【正文】 了瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系 統(tǒng)，并全部聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在線運(yùn)行率達(dá) 100%。特別是由瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)所形成的全省煤礦四級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)用于瓦斯安全治理的一項(xiàng)創(chuàng)舉，極大的促進(jìn)了山西煤炭信息化工作。 煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的意義不言而喻。同時(shí)，監(jiān)控軟件還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、處理、分析和存檔，可以作為相關(guān)負(fù)責(zé)人員決策的重要依據(jù)。服務(wù)器上面運(yùn)行的是監(jiān)控軟件。井下部分主要通過各種檢測設(shè)備（各種 傳感器，如風(fēng)量傳感器、負(fù)壓（壓力）傳感器、一氧化碳傳感器和礦用設(shè)備開停傳感器等）來采集井下各種氣體的濃度與含量、井下空氣狀況、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，然后通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄?。這些裝備和系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，豐富了我國煤礦安全監(jiān)控 產(chǎn)品的市場，改善了煤礦安全技術(shù)裝備的面貌，縮小了我國與國外先進(jìn)技術(shù)水平的差距。 1983 年以后，國內(nèi)有多種型號(hào)礦井監(jiān)控系統(tǒng)通過了技術(shù)鑒定，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦礦井安全、生產(chǎn)多種參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。隨后，陸續(xù)研制了便攜式瓦斯監(jiān)控檢測報(bào)警儀、瓦斯報(bào)警礦燈。 20 世紀(jì) 60 年代初期，我國開始研制載體催化元件，隨著敏感元件制造水平的提高和電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。 我國礦井瓦斯監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低水平到高水平的發(fā)展過程。利用火焰的高度來檢測瓦斯?jié)舛龋?20 世紀(jì) 30 年代，日本 發(fā)明了光干涉瓦斯檢定器，一直沿用至今； 20 世紀(jì) 40 年代，美國研制了檢測瓦斯?jié)舛鹊拿舾性?— 鉑絲催化元件； 1954 年，英國采礦安全所研制了最早的載體催化元件。 礦井瓦斯監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)是伴隨著煤炭工業(yè)發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。有時(shí)也單獨(dú)指甲烷。為了防 止瓦斯爆炸事故的發(fā)生，除了加強(qiáng)井下作業(yè)人員的管理，改善井下的作業(yè)環(huán)境外，還必須建立一個(gè)性能可靠的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)煤炭需求量也越來越大，這就使得煤礦的安全生產(chǎn)面臨著一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題。甲烷濃度傳感器就是用來監(jiān)視礦 井沼氣動(dòng)態(tài)的有效工具。 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。 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(duì)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)界面較差 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(duì)人員技術(shù)，素質(zhì)有較高的要求。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。介紹了軟件設(shè)計(jì)采用的方法和所遵循的原則，并給出了部分主要程序的軟件流程圖及程序。闡述了該傳感器的基本原理以及對(duì)組成系統(tǒng)的單片機(jī)、時(shí)鐘電路、敏感元件、小信號(hào)放大電路 、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、通信電路以及看門狗監(jiān)控電路都作了詳細(xì)介紹。 第三章是對(duì)瓦斯傳感器的原理及主要元器件單片機(jī)及敏感原件的簡介。 第二章是礦內(nèi)空氣品質(zhì)的基本介紹。 本文的結(jié)構(gòu)安排 第一章是文章概述。監(jiān)測到的信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后發(fā)出指令，如果瓦斯超過規(guī)定值，該系統(tǒng)可以立即發(fā)出聲光報(bào)警并自動(dòng)發(fā)出執(zhí)行指令以降低瓦斯?jié)舛取? 關(guān)鍵字： AT89C51 瓦斯 數(shù)碼管 目 錄 1 緒論 ................................................................... 1 系統(tǒng)簡介 ........................................................... 1 本文的主要研究內(nèi)容 ........................................... 1 本文的結(jié)構(gòu)安排 ............................................... 1 項(xiàng)目提出的背景 ..................................................... 2 國內(nèi)外研究狀況 ..................................................... 3 測量儀器儀器概況 ................................................... 5 測量儀器的概念 ............................................... 5 測量儀器的基本性能 ........................................... 5 2 礦內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的基本介紹 .................................................. 6 礦內(nèi)主要污染物 ..................................................... 6 ...................................................... 6 3 礦內(nèi)空氣傳感器的原理及主要元器件 ........................................ 7 甲烷濃度檢測儀原理分析 ............................................ 7 AT89C51 單片機(jī)簡介 ............................................... 10 單片機(jī)選用 .................................................. 10 AT89C51 單片機(jī)的擴(kuò)展 ........................................ 14 瓦斯傳感器的選用 .................................................. 14 4 礦內(nèi)空氣傳感器的硬件 .................................................. 17 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 ..................................................... 17 放大電路 .......................................................... 17 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的模塊 ................................................ 18 看門狗電路 ....................................................... 20 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ................................................ 22 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) ................................................ 23 電源電路設(shè)計(jì) ...................................................... 24 本章小結(jié) .......................................................... 24 5 礦內(nèi)空氣傳感器的軟件設(shè)計(jì) .............................................. 25 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 .................................................. 25 總體設(shè)計(jì)思想 ................................................ 25 編程語言的選擇 .............................................. 26 軟件模塊設(shè)計(jì) ...................................................... 26 主程序模塊 .................................................. 26 AD 轉(zhuǎn)換模塊 ................................................. 27 比較判斷函數(shù) ............................................... 28 顯示報(bào)警函數(shù) ................................................ 29 液晶顯示模塊 ................................................ 29 聲光報(bào)警模塊 ................................................ 30 本章小結(jié) .......................................................... 30 結(jié) 論 .................................................................... 30 致 謝 ................................................................... 30 附錄 A ................................................................... 32 1 1 緒論 本文的主要研究內(nèi)容 本 課題設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?，該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51 為核心，包含甲烷濃度采樣器、把 220V 的交流電轉(zhuǎn)換成 5V 的直流電源、存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、 LCD 顯示器和報(bào)警裝置等組成。設(shè)計(jì)這種智能傳感器采用閉環(huán)控制來確保采樣的平穩(wěn)。本文針對(duì)瓦斯的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出同時(shí)監(jiān)測高低濃度的瓦斯系統(tǒng)，全天候不間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測。常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 信息工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 題 目： 基于單片機(jī)的礦用氣體傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2021 年 5 月 中文摘要 隨著我國經(jīng) 濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)煤炭的需求急劇增加，而各種礦難事故的發(fā)生， 使得煤炭安全生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 人們對(duì)礦內(nèi)環(huán)境問題及工作人員健康問題日益重視，礦內(nèi)空氣品質(zhì)狀況受到越來越多的關(guān)注。同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)，系統(tǒng)立即提醒正在井下作業(yè)的工人緊急撤離，避免人員傷亡，并且還運(yùn)用紅外遙控系統(tǒng)來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該傳感器以 AT89C51 單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的檢測、報(bào)警和控制，安全可靠，經(jīng)久耐用，適合各類煤礦瓦斯的監(jiān)控，可以大大降低煤礦事故的發(fā)生，降低企業(yè)成本，提高煤炭開采率，為我國煤炭事業(yè)做出貢獻(xiàn)。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。 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(jià)比， AT89C51 的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)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(shí)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。介紹了該課題提出的必要性和國內(nèi)外研究水平與動(dòng)向以及測量儀器的基本性能，同時(shí)給出整個(gè)論文的結(jié)構(gòu)安排。闡述了礦內(nèi)污染物種類及來源分析礦內(nèi)環(huán)境品質(zhì)監(jiān)測方法及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 第四是硬件設(shè)計(jì)。 第五是軟件設(shè)計(jì)。 2 從我國煤炭生產(chǎn)的現(xiàn)狀及我國能源結(jié)構(gòu)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 ”的甲烷爆炸事故更是重大事故發(fā)生率之首。 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(duì)保障煤礦安全生產(chǎn)，提高煤礦生產(chǎn)率，提高煤礦自動(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。 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