基于FPGA的低功耗全量程快速瓦斯检测仪

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1、摘要一ll摘要煤炭开发产业是我国的国民经济的重要支柱，但瓦斯爆炸严重威胁工人的生命安全，因此对瓦斯传感器的要求甚高。本研究设计的是一种高性能的瓦斯检测仪，虽然类似的瓦斯检测仪已经做了许多，但在速度、可靠性、功耗、检测范围等问题上都有待提高。针对以上问题，本研究提出基于FPGA的低功耗全量程快速瓦斯检测仪，相对传统的瓦斯检测仪进行了以下4个改进：1．FPGA作为核心控制器，提高了系统的可靠性，降低了系统的功耗，确保了瓦斯检测仪更加适应矿井的恶劣复杂环境；2．加入BP神经网络算法，利用当前时刻的前7个瞬时时态的瓦斯浓度，预测瓦斯浓度的稳态值，提高了瓦斯传感器的检测速度，增加了工人的作业安全系数；3

2、．采取变流瓦斯检测的方法，扩大了瓦斯检测仪的检测量程，延长了瓦斯传感器的寿命，降低了成本；4．具有组成无线传感网络功能，当矿井存在大量瓦斯检测仪时，可以将这些检测仪组成网络，便于信息的相互传递，整体掌握矿井内部的环境。以上改进措施保证了本研究的瓦斯检测仪具有低功耗、全量程、快速的特性。整个研究以FPGA为核心处理器，整体设计分为红外遥控模块、数据显示模块、数据存储模块、无线通讯模块以及声光报警模块，加强了煤矿系统安全生产的环境保障与监控，具有一定的应用前景和经济前景。关键词：低功耗；全量程；FPGA；瓦斯检测仪分类号：TP273安徽理工大学硕士学位论文Abstractlopmentofcoal

3、industryisallimportantpillarof01／1"nationaleconomy．gasexplosionisaseriousthreattoworkersinthelife．Therefore，demandingofthegassensorisveryhigh．Thisstudydesignahighperformancegasdetector,althoughthesimilargasdetectorhasbeendone，butinthespeed,reliability,powerconsumption,thedetectionrangeandotherissues

4、aretobeimproved．Forsettletheaboveproblems，thedesignproposedtheFPGA-basedlow-powerfull-scalefastgassensor．Gasdetectorcomparedtotraditionaltestinghavethe4followingimprovements：1．FPGAasthecorecontrollertoimprovesystemreliability,reducesystempowerconsumption．Ensurethatthegassensorismorecomplextoadapttot

5、heharshenvironmentofmine；2．joinedBPneuralnetworkalgorithm,usingthefirstfewtimescurrentinstantaneousgasconcentrationtopredictedsteady-statecurrentgasconcentration,thiswayCanimprovethedetectionrateofthegassensor,increasingtheoperatingsafetyfactorofworkers；3．takeConvertergasdetectionmethods，expandingth

6、erangeofgassensorsandextendingthelifeofthegassensor,reducingcosts；4，wirelesssensornetworkshavethefunctionofthecomposition，whentheminehavealotofgassensors，thesesensorsearlbeanetworktofacilitatethemutualtransferofinformation,theoverallcontrolenvironment’withinthemine。Allthesewayseusurethegasdetector谢t

7、11lowpowerconsumption,、)I，iderange，fastfeatures．ThewholedesignusetheFPGAascoreprocessor,theoveralldesignisdividedintoIRcontrolmodule，datadisplaymodule，datastoragemodule，wirelesscommunicationmoduleandt