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1、本科毕业设计（论文）开题报告题日矿井环境参数检测系统设计指导教师院（系、部）机械工程学院专业班级学号姓名韩文请日期教务处印制一、选题的目的、意义和研究现状1. 选题目的：瓦斯浓度超标是引起瓦斯爆炸的主要原因，加强对这些指标的检测，及时采取措施，使 指标维持在安全生产的范围之内，是避免事故发生的最有效的方法。煤矿环境检测系统正是 为了解决以上问题而产生的。煤矿环境检测是计算机、通信、控制技术相互交叉的学科，与 矿山的生产环节密切相关，其研究目的是对矿井下的环境参数监测，用计算机对采集的数据 进行处理，预防事故发生。其主要功能是能够及时、准确地反映各类所需要的检测信息，从 而完成对可燃气体浓度、温
2、度、湿度、压力、风速和烟雾浓度等环境参数等的检测，以保证 矿井的正常运行。2. 选题意义：现有的环境检测系统大多是模数混合系统，由于采用单一信号传输，可靠性差，互操作 性差，不能很好的对环境参数进行实时控制。鉴于以上诸多因素，本课题提出了采用下位机现场检测、CAN现场总线通信、上位机 集中管理的环境参数检测系统的设计。该系统将现代化的微机测试技术和传统的测试理论相 结合，采用LabVIEW图形化编程语言，模块化方法设计开发，增强了系统的实时性、可靠 性、稳定性。该检测系统通过对瓦斯浓度和温度数据的采集与处理、数据库管理和报表生成 等功能子模块实现了这两者的实时显示、分析、存储、查询等功能。该系
3、统能够实时跟踪井 下参数的变化，并根据其变化采取相应的措施，这在煤矿检测系统的性能改善方面将会有重 大意义。3. 国内外研究现状：国外煤矿环境参数检测技术是20世纪60年代发展起来的，至今己经有四代产品，基本 上是5-10年更新一代产品。我国煤矿检测技术应用较晚，90年代以来，研制开发了一批具有世界先进水平的系统， 如KJ90,KJ95，其主要特点是:检测分站的智能化水平进一步提高；具有网络连接功能；系 统软件采用了 Windows操作系统。煤炭科学院重庆分院的KJ90、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95、煤科院抚 顺分院的KJF2000等系统无论在软硬件功能、稳定性和可靠性、专业技术
4、服务能力、企业性 质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿检测系统的技术水平。二、研究方案及预期结果1. 研究方案：本论文主要是设计一套井下环境参数虚拟仪器检测系统，用于检测矿井下的可燃气体 浓度、温度、湿度、烟雾浓度、负压，并在参数异常时发出声光报警、断电等措施。其主 要工作有以下几个方面：（1）研究设计环境参数检测系统的总体方案，系统采用灵活可靠的总线结构。（2）下位机采用模块化设计思想，设计可燃气体烟雾检测模块、温度湿度检测模块、 风速检测模块、压力检测模块、控制模块和通信模块。（3）利用Protel 99 se软件完成各模块的硬件电路设计。（4）利用Silicon Laboratories
5、 IDE软件开发各硬件模块的单片机程序。（5）上位机利用LabVIEW图形化开发软件，对整个系统进行设计，检测系统向用户 提供了一个良好的人机界面。（6）对本论文工作做了总结，并指出论文的不足和将来的工作方向。2. 预期结果：该检测系统对矿井下的环境状况进行检测，最终实现的功能包括：（1）各种环境参数的采集：包括可燃气体浓度、烟雾浓度、温度、湿度、风速、压力 等。（2）各种参数的显示：采集到的各种参数要在上位机上显示，包括实时参数显示和历 史数据显示；通过曲线图和虚拟仪表可以观察每路参数的实时趋势和历史趋势，可以很直 观的观察所有的数据。（3）超限报警：当检测到某一个参数超限时，系统发出报警信
6、号，超标严重则报警并 断电。（4）数据库管理：对采集到的各种数据进行数据库管理，我们可以通过LabSQL语句 进行存储和查询。（5）报表生成：将采集到的各种数据生成报表，也可打印。（6）网络发布VI:通过Internet网络，将VI发布出去，使用户可以在远程看到该测 试系统的执行情况。三、研究进度本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下:第1周第2周：实习；第3周第4周：搜集资料；第5周第6周：完成开题、整体规划论文结构；第7周第8周：完成课题研究的意义和课题研究目标；第9周第10周：完成信号采集部分的设计的选型；第11周第12周：完成模块的单片机程序等；第13周第14周：论文
7、定稿；第15周第16周：准备答辩。四、主要参考文献1 闰晓梅，张记龙，张志伟.徐振峰.基于虚拟仪器的瓦斯浓度检测系统J.中北大学学报，2006.27(1).2 高迎慧，王文，薛永存.基于分批估计理论与虚拟仪器的瓦斯监测系统J.传感器与微系统，2007. 26(4).3 The measurement and automation catalog User manual.National Instruments Corporation , 1996.4 Goldberg,H. What is virtual instrument. IEEE Instrumentation Measurement
8、 Magazine, 2000.5 Emmet L.P.Froome. Requirements for a guide on the development of Virtual instrument.Technique report of National Physical Laboratory of UK. 1999.6 李震，柯旭贵，汪云祥虚拟仪器的发展历史、研究现状与展望J.安徽工程科技学院学报，2003.18(4).7 夏巍，丁刚，严辉.基于CAN总线的智能煤矿安全监控系统的设计J.工矿自动化，2006(6).8 周邦全.煤矿安全检测监控系统的发展历程和趋势J.矿业安全与环保，2007.34卷增刊.9 李云志.虚拟仪器技术及其发展趋势J.电子科学技术评论，2005(4).10 王汝琳.矿井瓦斯传感器的近代研究方法及方向D.北京:中国矿业大学，2007.4.五、指导教师意见
