智能瓦斯检测报警装置设计毕业设计

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1、智能瓦斯检测报警装置设计目录1绪论11.1煤矿气体检测系统概述11.2煤矿气体检测系统的国内外发展状况31.3本设计的意义31.4本设计的主要工作内容42瓦斯传感器的类型及原理42.1主要特性52.1.1稳定性52.1.2灵敏度52.1.3选择性62.1.4抗腐蚀性62.2主要原理及分类62.2.1半导体气体传感器62.2.2电化学型气体传感器72.2.3固体电解质气体传感器82.2.4接触燃烧式气体传感器82.2.5光学式气体传感器92.2.6高分子气体传感器92.3加工技术102.4发展方向112.4.1新气敏材料与制作工艺的研究开发112.4.2新型气体传感器的研制122.4

2、.3气体传感器智能化123基于气敏元件的煤矿瓦斯检测系统设计123.1系统原理框图123.2系统硬件设计133.2.1单片机型号的选择133.2.2AT89S52单片机的特点143.2.3系统电源143.2.4气体传感器加热及其信号采样163.2.5传感器信号检测回路及A/D转换参考电源183.2.6模数转换芯片AD7810的原理及应用193.2.7MAX7219显示电路233.2.8总线接口电路263.2.9RS—485串口通讯303.2.10声光报警电路343.2.11看门狗硬件电路354系统软件设计364.1主程序364.2按键中断程序384.3定时器A中断程序394.4串行

3、中断程序415总结与展望435.1总结435.2展望43翻译部分46英文原文：46中文译文：52致谢56第57页中国矿业大学2009届本科生毕业设计1绪论煤矿井下的瓦斯主要来自煤层和煤系底层，它是由腐植型有机物在成煤过程中形成的全部气体的统称。其主要成分是甲烷，也称沼气(CH4)，还有二氧化碳(CO2)、氮(N2)。此外，还有少量的硫化氢(H2S)、氢(H2)和一些重烃和稀有气体等。由于矿井瓦斯的主要成分和主要危害是沼气，因此，长期以来人们习惯上把沼气称为瓦斯。沼气是无色、无味、无臭的气体。比空气轻，对空气的比重为0.544，故在井下巷道的上部、顶板冒落地点的顶部和独头上山的掘进工

4、作面易于积聚沼气。沼气本身无毒性，但不能供呼吸。当空气中沼气浓度较高时，就会相对降低氧的含量，使人窒息。沼气不能助燃，但当它在空气中达到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸。在成煤过程中生成的沼气，经过漫长的地质年代，大部分已排放入大气，只有一小部分至今仍被保存在煤体或围岩中（煤层保持沼气量的多少，主要取决于煤及围岩的透气性、地质构造以及煤的埋藏深度，吸附性能及孔隙性等）。可是，就是这一小部分，倘若发生事故，便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地不断延伸，安全隐患越来越多。瓦斯事故，特别是重、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越

5、来越高。如果不把瓦斯事故控制住，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地检测显得尤其重要，对易燃易爆混合气体检测系统的研究和开发也成为人们一直关注的问题。1.1煤矿气体检测系统概述煤矿气体检测系统是能够检测矿井环境中瓦斯气体的浓度，具有报警功能并能实现数据远传至地面监控室PC的系统。本设计中完整的煤矿气体检测系统由以下五个部分组成:l)气体传感器:能感知环境中甲烷气体及其浓度的一种敏感元件，它能将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号2)显示单元:根据测量信号，由单片机将待显示数据按相应方式进行数据传输给显示处理模

6、块显示于仪表3)声光报警单元:当检测气体浓度超出设定报警值时，发出声光报警4)通讯单元:将采集数据通过RS—485通讯方式进行数据通信5)数据采集分析软件:运用VC++编写串口通讯软件，实现气体数据的采集、分析及保存煤矿气体检第57页中国矿业大学2009届本科生毕业设计测系统其他的技术参数还有存储数据性能、传输数据性能、使用寿命与可靠性等。气体传感器是煤矿气体检测系统的重要组成部分，就其原理可以分为四大类:光学类气体传感器、电化学类气体传感器、高分子材料类气体传感器及电学类气体传感器。利用气体的光学特性来检测气体成分和浓度的传感器为光学类气体传感器，根据具体的光学原理可分为红外吸收

7、式、可见光吸收光度式、光干涉式、化学发光式和试纸光电光度式、光离子化式等气体传感器。电化学类气体传感器是利用电化学性质的气体传感器，该类气体传感器包括:定电位电解式、伽伐尼电池式、固体电解质等种类的气体传感器。高分子气敏材料气体传感器主要有高分子电阻式、高分子电介质式、浓差电池式、声表面波式、石英振子式等。利用材料的电学参量随气体浓度的变化而改变的特性制作的气体传感器为电学类气体传感器。这类气体传感器又可分为电阻式和非电阻式两大类，其中非电阻式气体传感器是利用材料的电