高速多測點甲烷濃度網絡監(jiān)測系統(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，它是各種地質開采特別是煤炭開采中事故的隱患之一，甲烷濃度檢測成為保障煤礦安全生產的重要手段。論文針對當前甲烷(瓦斯)監(jiān)測系統(tǒng)存在的無預警能力，網絡集成化程度不高，測點較少等共性問題，提出研制新型的甲烷濃度監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)傳感器功耗低，測點多，適合甲烷濃度的全方位測量。通過多點測量，系統(tǒng)可給出礦井內甲烷濃度分布的全面信息。該系統(tǒng)除具有動態(tài)實時監(jiān)測功能外，還可與歷史數據進行比較，得出甲

2、烷濃度的變化趨勢，經過與內設的預警閾值進行比較提供預警能力。研制的重點是降低甲烷傳感器功耗、提高響應速率、延長數據無誤差傳輸距離，使單個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行。在硬件電路方面，研制了高效率的DC-DC轉換模塊；選用集成高速8位AD/DA轉換電路、512字節(jié)數據EEPROM、8K程序FLASH、增強型UART的微控制器P89LPC935作為C

3、PU；采用應用成熟的催化燃燒元件作為敏感元件；數據通信采用遠距離、低功耗、高可靠性調制解調芯片MSM7512，傳輸速率1200B/S，通信距離可達20kM；設計了遙控接收電路，配合軟件進行報警值、斷電值、線性度、零點值等多項參數的調整；全部數據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；整板元件數量少，穩(wěn)定性高，功耗低。 傳感器控制軟件是完成監(jiān)測任務、合理控制系統(tǒng)各硬件資源的核心。智能傳感器在實時檢測甲烷氣體濃度的同

4、時，還要完成報警值比較、濃度值顯示、數據存儲，在接收到上位機指令進行數據傳輸以及完成相應任務。傳感器軟件必須對多種對象同時進行實時控制，以足夠快的速度對各個對象的實時信息進行處理并做出快速響應。借鑒實時多任務操作系統(tǒng)(RTOS)，建立任務狀態(tài)隊列，完成任務管理程序巡回掃描狀態(tài)隊列進行任務調度，合理分配CPU資源，提高系統(tǒng)實時性、并行性與軟件結構的模塊化。各任務按優(yōu)先級不同，分時工作，降低系統(tǒng)平均功耗。 經過上述工作，新型甲烷傳感