煤矿气体检测系统的研究与设计PPT格式课件下载.ppt

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的检测十分的重要。

瓦斯的主要灾害表现为瓦斯的主要灾害表现为:

一、瓦一、瓦斯浓度过高，对工人身体健康斯浓度过高，对工人身体健康的影响表现为缺氧，呼吸困难，的影响表现为缺氧，呼吸困难，窒息等。

二、瓦斯煤尘爆炸。

窒息等。

瓦斯爆炸所产生的冲击波和高瓦斯爆炸所产生的冲击波和高温火焰，往往造成大型的矿难温火焰，往往造成大型的矿难事故。

并且毁坏设备乃至整个事故。

并且毁坏设备乃至整个矿井。

三、煤中瓦斯突出。

突矿井。

突出直接影响着工人和矿井的安出直接影响着工人和矿井的安全。

全。

CO（CO（一氧化碳一氧化碳）矿井下的矿井下的COCO多存在于采空区，多存在于采空区，密封巷道等处。

与空气混合达密封巷道等处。

与空气混合达到到12.512.580%80%时具有爆炸性。

时具有爆炸性。

COCO进入人肺脏通过气体交换作进入人肺脏通过气体交换作用进入血液循环，与血红蛋白用进入血液循环，与血红蛋白形成碳氧血红蛋白。

碳氧血红形成碳氧血红蛋白。

碳氧血红蛋白的形成使血液失去携氧作蛋白的形成使血液失去携氧作用，造成缺氧血症，导致组织用，造成缺氧血症，导致组织缺氧，抑制组织呼吸。

缺氧，抑制组织呼吸。

COCO与血与血红蛋白的亲和力比氧大红蛋白的亲和力比氧大200200300300倍，而解离速度又比氧与血倍，而解离速度又比氧与血红蛋白慢红蛋白慢36003600倍。

倍。

煤矿气体检测系统及其所用传感器在技术指标上的要求：

应用环境：

煤矿生产环境应用环境：

煤矿生产环境检测对象：

同时检测甲烷、一氧化碳两种气体检测对象：

同时检测甲烷、一氧化碳两种气体测量范围：

甲烷测量范围：

甲烷005000ppm5000ppm；

一氧化碳；

一氧化碳00150ppm150ppm灵敏度：

甲烷优于灵敏度：

甲烷优于500ppm500ppm；

一氧化碳优于；

一氧化碳优于20ppm20ppm选择性：

甲烷传感器选择性：

甲烷传感器100ppm/100ppm/一氧化碳传感器一氧化碳传感器50ppm=250ppm=2响应时间：

响应时间：

=30s=30s环境工作温度范围：

环境工作温度范围：

-20-20+70C+70C煤矿气体检测系统概述煤矿气体检测系统是能够检测煤矿环境中待检气煤矿气体检测系统是能够检测煤矿环境中待检气煤矿气体检测系统是能够检测煤矿环境中待检气煤矿气体检测系统是能够检测煤矿环境中待检气体的成分及浓度，即时环境的温度，并具有报警、体的成分及浓度，即时环境的温度，并具有报警、体的成分及浓度，即时环境的温度，并具有报警、体的成分及浓度，即时环境的温度，并具有报警、按键调用显示、远程通信功能的系统。

它由以下按键调用显示、远程通信功能的系统。

它由以下部分组成：

气体传感器，能感知环境中某种气体部分组成：

气体传感器，能感知环境中某种气体及其浓度的一种装置或者器件，它能将与气体种及其浓度的一种装置或者器件，它能将与气体种及其浓度的一种装置或者器件，它能将与气体种及其浓度的一种装置或者器件，它能将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号；

温度传感器，类和浓度有关的信息转换成电信号；

温度传感器，检测环境的温度；

显示器，根据测量信号，按键检测环境的温度；

显示器，根据测量信号，按键调用时显示待检气体的浓度和温度；

声光报警器，调用时显示待检气体的浓度和温度；

声光报警器，当浓度超出设定的报警阀值时，就发出声光报警；

当浓度超出设定的报警阀值时，就发出声光报警；

远端通信，能够和上位远端通信，能够和上位远端通信，能够和上位远端通信，能够和上位PCPC机进行远端通信。

机进行远端通信。

系统工作原理框图设计方案设计方案系统采用系统采用89C5189C51作为控制单元，对来自气体传感器和温度作为控制单元，对来自气体传感器和温度传感器的信号进行采集，采集后的数据存入传感器的信号进行采集，采集后的数据存入89C5189C51设定的设定的缓冲区内，并通过按键程序可以调用浓度或者温度的数据缓冲区内，并通过按键程序可以调用浓度或者温度的数据显示，通过对比可以实现上限报警功能。

也可以在显示，通过对比可以实现上限报警功能。

也可以在PCPC机控机控制模式下，采用制模式下，采用RS-232RS-232协议，实现数据远传。

协议，实现数据远传。

系统设计上可以实现系统设计上可以实现88路数据采集。

但在程序中，只模拟路数据采集。

但在程序中，只模拟三路浓度和一路温度数据的巡回检测，每隔三路浓度和一路温度数据的巡回检测，每隔15s15s检测一次，检测一次，每一路连续检测四次，取其平均值（因为在巡回检测的每一路连续检测四次，取其平均值（因为在巡回检测的15s15s内，浓度值和温度值变化并不会产生很大突变，为了内，浓度值和温度值变化并不会产生很大突变，为了防止传感器发生错误，进行四次检测），经标度变换，转防止传感器发生错误，进行四次检测），经标度变换，转为为BCDBCD码送码送LEDLED显示。

显示。

通道号显示数据十位显示数据个位显示数据小数位第一位通道号显示数据十位显示数据个位显示数据小数位第一位LEDLED的显示数据为采集当前数据的通道号，后三位的显示数据为采集当前数据的通道号，后三位LEDLED显显示数据为在当前通道采集的数据。

注意：

由于系统为一仿示数据为在当前通道采集的数据。

由于系统为一仿真系统，所以显示数据只设计显示到十位，若为工业控制真系统，所以显示数据只设计显示到十位，若为工业控制中使用，应相应地增加显示位数。

而且在显示方式中，小中使用，应相应地增加显示位数。

而且在显示方式中，小数点的位置时固定的。

数点的位置时固定的。

根据设计方案和环境要求所选的系统元件：

气体浓度检测传感器：

SnO2基半导体气体传感器（TG813、TG842、TG800）温度检测传感器：

AD590A/D转换芯片：

ADC0809I/O口扩展芯片：

8255单片机：

89C51软件报警在智能化检测系统的设计中，使用软件比较法来实现越界在智能化检测系统的设计中，使用软件比较法来实现越界报警。

通过单片机的报警。

通过单片机的I/OI/O口分别控制上下限报警指示灯，口分别控制上下限报警指示灯，而且硬件电路简单可靠。

报警的上下限阀值分别通过按键而且硬件电路简单可靠。

报警的上下限阀值分别通过按键设定并存在设定并存在EEPROMEEPROM中，并可随时通过按键进行修改，其中，并可随时通过按键进行修改，其灵活性是硬件电路报警法所不能比拟的。

灵活性是硬件电路报警法所不能比拟的。

在智能化检测系统的越限报警模块设计中，使用的是宽带在智能化检测系统的越限报警模块设计中，使用的是宽带三位报警法。

在宽带三位报警法中，系统设有上、下限报三位报警法。

在宽带三位报警法中，系统设有上、下限报警设定值。

当测量值低于下限报警设定值时，下限报警器警设定值。

当测量值低于下限报警设定值时，下限报警器工作；

当检测值高与上限报警设定值时，上限报警器工作。

工作；

由于本文设计的系统只检测浓度和温度的上限报警，故阀由于本文设计的系统只检测浓度和温度的上限报警，故阀值只设定上限报警值，也就是只有上限报警电路。

值只设定上限报警值，也就是只有上限报警电路。

气体浓度检测传感器SnO2SnO2基半导体气体传感器基半导体气体传感器：

该类气体传感器目前：

该类气体传感器目前在国内应用很广泛，它具有便于微型化、集成化、在国内应用很广泛，它具有便于微型化、集成化、灵敏度高、敏感气体种类多、寿命长等特点。

它灵敏度高、敏感气体种类多、寿命长等特点。

它的探测原理就是气体传感器表面气体的化学吸附的探测原理就是气体传感器表面气体的化学吸附作用和解吸作用，在被测气体含量只有十几到几作用和解吸作用，在被测气体含量只有十几到几百百ppmppm时，气敏元件的阻值就可以产生很大的变时，气敏元件的阻值就可以产生很大的变化，这种阻值变化只要接上简单的电路就可以变化，这种阻值变化只要接上简单的电路就可以变换为电压的变化而测量出来。

正是这种传感器的换为电压的变化而测量出来。

正是这种传感器的灵敏度很高的特性，用于煤矿气体检测的环境是灵敏度很高的特性，用于煤矿气体检测的环境是比较合适的，其环境有高度危险性，气体检测必比较合适的，其环境有高度危险性，气体检测必须在第一时间反映出来。

须在第一时间反映出来。

对CH4浓度检测的传感器TG842不同气体传感器对不同气体都有响应，但响应程度不同。

从图中可以看出，一方面，在高温下