基于单片机的矿井环境监测系统设计开题报告模版.doc

毕业设计开题报告 题 目 基于单片机的矿井环境监测系统设计 学生姓名 武兆辉 学号 1213014088 所在院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 电子1203班 指导教师 王文洋 2016年 3 月 17 日 题 目 基于单片机的矿井环境监测系统设计 选题的目的及研究意义 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。 综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 研究现状： 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、稳定性和可靠性、专业技术服务能力、企业性质和生产规模等方面基本代表了我国煤矿瓦斯监控系统的技术水平。当前我国矿井正在运行的瓦斯监控系统主要有三类：一是20世纪80年代初，从英、法、美、波兰等国家引进的一批安全监控系统，并通过消化和吸收研制出适用于我国煤矿实际情况的监控系统，由于当时技术水平低和维护跟不上等原因系统已面临更新改造的机遇；二是20世纪90年代后期，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了MSNM、WEBGIS、KJF2000等监控系统，但是整个系统的信息传输速率最高只能达到5000bps；三是21世纪以来，各个瓦斯监控系统生产厂家都在原有基础上推出了升级系统。因此，根据我国的煤矿生产和管理模式，依照我国的有关技术标准，其技术的先进性、产品的可靠性和实用性则是本项目的关键所在，而且基于单片机的矿井瓦斯监测系统的研究和开发生产具有十分广泛的现实市场和潜在的市场需求。 应用领域： 矿井生产等领域 对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明，论文要写出相应的写作提纲 课题任务及设计要求： 本课题要求利用单片机作为核心控制器件，设计一种基于单片机的矿井环境监测装置，对矿井下温度、湿度、瓦斯浓度等数据的采集，通过无线传感器网络传输并实时显示，具备采集数据超限报警功能。 方案论述及选择 矿井环境监测装置利用单片机AT89C51作为信息处理器和核心控制器件。系统利用温湿度传感器和瓦斯浓度传感器将采集到的矿井温湿度和瓦斯浓度经过处理传递给单片机，单片机将得到的信息进行处理，判断是否超限，达到报警限度时单片机将发出指令进行报警提示（声光提醒以及屏幕文字提醒），未达到限度时屏幕实时显示温湿度和瓦斯浓度。 总体的系统框图如图2.1所示。 图2.1 系统框图 1）方案一的论述 （1）.方案一的设计框图： 系统由蓝牙模块实现无线传输。方案一的硬件设计框图如图2.2所示。