基于单片机的瓦斯监测仪的设计本科毕业设计说明书.doc

 本科毕业设计说明书 基于单片机的井下瓦斯浓度智能传感器的设计 BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLE-CHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT SENSE ORQAN DESIGN 学 院： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 年 月 日 * * * * 毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于单片机的矿井瓦斯检测系统设计 学生姓名 学 号 院 (系) 专 业 指导教师 报告日期 2013年1月4日 毕业设计（论文）题目 基于单片机的矿井瓦斯检测系统设计 题目类别（请在有关项目下作√记号） 设计 论文 其它 √ 题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成 是 否□ 毕业设计（论文）起止时间 2012年12月10日 起至 2013年5月19日（共16周） 1.课题研究的意义 随着我国经济的快速发展，煤炭的消费量持续增长，特别是近几年，煤炭的价格在不断提升，对煤炭的产量提出了更高的要求。但是，在实际的煤炭生产中，矿难事故不断发生。我国煤炭生产中每年的矿难死亡人数近万人，因此，我们不得不将更多的注意力放到煤炭生产的安全方面。矿难的原因有多种多样，其中由于瓦斯而引起的矿难事故占到了相当大的一部分。瓦斯是多种易燃易爆气体的总称，其主要成分是甲烷，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层中的气体，浓度过高时会导致人缺氧、呼吸困难、窒息等。当它与空气混合的百分比达到3.5%到16%时，遇到明火就会发生爆炸，给国家和人民的生命财产造成巨大的损失。所以，对瓦斯的浓度进行实时的检测和报警以及对其采取相应的控制措施在煤矿系统中有着非常现实的意义。 由于我国检测技术应用较晚，所以我国当前对瓦斯的检测设备还存在很多的问题，例如，检测设备的寿命周期短，易受矿井不良坏境的影响并且会导致检测设备的工作性能不稳定、检测结果不准确，容易出现误报警等现象，维护周期短且费用高。考虑到现代单片机的体积小、集成度高、速度快、稳定性好、价格低且应用领域广等特点，所以基于单片机的矿井瓦斯检测系统设计是势在必行的。本设计中是以AT89S52单片机作为硬件电路核心开发出一种操作简单的检测系统来实现对甲烷的识别、浓度监测、阈值报警以及浓度显示，为更好的防御和减少由于瓦斯而引起的矿难事故。AT89S52不仅具有AT89C51的全部功能，而且还增加了高可靠性、安全性的功能。从经济的角度来看，AT89S52不但硬件结构简单，并且价格低、功能强、性价比高，符合我国工业设计制造的要求。 2.国内外的发展状况 2.1在国外的发展状况 世界各国均有煤矿瓦斯监测系统，如法国的TF200、德国的MINOS、英国的Senturion-200、美国的HIMASS等。国外的监控系统技术理论上讲高于国内的发展水平，但要用于国内的煤矿生产中还有一定的局限性，我们可在技术上借鉴和参考。1815年，当时工业最发达的英国发明了安全灯，它是利用火焰的高度测量瓦斯的浓度。1897年瑞典造出了第一台容积压力式瓦斯浓度测量仪。随着矿井开采深度的增大和仪表工业及电子技术的发展，矿井通风安全仪器也得到了不断的发展，1927年日本制造出光干涉原理甲烷检定器，此后又陆续出现热催化、热导原理、气敏半导体等各种不同原理的甲烷检定器，其测量精度不断提高，检测方式从“间断”、“就地”检测发展到“连续”、“集中自动”遥测。1961年以后，前苏联、英、法、美、日、德等国家对其进行改进研究，并从此作为瓦斯检测的主要工作方向。 2.2在国内的发展状况 我国瓦斯监测监控技术的研究工作起步较晚，国内第一台催化原理的瓦斯报警器是1958年出现，采用铂丝元件位传感器。1961年，由北京劳动保护研究所和和抚顺煤矿安全仪器厂协作开展了研究工作，于1964年研制出我国第一个达到实用水平的载体催化元件，接着制成了以这种元件位传感器的AQR-1型瓦斯测量仪。随着电子计算机技术的应用，一套监测系统除了能检测出甲烷的浓度外，还可测一氧化碳、氢气的浓度，同时又可以对井下设备的工作状态进行监控。煤炭科学研究总院重庆研究院的KJ90NB系统、镇江中煤电子有限公司的KJ101N系统、煤炭科学研究总院沈阳研究院的KJ333系统、天地科技股份公司常州自动化分公司的KJ95N系统在软硬件功能、稳定性和