高速多測(cè)點(diǎn)甲烷濃度網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制.pdf

1、甲烷(CH4)是一種易燃易爆氣體，是煤礦瓦斯的主要成分，它是各種地質(zhì)開(kāi)采特別是煤炭開(kāi)采中事故的隱患之一，甲烷濃度檢測(cè)成為保障煤礦安全生產(chǎn)的重要手段。論文針對(duì)當(dāng)前甲烷(瓦斯)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的無(wú)預(yù)警能力，網(wǎng)絡(luò)集成化程度不高，測(cè)點(diǎn)較少等共性問(wèn)題，提出研制新型的甲烷濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)傳感器功耗低，測(cè)點(diǎn)多，適合甲烷濃度的全方位測(cè)量。通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量，系統(tǒng)可給出礦井內(nèi)甲烷濃度分布的全面信息。該系統(tǒng)除具有動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能外，還可與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出甲

2、烷濃度的變化趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)與內(nèi)設(shè)的預(yù)警閾值進(jìn)行比較提供預(yù)警能力。研制的重點(diǎn)是降低甲烷傳感器功耗、提高響應(yīng)速率、延長(zhǎng)數(shù)據(jù)無(wú)誤差傳輸距離，使單個(gè)分站能夠容納更多的傳感器，從而確切了解甲烷濃度分布的真實(shí)情況。 低功耗智能甲烷傳感器的研制從硬件和軟件兩方面進(jìn)行。在硬件電路方面，研制了高效率的DC-DC轉(zhuǎn)換模塊；選用集成高速8位AD/DA轉(zhuǎn)換電路、512字節(jié)數(shù)據(jù)EEPROM、8K程序FLASH、增強(qiáng)型UART的微控制器P89LPC935作為C

3、PU；采用應(yīng)用成熟的催化燃燒元件作為敏感元件；數(shù)據(jù)通信采用遠(yuǎn)距離、低功耗、高可靠性調(diào)制解調(diào)芯片MSM7512，傳輸速率1200B/S，通信距離可達(dá)20kM；設(shè)計(jì)了遙控接收電路，配合軟件進(jìn)行報(bào)警值、斷電值、線性度、零點(diǎn)值等多項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整；全部數(shù)據(jù)處理功能集中于單片高速微處理器中，處理速度快，靈敏度高；整板元件數(shù)量少，穩(wěn)定性高，功耗低。 傳感器控制軟件是完成監(jiān)測(cè)任務(wù)、合理控制系統(tǒng)各硬件資源的核心。智能傳感器在實(shí)時(shí)檢測(cè)甲烷氣體濃度的同

4、時(shí)，還要完成報(bào)警值比較、濃度值顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在接收到上位機(jī)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及完成相應(yīng)任務(wù)。傳感器軟件必須對(duì)多種對(duì)象同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以足夠快的速度對(duì)各個(gè)對(duì)象的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行處理并做出快速響應(yīng)。借鑒實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(RTOS)，建立任務(wù)狀態(tài)隊(duì)列，完成任務(wù)管理程序巡回掃描狀態(tài)隊(duì)列進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，合理分配CPU資源，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、并行性與軟件結(jié)構(gòu)的模塊化。各任務(wù)按優(yōu)先級(jí)不同，分時(shí)工作，降低系統(tǒng)平均功耗。 經(jīng)過(guò)上述工作，新型甲烷傳感