煤矿井下无线智能风表的研究

摘要

煤炭是我国的主要能源之一，在一次能源中占有的份额达到70﹪以上。由于自然条件限制，我国95﹪以上的矿井采用井工开采，瓦斯、地热等灾害严重。通过矿井通风能够有效稀释、排除矿井瓦斯与粉尘并降低作业区温度，有效改善作业环境。矿井通风是煤矿安全生产的基础，对矿井通风系统进行有效监测、监控，实时掌握井下通风状况对煤矿安全生产具有重要意义[1]。　　本文在综合论述当前矿用风速表的基础上，结合当前矿井监测监控系统对风速检测终端的新要求，针对当前矿用风速表存在的智能水平低下，信号传输不及时，无法对测风员的工作进行有效监管等问题，利用单片机技术、微功耗无线通信技术设计了一种无线智能矿用风速表。根据该风速表的总体设计方案，采用理论分析、方案设计和样机测试的方法，对该型风速表进行深入研究，主要工作集中在以下方面：　　1、通过理论研究，综合利用射频传输、单片机、自动控制等技术，提出了一种适合目前矿用风速监测的风速表设计方案，包括风速采集模块、智能化信号处理模块、数据显示模块和无线发射模块等，并通过试验验证了它的可行性。　　2、以智能化和无线传输为主要目标，在充分考虑抗干扰问题和本安要求的基础上，完成了风速检测、智能化处理和射频传输等模块的软硬件设计。　　最后，对风表的各项功能及其在井下的无线通讯距离进行了测试，测试结果表明，本文设计的煤矿井下无线智能风表具有性能稳定、使用方便、易操作、数据传输稳定、抗干扰能力强等优点，可以很好地应用于井下各测风点的风速检测工作。

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1 绪论

1.1 选题来源及意义

1.2 矿用风速表的研究进展

1.3 课题研究的内容和方法

1.4 主要研究内容和章节安排

1.5本章小结

2 煤矿井下无线智能风表的工作原理和总体设计方案

2.1 无线智能风表风速检测原理

2.2设计原则

2.3 总体方案的确定

2.4 开发平台的选择

2.5 本章小结

3 煤矿井下无线智能风表的硬件设计

3.1 煤矿井下无线智能风表风表硬件设计基本原则

3.2 矿用风速表本质安全性设计

3.3（主芯片）单片机及其外围电路

3.4 光电编码器与单片机接口电路设计

3.5无线收发模块与天线的接口电路

3.6 显示电路

3.7电源设计

3.8 本章小结

4 煤矿井下无线智能风表的软件设计

4.1 软件设计思想

4.2智能化设计

4.3 主程序

4.4风速数据采集子程序

4.5 数据处理子程序

4.6显示子程序

4.7 无线输出子程序

4.8 本章小结

5 矿用风速表抗干扰设计

5.1煤矿井下常见干扰及其分析

5.2硬件抗干扰其措施

5.3软件抗干扰措施

5.4本章小结

6煤矿井下无线智能风表的测试

6.1 实验条件及设备

6.2 测试

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2 展望

参考文献

作者简历

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