煤矿高低浓度瓦斯安全监控系统

摘要

煤炭是我国的主要能源,在国民经济中占据极其重要的地位。煤矿的生产过程中存在很多安全问题,煤矿事故频繁发生,其中煤矿瓦斯事故占到70％以上。因此,设计一个可靠性好、稳定性高的煤矿瓦斯安全监控系统,对煤矿的安全生产具有非常重要的意义。
　　 根据用户需求和国家安全生产规范的要求,结合计算机技术、单片机技术与通讯技术,提出了一种切实可行的高低浓度瓦斯安全监控系统的设计方案,并设计了煤矿用高低浓度瓦斯传感器和井下智能监控分站。
　　 本课题设计的煤矿高低浓度瓦斯传感器与井下智能监控分站的技术指标符合安全行业生产标准《AQ6206-2006煤矿用高低浓瓦斯传感器》与《AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术条件》的技术要求。高低浓度瓦斯传感器可以对瓦斯浓度进行实时检测,并可以完成自动校零、非线性补偿。在全量程的处理上,利用MJC4/2.0与MJC4/3.0两种载体催化元件对瓦斯气体进行采样。
　　 在传感器硬件电路设计方面,选用AT89C51RC2单片机作为核心控制器,设计了加热采样电路、信号放大电路、电源模块、A/D转换电路、数据存储电路、红外遥控电路、通信电路以及信号输出电路等。在软件开发方面,采用模块化设计方法,设计了零点自动补偿程序,使传感器可以自动调整零点,提高了检测准确性。
　　 高低浓度瓦斯传感器已通过各项规定的实验调试,实验结果表明:系统功耗低、易维护、检测精度高、抗干扰能力强、具有很好的数据处理能力,实现了井下瓦斯检测的数字化。井下监控分站选用ARM微处理器为核心处理器,采用源码公开的实时嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ作为软件平台,采用TCP/IP传输协议来实现中心站与分站间的通信。
　　 在硬件方面,采用NXP公司的32位ARM微处理器LPC2210作为监控分站的核心处理器,它有8路10位A/D转换器、76个通用I/O口、内置CAN总线控制器,可以实现对现场频率信号、电流信号与CAN总线信号的采集。在软件方面,将源码公开的实时嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ移植到LPC2210中,介绍了几个嵌入式软件任务的实现,并完成了测试与调试工作。