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1、 煤矿瓦斯监测报警器煤矿瓦斯监测报警器摘 要能源工业是一个国家经济发展的命脉。近年来，随着石油的紧张，石油价格的飙升，煤炭行业的重要地位和不可替代性也日益显现。然而，中国煤炭行业的安全形势却不容乐观，尤其是重、特大上网那个事故屡见报端。在这些事故中，瓦斯爆炸有占绝大多数。这其中，固然有很多诱发因素，但个煤矿生产企业安全监测设备不完备、管理手段落后是造成事故的重要因素之一。论文设计的内容是煤矿监测报警器，论文的内容从题目上看就可知道要分两部分来解决：一是煤矿瓦斯的监测，二是系统的报警。论文首先阐述了 CH4监测系统同的发展及状况。在本文中，我们设计介绍了一种基于甲烷传感器MQ-4 和单片机 AT
2、89S51 的煤矿瓦斯监测报警器。我们给出了其硬件组成及软件的设计方案，使其能达到进行瓦斯监测的预期目标。本设计的硬件电路包括浓度检测，A/D 转换，单片机系统，键盘电路，数据显示电路及各控制电路；软件设计包括浓度采集，数据转换及处理，键盘扫描，动态显示及浓度控制等。通过软硬件的设计可实现对瓦斯浓度的监测并且当其浓度超过预警值时可进行声光报警并排风以降低瓦斯浓度。 在论文中，我们简单论述了报警器的控制方案及工作原理，给出了主程序及主要子程序的框图。此次设计的瓦斯监测报警器具有操作简便，运行稳定，检测比较准确的特点。关键字 瓦斯监测 传感器 单片机 声光报警 A/D 转换电路THE DESIGN
3、 OF THE MONITORING DETECTORS FOR THE COAL MINE GASAbstractEnergy industry is the vitals of our countrys economy development. In recent years, in company with petroleum resources shortage, petroleum prices grow rapidly. The importance and unsubstitutability of coal industry increase everyday. But Chi
4、nese coal industry safety in production refuse optimism, as serious casualty repeatedly appeared in the newspaper. Gas explosion occupy the most part of those accident. It is sure that many factors caused that, but each colliery enterprises lack of safety monitoring equipment, ladder of management l
5、ag are the one of substantial reasons.The dissertation design content is the mine pit coal gas examination, the alarm system design. The paper content from the topic looked may know must divide two parts to solve. One is the mine pit coal gas examination, and another is the alarm system design. Firs
6、t of all, the dissertation expounds the development and actuality of CH4 instrumentaion. In this paper, we introduced a design of the monitoring detectors for the coal mine gas which based on a gas sensor MQ-4 and single enlargement AT89S51 system. We gave the hardware and software of the design of
7、programmers to achieve the desired objectives for gas monitoring. The hardware including the design of the concentration testing, electric circuit A/D conversion, AT89S51 system, keyboard circuit, electric circuit monolithic integrated circuit acousto-optics reports to the police, the data show circ
8、uit and control circuit. The software design including concentrations collection, data conversion and handling, keyboard scanning, dynamic scanning , and the control of the concentration and so on. Software and hardware design can realize the monitoring of the gas concentrations and if the concentra
9、tions exceed the value of early warning can sound and light warning and open the platoon fans to reduce gas concentrations. In the paper, we briefly discussed detectors programmers and operating principles of the control, and given the main flowchart the diagram of the procedures. This design is eas
10、y to operate and the designs operation is stability, and the detection is more accurate.The key words: gas monitoring, sensors, single enlargement, electric circuit monolithic integrated circuit acousto-optics reports to the police, electric circuit A/D conversion目 录中文摘要英文摘要绪论11.1 背景课题11.2 瓦斯监测的现状21
11、.3 瓦斯监测的发展方向2 第二章 系统概述1.1 系统框图31.2 工作原理4第二章 单片机的选用2.1 单片机简介及发展趋势42.2 单片机 AT89S5152.2.1 AT89S51 的引脚说明52.3 单片机的 I/O 口扩展14第三章 浓度测试电路 3.1 瓦斯监测气体的介绍133.2 气体传感器133.2.1 气体传感器的分类3.2.2 气体传感器的选项3.3 MQ-43.3.1 MQ-4 标准工作条件14 3.3.2 MQ-4 的环境条件153.3.3 MQ-4的测试电路及灵敏度调节15第四章 A/D转换电路4.1 A/D转换器的选型 94.2 ICL7109芯片简介84.3 A
12、/D 转换部分电路9 第五章 数据显示电路5.1 显示器件选择135.2 数据显示电路13第六章 硬件单元电路中其它电路硬件6.1 电源部分电路206.2 声光报警部分电路21第七章 系统的软件设计7.1 主程序227.2 子程序设计227.2.1 中断子程序227.2.2 声光报警子程序23结束语25致谢26参考文献27（附录）2绪绪 论论煤矿中含有大量的甲烷（CH4）等易燃易爆气体，发生事故后会造成巨大的经济损失，危及矿工的生命。随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸，安全隐患越来越多，瓦斯事故特别是中、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高。如果不把瓦斯
13、事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤为重要，对易燃易爆混合气体监测的研究和开发也成为人们一直关注的问题。1.1 课题背景我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的 20%。但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名煤矿工的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素，可以说瓦斯爆炸已经成为矿难的第一大祸首。国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占 15%左右。在许多发达国家中为了减少事故的发生，一般不会开采高瓦斯灾害隐患严重的矿井。但中国是一个能源饥渴大国，煤炭是我国的主要能源，占一次性能源构成的 75%,所以不论是低瓦斯还是高瓦斯，都在积极创造条件，照采不误。多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用，充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势实现好转的关键。近
