【正文】 煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。例如美國(guó) MSA公司生產(chǎn)的攜帶式甲 烷檢測(cè)儀重量只有 ，外形尺寸為 146*65*38。作為間斷方式檢測(cè)的攜帶式儀器，也隨著測(cè)試技術(shù)的飛速發(fā)展及多功能集成電路的出現(xiàn)，檢測(cè)元件的性能不斷提高而實(shí)現(xiàn)了單機(jī)分級(jí)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。在地面中心站一般都配有用來(lái)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(tái)和模擬盤等。同時(shí)還能對(duì)井下設(shè)備的工作狀態(tài) 進(jìn)行監(jiān)控。 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(cè)量精度不斷提高，檢測(cè)方式從“間斷”、“就地”檢測(cè)發(fā)展到“連續(xù)”、“集中自動(dòng)”遙測(cè)。隨著礦井開(kāi)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(wèn)題日益突出。 1815年英國(guó)人在煤礦井下開(kāi)始使用安全火焰燈檢測(cè)瓦斯。所有這些都需要有相應(yīng)的檢測(cè)儀器和救護(hù)裝備。 太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 目 錄 ............................................................................................................................... 1 文獻(xiàn)綜述 .......................................................................................................................... 2 便攜式瓦斯智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（論文正文） ............................................................................ 7 第一章 概述 ............................................................................................................. 7 一、瓦斯的定義 ................................................................................................. 7 二、瓦斯爆炸 ..................................................................................................... 7 三、影響煤層瓦斯含量的因素 ............................................................................ 8 四、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因分析 .................................................................. 8 五、預(yù)防瓦斯爆炸的措施 ................................................................................... 9 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................... 9 一、所用到的術(shù)語(yǔ)和定義 ................................................................................... 9 二、甲烷傳感器的設(shè)置 ..................................................................................... 10 三、便攜式檢測(cè)儀器使用要求 .......................................................................... 13 第三章 所用元器件簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 13 一、凌陽(yáng)單片機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 13 二、所用傳感器簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 16 三、所用隔離器件簡(jiǎn)介 ..................................................................................... 19 第四章 硬件連接 .................................................................................................... 20 一、系統(tǒng)框圖 ................................................................................................... 20 二、硬件連接的全部電路圖 .............................................................................. 21 三、各 部分的分析 ............................................................................................ 21 第五章 軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................... 26 一、程序分析 ................................................................................................... 26 二、將數(shù)值改為二進(jìn)制 ..................................................................................... 26 三、語(yǔ)音播放流程 ............................................................................................ 26 四、各部分流程圖 ............................................................................................ 27 五、程序清單 ................................................................................................... 30 實(shí)習(xí)報(bào)告 ........................................................................................................................ 34 致 謝 ........................................................................................................................ 38 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 39 附 錄 ........................................................................................................................ 40 太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 文獻(xiàn)綜述 學(xué) 院：輕紡工程與美術(shù)學(xué)院 系 別：紡織工程系 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械 0801 姓 名： 指導(dǎo)老師： 一、煤礦安全生產(chǎn)歷史及現(xiàn)狀 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(guò)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(duì)井下的氣象進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)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(cè)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。 最初，人們?yōu)榱朔乐咕驴諝庵谢煊幸谎趸荚斐芍卸臼鹿?，曾使用過(guò)金絲雀一類的小動(dòng)物來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。 1897年瑞典制成第一臺(tái)容積壓力式瓦斯?jié)?度測(cè)量?jī)x。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。 特別是隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，除能檢測(cè)高低濃度甲烷外，還可測(cè)一氧化碳、氧、氫的濃度，氣溫，風(fēng)速等等。如英國(guó) DYNSLINKMINOS系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)容量為 986個(gè)模擬量， 896個(gè)開(kāi)關(guān)量，傳輸距離為 13 1n。譬如當(dāng)井下某測(cè)點(diǎn)的甲烷濃度超限時(shí)，能發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，切斷該測(cè)點(diǎn)附近的電源。而且操作簡(jiǎn)單，維修量小，體積小。 二、我國(guó)煤炭安全生產(chǎn)歷史、現(xiàn)狀及分析 在我國(guó)的能源工業(yè)中，煤炭占我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的 70％左右，預(yù)計(jì)到 2050年還將占 50％以上。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)煤炭工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。 太原理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 煤炭生產(chǎn)，作為我國(guó)能源工業(yè)的支柱，其地位將是長(zhǎng)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(lè)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(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命造成了很大的損失。煤礦事故占工礦企業(yè)一次死亡 10 人以上特大事故的％至 ％（ 2021－ 2021年）；煤礦企業(yè)一次死亡 10 人以上事故中，瓦斯事故占死亡人數(shù)的 71％。由于煤礦事故多，死亡人數(shù)多，造成了我國(guó)煤礦的百萬(wàn)噸死亡率一直居高不下。 我國(guó)煤層自然賦存條 件復(fù)雜多變，影響煤礦安全生產(chǎn)的因素多，是造成事故的客觀因素。在目前的能源供應(yīng)條件下，對(duì)高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井，不可能采取停產(chǎn)關(guān)閉的措施。 對(duì)煤礦企業(yè)的技術(shù)定位不夠準(zhǔn)確是主觀因素，長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦在人們的心目中是技術(shù)水平不高、要求比較低的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，因而長(zhǎng)期以來(lái)，技術(shù)投入不足、裝備水平差、產(chǎn)業(yè)技術(shù)人才匱乏、勞動(dòng)效率低。而美國(guó)、澳大利亞等先進(jìn)國(guó)家的煤礦，實(shí)現(xiàn)了高度機(jī)械化，井下工作人員少，全礦的巷道布局簡(jiǎn)潔，巷道面積大、風(fēng)流通暢，一旦發(fā)生災(zāi)變時(shí)，易于撤離，傷亡人員少。所以對(duì)高危行業(yè)，應(yīng)最大可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，盡量減少人員。為此，建議國(guó)家應(yīng)當(dāng)將煤礦列入高危行業(yè)，給予必要的投入，建立煤礦行業(yè)準(zhǔn)入制度，甚至在新礦井設(shè)計(jì)時(shí)，就要求提高技術(shù)裝備水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率。在開(kāi)展機(jī)械化生產(chǎn)、原煤產(chǎn)量不斷提升的情況下， 1949年至 2021年全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率總體趨于穩(wěn)步下降態(tài)勢(shì)。“九五”期間比“六五”期間煤礦百萬(wàn)噸死亡率下降約 %，比建國(guó)初期下降約 %。2021共發(fā)生死亡事故 3082起、死亡 5670人； 2021年共發(fā)生死亡事故 4344起，死亡 6995人。從事故的分類看：在 2021年煤礦企業(yè)的 4344起，死亡 6995人死亡事故中，瓦斯災(zāi)害死亡事故 325起，占煤礦死亡事故的 %，死亡 1703人，占煤礦死亡事故的 %。 在我國(guó)高瓦斯煤礦中，瓦斯爆炸危險(xiǎn)普遍存在，危害嚴(yán)重。 2021年國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局安全日志上統(tǒng)計(jì)發(fā)生瓦斯爆炸傷亡事故共 153起，占煤礦瓦斯災(zāi)害傷亡事故的 %，死亡 1216人，占煤礦瓦斯災(zāi)害傷亡事故的 %。 解放前我國(guó)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。所有這 些成就，表明我國(guó)的安全監(jiān)測(cè)儀器的研制和裝備進(jìn)入了新的水平。 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。造價(jià)高，系統(tǒng)最基本的配置過(guò)于龐大，運(yùn)行費(fèi)用大 系統(tǒng)安裝、維護(hù)復(fù)雜，操作不便，人機(jī)界面較差 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。 為了能夠更好的保障井下工作的安全，便攜式瓦斯報(bào)警裝置就成了一個(gè)可以對(duì)瓦斯