矿山机电班王燕

毕业设计（论文）（说明书）题目：煤矿瓦斯监控系统的设计与实现姓名：王燕学号：20102000694平顶山工业职业技术学院2013年5月20日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名王燕专业班级矿山机电（主方向）一班任务下达日期2013年3月4日设计（论文）开始日期2013年3月11日设计（论文）完成日期2013年5月20日设计（论文）题目：煤矿瓦斯监控系统的设计与实现指导教师马强系（部）主任郭宗跃2013年5月20日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录电力工程系矿山机电（主方向）专业，学生王燕于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：煤矿瓦斯监控系统的设计与实现专题（论文）题目：煤矿瓦斯监控系统的设计与实现指导老师：马强答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生王燕毕业设计（论文）成绩为。答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，，，，，。平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第页共页学生姓名：王燕专业班级矿山机电（主方向）一班年级10级毕业设计（论文）题目：煤矿瓦斯监控系统的设计与实现评阅人：指导教师：（签字）年月日成绩：系（科）主任：（签字）年月日毕业设计（论文）及答辩评语：平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第1页摘要煤炭是我国的主要能源，煤矿安全生产中有很多重大危险源，其中瓦斯安全事故频发，如何预防瓦斯灾害的发生，保障煤矿安全生产，一直是广大煤炭科技工作者研究的重要课题。随着煤矿大型工作面及巷道的产生，瓦斯传感器和分站的传输距离拉长，同时开采深度不断的增加，使瓦斯变化越发无常，这就给煤矿瓦斯监控带来了新的问题:如何能够有效的检测现场信号;如何进行远距离传输、实时处理;如何确保系统的稳定性等。本文针对上述问题进行研究，应用计算机技术、单片机技术和通讯技术，开发出了“煤矿瓦斯安全监控系统”，较好的解决了煤矿瓦斯监控系统中的这些问题。论文的主要工作如下:以AT89552单片机作为硬件电路核心，研制煤矿瓦斯(CH4)监测系统，开发出实现对CH4的识别、浓度监测、阀值报警以及实时上传数据至地面监控PC，通过串口通讯软件界面显示。论文首先阐述了CH4监测系统的发展及现状，通过对无火焰燃烧式CH4传感器的原理分析确立了系统的研发方向;接着介绍了监测系统的设计要求，由于煤矿井下工作环境特殊，空间狭窄，湿度大，有易燃易爆的瓦斯和煤尘，所以，煤矿电气设备必须符合防爆要求，应有接地、过流、漏电保护装置。在此基础上，详细论述了瓦斯气体监测系统的硬件电路设计与系统软件设计及实用分析。本课题采用具有较高性价比的单片机AT89552构成煤矿气体监测系统的核心部分，根据气体传感器测量的信号，实现对CH4的成分识别和浓度测量;使用按键面板输入外部命令;采用ATMEL公司的DataFlash存储器AT24C02存储设定的参数及大_量的测量数据;采用RS一485协议，实现数据远传，由地面串口通讯软件接收处理。串口通讯软件对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到电脑端，而且能实现电脑对单片机的控制。关键词：瓦斯监控系统传感器控制平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第2页目录摘要...................................................................................................................1目录...................................................................................................................2第一章瓦斯简介.............................................................................................41.1瓦斯气体简介......................................................................................................41.2煤矿瓦斯监测系统概述.......................................................................................41.3传感器简述..........................................................................................................91.4瓦斯断电装置....................................................................................................101.5本课题研究的意义.............................................................................................11第二章瓦斯传感器原理................................................................................122.1催化燃烧式........................................................................................................122.2光学式...............................................................................................................152.3热导式...............................................................................................................152.4半导体气敏原件................................................................................................162.5瓦斯检测新技术................................................................................................17第三章煤矿瓦斯监测系统的设计与实现.....................................................203.1系统原理框图....................................................................................................203.2系统的特点及主要功能.....................................................................................203.3系统硬件设计....................................................................................................213.3.1系统电源.................................................................................................213.3.2模数转换芯片AD7810的原理及应用.....................................................233.3.3MAX7219显示电路.................................................................................263.3.4I2C总线接口电路...................................................................................293.3.5看门狗硬件电路......................................................................................333.4系统软件设计....................................................................................................343.5电话自动监控瓦斯氧气报警器的研究与开发....................................................35第四章总结与展望.........................................................................................394.1研究工作总结....................................................................................................394.2研究工作展望....................................................................................................39参考文献..........................................................................................................41平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第3页致谢.................................................................................................................42平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第4页第一章瓦斯简介1.1瓦斯气体简介1.瓦斯性质及瓦斯参数测定瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。2.瓦斯爆炸当空气中瓦斯含量为5%～16%时，遇火会引起爆炸，造成事故。矿井瓦斯不助燃，但它与空气混合成一定浓度后，遇火能燃烧、爆炸。瓦斯爆炸时会产生3个致命的因素：爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体。瓦斯爆炸不仅造成大量的人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。矿井瓦斯爆炸往往引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷坍塌和顶板冒落等二次灾害。引起瓦斯燃烧与爆炸必