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1、毕业生毕业论文题 目: 基于无线传输的瓦斯浓度检测仪设计 I摘要在我国，煤炭行业中的瓦斯爆炸事故始终是煤矿安全生产的大敌，目前己成为制约煤矿安全生产的主要因素。因此，实时检测瓦斯气体的浓度变化，对矿井安全运行，人身安全及环境保护有着十分重要的作用。而目前国内矿井中用于瓦斯检测的设备比较落后，这些设备探测范围小，反应时间长，数据传输采用有线方式，且具有成本高、功耗高和设备庞大等特点，不适应大多数煤矿的需求，因此需要研制一种集成化、智能化、小型化、无线化的新型瓦斯检测报警设备，增强矿井的安全监测能力。本论文将无线传输技术引入矿井瓦斯监测数据传输过程中，从而设计了一种基于无线传输的瓦斯浓度检测仪。使
2、其实现即走即测、即测即发的功能,论文研究成果为矿井安全监测提供了一套切实可行的新的解决方案。该瓦斯浓度检测仪分为现场部分和手持部分两部分，现场部分是处于瓦斯检测点的部分，这部分主要由瓦斯传感器、信号调理、A/D转换器、单片机、无线发射模块PTR2000组成。而手持部分主要由无线接收模块PTR2000、单片机、显示单元、报警单元等组成。硬件部分主要对如何应用低功耗的AT89C51单片机来完成数据的采集、处理判断、数据的显示和传输等一系列功能作了重点地分析和阐述。而软件部分则对各部分的程序流程作了详细说明。关键词：瓦斯浓度；无线传输；检测仪；AT89C51Title Design of Gas C
3、oncentration Detector Based on the Wireless Transmission Technology AbstractIn China, the gas explosion accident has always been the greatest problem in the coal industry. At present, it even has become the main factor constraining the safe producing of the coal. Therefore, the real-time detection o
4、f the change of gas concentration plays a very important role on the safe operation of mining, personal safety and environmental protection. But in current, domestic detection equipment hung behind the other counties. The detected scopes of these equipments are small, the reaction times are long, an
5、d using wire transmission approach in data transmission, these equipment do not meet the needs of majority of coal mines because of the high cost and high power needs and large volumes. It was necessary to develop an integrated, intelligent, small and the new wireless gas detection and alarm equipme
6、nt. This equipment can enhance the mine safety monitoring capabilities.This paper introduced the wireless data transmission technology in mine environmental monitoring data transmission process. Thus, a gas concentration detector is designed which based on the wireless transmission technology. So it
7、 can moving then detecting and detecting then transmission. This papers research findings provided a new feasible solution scheme of mine safety.The detector composed of two parts, the scene part and the hand-held part. The scene part is at the gas detection point, the main components of it are gas
8、sensor, signal conditioning circuit, A/D converter, MCU and Wireless transmitter module PTR2000. While the hand-held part mainly consists of wireless receiver module PTR2000, MCU, displaying unit, alarming unit and so on. In the hardware design, this paper analyses and elaborates how to complete the
9、 data acquisition, processing judgments, display and transmission of data, such as a series of function across the low-power AT89C51 MCU. While in the part of software, the paper described the program flow in detail.Key Words Gas concentration；Wireless transmission；Detector；AT89C51目 次1 绪论11.1 煤矿瓦斯气体
10、概述11.2 国家关于煤矿安全浓度的规定21.3 无线传输技术概述31.4 煤矿瓦斯检测仪的发展状况41.5 本课题的研究意义51.6 本课题的主要工作内容52 系统总体方案设计72.1 系统总体构成及工作原理72.2 系统设计要求82.3 系统设计原理93 系统硬件设计153.1 系统电源设计153.2 数据采集与信号调理电路部分设计163.3 模数转换芯片AD574A原理及连接方法173.4 无线传输模块PTR2000原理及应用203.5 LED显示电路设计213.6 报警电路223.7 电池电量监测电路设计234 系统软件设计254.1 现场单片机主程序设计254.2 手持部分单片机主程
11、序设计254.3 串行口子程序设计264.4 传感器控制程序设计27结 论29致 谢30参考文献31附录A：现场部分总体电路图33附录B：手持部分总体电路图341 绪论中国煤炭产量高居世界第一，国家一直把煤矿的安全生产作为重中之重，给予高度的关注。在我国的煤矿生产事故中，瓦斯爆炸造成的伤亡和损失成为实现安全生产的最大障碍，及时准确地检测瓦斯浓度和报告危险在安全生产中具有重要意义。为了确保矿井的生产安全，防止瓦斯爆炸，国内外煤矿研究所在此领域进行了很长时间的研究，开发出很多种类型的瓦斯检测仪，但目前已有的瓦斯检测仪器都普遍存在着体积较大、安装复杂、操作不便、智能化程度低等缺点。因此开发研制便于携
12、带、多功能、精度高的瓦斯检测仪对促进煤炭行业的安全生产具有重要的现实意义。1.1 煤矿瓦斯气体概述 要设计一个瓦斯浓度检测仪，就必须首先搞清楚瓦斯气体，明确研究对象的性质及其爆炸所需的条件等，只有在明确了研究对象之后，才能很好地对其进行检测，下面就将对瓦斯气体的特性和爆炸条件作详细地介绍。1.1.1 瓦斯气体性质了解瓦斯的特点和性质是搞好瓦斯管理的先决条件。瓦斯是煤矿开采过程中的一种有害气体的总称，它有自己的性质和特点，是可以被认识的，也是可以被控制和利用的。所以说要搞好瓦斯管理工作，必须首先学习有关瓦斯的知识，了解瓦斯的性质和特点。矿井瓦斯是指从煤体和围岩中逸出的以及在生产过程中产生的多成分
13、的混合气体，包括、CO、等。主要成分是甲烷()、一氧化碳(CO)和二氧化碳()、硫化氢()等。甲烷是矿井瓦斯的主要成分，是一种无色无味的气体，不助燃，但当与空气混合到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸，爆炸界限为516%;空气中甲烷浓度超过40%时，空气中的氧含量将下降到12%以下，此时空气与甲烷的混合气体不再发生爆炸，但将使人窒息。1.1.2 瓦斯气体的爆炸瓦斯爆炸须具备3个条件：浓度、浓度及引爆温度。瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸附状态存在，一般情况下处于动态平衡，当外界温度、压力变化时，几种状态会互相转化，煤层在开采过程中，瓦斯被逸散出来，在井下积聚，造成瓦斯浓度增加，当浓度达5%16%时具
14、有爆炸性，浓度为9.5%时，爆炸威力最大，当浓度小于5%或大于16%时，一般不会爆炸，遇明火只会燃烧，瓦斯爆炸的上下限是可变的，当现场混合气体的温度和压力发生变化或混入煤尘及其它可燃气体时，可影响瓦斯爆炸的上下限，如空气中的煤尘含量为1012 浓度达到4%时，遇火就会爆炸。要消除引爆火源，必须严禁明电、明火下井，禁止明火放炮，要求井下电器设备必须防爆。所以控制瓦斯浓度是防止瓦斯爆炸的根本，实时掌握瓦斯浓度状况是煤矿安全的头等大事。1.2 国家关于煤矿安全浓度的规定煤矿安全规程对井下各点瓦斯浓度规定如下：(1) 矿井总回风巷或一翼回风巷风流中瓦斯浓度超过0.75%，矿总工程师必须立即查明原因，进
15、行处理，并报告矿务局总工程师。(2) 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1%时，必须停止工作，撤出人员，并由矿总工程师负责采取措施，进行处理。(3) 综合机械化、水采和煤层厚度小于8米的保护层的采煤工作面，经抽放瓦斯和增加风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1%以下时，经矿务局局长批准，瓦斯浓度最高不得超过1.5%，并应符合下列要求：工作面的风流控制必须可靠；通风巷必须保持设计断面；必须制定安全措施，配有专职瓦斯检查员并安设瓦斯自动检测报警、断电装置。(4) 采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼;放炮地点附近20 米以内风流中的瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮。采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理;电动机或其开关地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止运转，撤出人员，切断电源，进行处理。(5) 采掘工作面内，体积大于0.5立方米的空间，局部积聚瓦斯浓度达到2%时，附近20米内，必须停止工作，撤出人员
