煤矿瓦斯安全监控系统的研究及设计

论文摘要

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:（1）、选用新型的传感元件,加强瓦斯传感器的稳定性,降低传感器的功耗,在A/D采集和单片机的软件编写上进行了研究,较好的提高了瓦斯传感器的精度,延长了传感器的传输距离;（2）、选用W77E58,替代传统的89C51系列单片机设计中央处理器,可以大大提高分站处理速度,如何将分站设计成既可以采集传输数据,又可以独立进行本地操作控制,对上位机的指令进行存储和灵活控制现场,也是论文的研究目标。（3）、本研究设计出一套严谨的通信协议,完成了主控软件的编写,软件具有对分站进行初始化、巡检、超限断电、故障闭锁、手动断电/复电、异地断电设定等功能,同时可以显示实时、历史数据和曲线,方便用户查询。该系统在设计和开发完成后,进行了多次实验和测试,符合国家《煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201-2006》和《煤矿用低浓载体催化式甲烷传感器AQ6203-2006》的标准要求,可以满足煤矿的实际安全生产的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 领域的研究现状
• 1.2.1 瓦斯监控领域的情况
• 1.2.2 领域的主要研究问题
• 1.3 系统设计的要求及准则
• 1.3.1 设计要求
• 1.3.2 硬件设计准则
• 1.3.3 软件设计准则
• 1.3.4 设计开发阶段流程
• 1.3.5 终端分站及传感器程序编译工具选择
• 1.4 研究的主要内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 传感器的设计
• 2.1 矿井瓦斯的简介
• 2.2 瓦斯传感器的设计
• 2.3 传感元件
• 2.4 电源模块
• 2.5 放大器及A/D变换器
• 2.6 A/D转换模块软件设计
• 2.7 红外遥控器及接收器
• 2.8 控制模块及算法的设计
• 2.9 显示模块
• 2.10 本章总结
• 第三章 终端分站的设计
• 3.1 中央处理器模块
• 3.2 初始化模块
• 3.3 测点采集模块
• 3.4 开出控制模块
• 3.5 通信模块
• 3.6 通信模块的软件设计
• 3.7 显示模块
• 3.8 动作执行器
• 3.9 传输接口
• 3.10 系统通讯传输的协议设计
• 3.10.1 通讯协议结构
• 3.10.2 通信调试实验
• 3.11 本章总结
• 第四章 监控中心计算机软件的设计
• 4.1 主控软件的内容
• 4.2 主控软件的设计开发
• 4.3 软件主要结构模块设计
• 4.3.1 系统参数的配置生成
• 4.3.2 数据信息的显示
• 4.3.3 分站手动开出控制
• 4.4 本章总结
• 第五章 实验和测试
• 5.1 瓦斯传感器实验测试
• 5.1.1 基本误差试验、稳定性试验
• 5.1.2 响应时间试验
• 5.1.3 声强和可见性测试
• 5.2 分站及系统整体实验
• 5.3 本章总结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 设计开发情况总结
• 6.2 对煤矿监控系统的展望
• 参考文献
• 作者简介及学习期间发表论文情况