阐释基于光纤传感煤矿瓦斯监测系统设计-

论文导读：讯23-25第三章瓦斯传感器的设计25-443.1瓦斯传感器的设计25-273.2光源及光电探测器的选择27-283.3光源驱动部分28-303.4光源恒温部分303.5光电转换部分的设计30-313.6放大电路设计31-383.6.1锁相放大器基本结构31-323.6.2锁相放大器原理32-333.6.3MLT04模拟乘法器33-363.6.4倍频电路36-373.6.5低通滤波电路37-38
摘要：瓦斯是煤矿重大自然灾害发生的根源之一,瓦斯爆炸严重威胁到煤矿作业人员的生命安全,影响煤矿的正常生产。实时准确地监测煤矿瓦斯气体浓度对保障安全生产具有十分重要的作用。本论文针对国家煤矿对瓦斯监测的具体要求以及煤矿瓦斯监测的近况,探讨设计了基于光纤传感的井下瓦斯监测系统。监控系统包括瓦斯传感器、监控分站、传输接口、中心计算机、网络交换机等设备。在本设计的历程中,充分利用了传感器、通信、嵌入式单片机、计算机软件编程等各方面的知识,完成了煤矿安全生产监测系统对瓦斯浓度的实时采集和管理。论文的主要工作如下：(1)将工业以太网技术和光纤传感技术结合起来,构建基于光纤的环状冗余网络,将其运用延伸到煤矿井下。系统主干采取工业环型光纤以太网(Ethernet),以光缆为介质传输,以工业级交换机为核心设备,通过工业环网节点交换机与现场各监测分站连接,建立了稳定、安全、可靠的传输链路。(2)重点对瓦斯传感器进行设计,基于气体光谱吸收原理和可调谐半导体激光吸收光谱技术,设计出了性能优越的光纤传感器。在设计历程中合理地划分功能模块来进行,完成了各模块的硬件设计和总体的软件设计。对传感器的壳体和气室的结构做了防水防尘处理,并设计了红外遥控、数码管显示和声光报警电路。光纤瓦斯传感器的设计达到了稳定性可靠性的要求,并降低了整体功耗,实现了远距离传输。(3)完成了监控分站的设计,选用S34BOX作为处理器,相比传统89C51而言,大大提升分站处理速度。电路的设计采取一系列低功耗措施,如采取多级电源方式,液晶屏显示,采取低功耗的制约芯片等；同时采取触摸屏和LCD显示使监控分站智能化,便于操作。(4)利用VB和SQL Sever2000完成了地面中心计算机的软件设计,实现了参数维护、数据实时显示、报警显示等功能。编写了基于Modbus的通讯协议,完成了整个系统的通信。(5)对系统进行测试与实验,模拟煤矿井下环境对系统进行测试。测试的主要内容有传感器的稳定性和误差、响应时间、声强和可见性；分站的数据采集、通信传输、断电响应以及中心计算机的运转等。关键词：瓦斯传感器论文监控分站论文监控系统论文通讯协议论文制约软件论文
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ABSTRACT5-10
第一章 绪论10-14

1.1 探讨背景和作用10-11

1.1 探讨背景10

1.2 探讨作用10-11

1.2 国内外探讨近况11-12

1.2.1 监测系统的进展11-12

1.2.2 监控系统有着的不足12

1.3 系统的设计要求12-14

1.3.1 设计要求12-13

1.3.2 硬件设计准则13

1.3.3 软件设计准则13-14

第二章 监测系统的案例及论证14-25

2.1 煤矿实时监测系统案例14-16

2.2 案例的比较与选择16-18

2.3 系统的设计及实施18-20

2.4 系统通讯传输的协议设计20-25

2.4.1 通讯协议结构21-23

2.4.2 基于RS485总线的通讯23-25

第三章 瓦斯传感器的设计25-44

3.1 瓦斯传感器的设计25-27

3.2 光源及光电探测器的选择27-28

3.3 光源驱动部分28-30

3.4 光源恒温部分30

3.5 光电转换部分的设计30-31

3.6 放大电路设计31-38

3.6.1 锁相放大器基本结构31-32

3.6.2 锁相放大器原理32-33

3.6.3 MLT04模拟乘法器33-36

3.6.4 倍频电路36-37

3.6.5 低通滤波电路37-38

3.7 红外遥控38-39

3.8 制约模块及算法的设计39-41

3.9 显示与声光报警41-42

3.10 系统软件设计42-44

第四章 监控分站的设计44-57

4.1 监控分站的工作原理44-45

4.2 监控分站的功能设计45-46

4.3 监控分站的硬件设计46-53

4.

3.1 存储器介绍46

4.

3.2 存储器模块46-48

4.

3.3 触摸屏输入模块48-50

4.

3.4 LCD显示模块50

4.

3.5 电源、晶振及复位电路50-53

4.4 监控分站的软件实现53-57

4.1 系统流程53-54

4.2 数据采集程序流程图54

4.3 LCD的驱动程序54-55

4.4 触摸屏驱动程序55-57

第五章 监控中心计算机软件的设计57-67

5.1 监控中心计算机软件的内容57-58

5.2 主控软件的设计开发58-62

5.

2.1 软件开发环境和工具的的选择58-59

5.

2.2 MSComm控件的属性和运用59-60

5.

2.3 数据库介绍60-62

5.3 软件主要结构模块设计62-67
5.

3.1 参数维护模块62-63

5.

3.2 数据信息的显示63-65

5.

3.3 报警显示65-67

第六章 实验与测试67-71

6.1 瓦斯传感器实验测试67-68

6.

1.1 基本误差、稳定性实验67-68

6.

1.2 响应时间测试68

6.

1.3 声强和可见性实验68

6.2 分站及系统整体实验68-69

6.3 总结与展望69-71

致谢71-72
参考文献72-74