、 X 射線衍射、電子順磁 共振等技術(shù)，雖然世界各國在此方面的研究不同程度的都有了些許初步的成果，但是其研究工作具有一定的探索性，關(guān)于深入研究元件工作過程中催化劑和載體變化規(guī)律的研究報告或文章，卻少見發(fā)表。另一個發(fā)展方向就是是研究抗毒能力強(qiáng)的元件。這就是說，要研制低功耗、高穩(wěn)定性、長壽命、連續(xù)使用的元件 。 該系統(tǒng)由兩臺 DRS— 4 型計算機(jī)控制，共有 128 個測頭。第一階段工作，國內(nèi)第一臺催化原理的瓦斯報警器是 1958 年出現(xiàn)，采用鉑絲元件位傳感器， 1961 年由北京勞動保護(hù)研究所和撫順煤礦安全儀器廠協(xié)作開展了研究工作。 1961 年以后，英、美、法、日、德、前蘇聯(lián)等國家又對其進(jìn)行改進(jìn)研究，并從此作為瓦斯檢測的主要工作方向。 1961 年英國礦山安全研究所采用新的工藝，改進(jìn)了載體催化元件的性能。目前，在瓦斯檢測儀總占主導(dǎo)地位的是催化瓦斯檢測儀，據(jù)最早文獻(xiàn)記載， 1943 年以前美國已制成 VCC 瓦斯測 量儀，日本在鉑絲元件上加上涂有催化劑的載體小珠，制成最早的載體催化元件并利用這種原件制成了北辰型瓦斯指示器。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 由于安全燈的構(gòu)造簡單，性能穩(wěn)定，使用壽命長，一百多年來一直被沿用下來，至今仍在許多國家使用。但由于某些技術(shù)上的不足，導(dǎo)致一些關(guān)鍵問題至今沒有能夠解決。 據(jù)《中國煤炭報》統(tǒng)計，全國共有大小煤礦 60000 多個，從業(yè)礦工 800 多萬。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)甲烷檢測監(jiān)控水平，已成為中小型煤礦甲烷檢測監(jiān)控的最迫切的任務(wù)之一 。 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 earlywarning 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 哈爾濱理工大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)論文 III 目 錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 課題研究背景及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 課題的主要研究內(nèi)容與要 求 4 系統(tǒng)簡介 4 第 2 章 瓦斯報警系統(tǒng)的方案設(shè)計 5 瓦斯爆炸的原因及因素 5 瓦斯爆炸的監(jiān)控手段 6 礦用瓦斯檢測系統(tǒng)的技術(shù)指 標(biāo)及實現(xiàn)功能 7 煤礦氣體檢測技術(shù)系統(tǒng)概述 7 系統(tǒng)的設(shè)計原則 7 技術(shù)指標(biāo)要求 8 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 10 系統(tǒng)設(shè)計方案 10 第 3 章 瓦斯報警系統(tǒng)的硬件選擇 11 MQ7 煙霧傳感器 11 甲烷濃度檢測儀器按其工作原理 11 MQ5 可燃?xì)怏w檢測用特點 14 AT89C52 芯片 15 芯片的介紹 15 主要功能介紹 16 AD 轉(zhuǎn)換芯片選擇