矿井瓦斯检测系统
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矿井瓦斯监测监控系统管理规定及考核细则模板第一章总则第一条目的和依据为加强矿井瓦斯监测监控系统的管理,确保矿井安全运营,提高矿井工作人员的安全意识,本规定订立。
第二条适用范围本规定适用于全部公司的矿井瓦斯监测监控系统管理工作。
第三条定义1.矿井瓦斯监测监控系统:指矿井用于监测和监控瓦斯浓度、风速、风量、温度等参数的设备和系统。
2.管理负责人:指企业的管理层负责矿井瓦斯监测监控系统管理工作的人员。
第二章管理要求第四条建设与维护1.公司应规划、设计和建设完善的矿井瓦斯监测监控系统,确保其稳定运行和可靠性。
2.公司应订立矿井瓦斯监测监控系统的维护计划,并按计划进行维护和保养,确保系统设备正常运行。
第五条操作规程1.公司应编制矿井瓦斯监测监控系统的操作规程,并通过培训和考核确保相关人员娴熟掌握操作方法和注意事项。
2.全部涉及矿井瓦斯监测监控系统的操作必需依照规程执行,严禁擅自更改系统设置和参数。
第六条数据管理1.公司应建立完善的矿井瓦斯监测监控系统数据管理制度,确保数据的保管、备份和使用的安全性和可靠性。
2.对矿井瓦斯监测监控系统产生的数据,应及时进行分析和处理,并依据需要采取相应的防备和掌控措施。
第七条故障与应急处理1.公司应建立矿井瓦斯监测监控系统的故障与应急处理机制,确保在系统故障或其他紧急情况下能够及时采取措施进行处理。
2.对于系统故障造成的影响,应进行事后分析和评估,并采取措施防止仿佛故障再次发生。
第三章考核与评估第八条考核内容1.矿井瓦斯监测监控系统的规范使用情况。
2.矿井瓦斯监测监控系统的维护和保养情况。
3.矿井瓦斯监测监控系统数据的准确性和完整性。
第九条考核方式1.定期组织对矿井瓦斯监测监控系统进行巡检,检查系统设备运行情形和数据准确性。
2.依据矿井瓦斯监测监控系统的维护记录和数据分析报告,评估系统维护和保养情况。
3.对矿井瓦斯监测监控系统相关人员进行定期培训和考核,评估其操作规程的娴熟程度和合规性。
矿井瓦斯的检测仪器引言矿井瓦斯是地下煤矿和煤矿开采过程中不可避免的产物。
瓦斯的积聚和爆炸性质对矿工的生命安全和矿山的生产安全构成了巨大威胁。
为了及时发现和监测矿井瓦斯的变化,保障矿工的生命安全,矿井瓦斯的检测仪器应运而生。
矿井瓦斯检测仪器的分类根据检测瓦斯的原理和方法,矿井瓦斯检测仪器可以分为两大类:传统型瓦斯检测仪器和现代型瓦斯检测仪器。
传统型瓦斯检测仪器传统型瓦斯检测仪器主要包括集中监测装置和个人式检测仪器。
1.集中监测装置集中监测装置适用于较大规模的矿井,通过布置在矿井关键位置的传感器进行瓦斯浓度的实时监测。
常见的集中监测装置有:–复合型液晶显示器:通过传感器读取瓦斯浓度数据,并在液晶显示屏上显示实时数据。
可以方便地监测整个矿井的瓦斯浓度情况。
–声光报警装置:通过传感器感知瓦斯浓度超过安全阈值时,触发声音和灯光报警,提醒矿工采取相应的安全措施。
–数据采集系统:将传感器采集到的数据通过线路传输到计算机软件中,可以对数据进行存储和分析,为矿山管理提供有力的支持。
2.个人式检测仪器个人式检测仪器适用于矿工携带,在工作过程中对瓦斯浓度进行检测。
常见的个人式检测仪器有:–瓦斯抽气仪:通过抽取矿井气体样本,并测定气体中的瓦斯含量来进行瓦斯浓度的检测。
–气体泵吸式检测仪:通过吸入矿井气体,经过内部传感器检测气体浓度,并通过显示屏显示测量结果。
–持续式瓦斯浓度报警器:通过感测矿井气体,当瓦斯浓度超过设定阈值时,发出声音和光信号警示。
现代型瓦斯检测仪器现代型瓦斯检测仪器采用了更先进的技术和方法,提高了检测的准确性和使用便捷性。
1.红外线吸收式瓦斯检测仪器红外线吸收式瓦斯检测仪器利用红外线的特性来检测瓦斯浓度。
它能够检测多种瓦斯,如甲烷、乙烷、丙烷等。
检测原理是瓦斯分子在特定波长的红外线照射下吸收红外辐射的能量,通过测量红外线的减弱程度来确定瓦斯浓度。
2.电化学式瓦斯传感器电化学式瓦斯传感器是一种以电化学反应原理来检测瓦斯浓度的传感器。
瓦斯监测系统管理规定
瓦斯监测系统是一种用于监测和检测煤矿、煤气、天然气等环境中瓦斯浓度的设备。
为了确保瓦斯监测系统的有效运行和管理,可以制定以下规定:
1. 安装规定:明确瓦斯监测系统的安装要求,包括安装位置、布点密度等,确保系统能够覆盖整个工作区域,并能及时准确地监测到瓦斯浓度。
2. 维护保养:规定瓦斯监测系统的定期检查维护,包括传感器清洁、校准、更换等,确保系统的准确性和可靠性。
3. 报警处理:规定瓦斯监测系统中的报警设定值和处理方式,明确报警时的应急措施和疏散程序,并要求相关人员能够迅速、准确地响应和处理报警信号。
4. 数据记录与分析:要求瓦斯监测系统能够记录和存储监测数据,便于后期分析和追溯,对瓦斯浓度的变化和趋势进行分析,并作出相应的管理决策。
5. 培训与演练:要求瓦斯监测系统的使用人员接受培训,熟悉系统的操作和维护技术,定期进行演练,提高应急处理和事故处理的能力。
6. 监管与考核:建立相关管理制度和考核机制,依法监管瓦斯监测系统的使用和管理,加强对瓦斯监测系统的日常检查与评估,确保其正常运行和管理的有效性。
以上是对瓦斯监测系统管理的一些建议规定,具体可根据实际情况进行调整和完善。
煤矿井下安全监测系统的建设与运维煤矿是我国重要的能源产业,但由于煤矿生产环境复杂、风险高,安全事故频发。
为了确保煤矿生产运营的安全性和高效性,煤矿井下安全监测系统的建设和运维显得尤为重要。
本文将从建设方案、监测要点和运维管理等方面探讨煤矿井下安全监测系统的相关内容。
一、煤矿井下安全监测系统的建设方案为了有效掌握煤矿井下的安全情况,建设一个科学、合理的井下安全监测系统势在必行。
在建设过程中,应首先考虑以下几个方面的问题:1. 技术选型:井下安全监测系统需要选择适合煤矿环境的监测设备和技术。
例如,可采用多参数监测仪器,包括温度、湿度、气体浓度、瓦斯气体含量等监测仪器。
同时,应考虑到井下网络的可靠性和稳定性,选择适合的传输技术和通信设备。
2. 系统布局:在煤矿井下安全监测系统的建设中,需要对系统的布局进行合理规划。
根据矿井的不同区域,将监测点分布合理地安置在各个关键位置。
同时,需考虑煤矿的地质条件、瓦斯分布等因素,通过科学的布局提高监测系统的效率和准确性。
3. 数据传输与存储:煤矿井下安全监测系统需要采集和传输大量的数据。
在建设过程中,应选择可靠的数据传输方式,如有线网络或者无线传感器网络,并考虑数据的实时传输和存储。
同时,应建立完善的数据库,用于存储、管理和分析监测数据。
二、煤矿井下安全监测系统的监测要点煤矿井下安全监测系统的监测要点主要包括以下几个方面:1. 瓦斯检测:煤矿井下瓦斯检测是煤矿安全的重要环节。
应配置瓦斯监测仪器,实时监测瓦斯浓度和变化情况。
同时,要及时发现和处理可燃气体积聚的情况,以确保煤矿井下的安全运行。
2. 矿压监测:矿压是煤矿井下工作面稳定性的重要指标。
通过监测矿压的变化,可以判断出岩体的破坏和变形情况,及时采取措施防止事故的发生。
矿压监测仪器可以用来测量矿山的地应力、岩压、支护压力等参数。
3. 通风监测:煤矿井下通风系统是保证矿井内空气流通的重要装置。
通过配置通风监测仪器,能够实时监测井下的风速、风量和风压等指标。
一、北京龙德时代煤矿瓦斯巡检系统目的与意义----最专业的煤矿瓦斯巡检系统众所周知,瓦斯爆炸事故以及其他瓦斯事故是煤矿安全的第一敌人。
因此对于瓦斯的检测历来是煤矿安全管理工作的重中之重。
根据《煤矿安全规程》以及国家的有关规定,我国煤矿建立了三级瓦斯检查监测制度,一是:瓦斯检查员定点定时检查制度。
就是由专职的瓦斯检查员,配备精密的光学瓦检仪对固定的或者临时设置的瓦斯检查点进行精确检查,这是瓦斯检查的最根本的制度;二是:安全监测监控系统的检查,其具有定点性,系统和仪器的不稳定性等原因,目前仅仅作为瓦斯检查的补充手段。
特别是《煤矿安全规程》等并没有规定矿井必须装备这一系统,事实上,许多矿井并没有装备,装备的运行状态有些并不理想;三是,个体的数瓦检测,规程规定的对有关管理人员装备便携式瓦检仪,进行工作场所的流动检测,是一种重要的补充手段。
因此,直到目前为止,专职瓦斯检查员的检查仍然是发现瓦斯事故隐患的最可行、最可靠的措施和手段。
但是目前,我国煤矿瓦斯和火灾事故不断伤亡惨重。
说明在瓦斯检查方面,还有很大的漏洞,这些漏洞一些就是瓦斯检查员的空班漏检,就是设置监测点不到位,不合理。
国家煤矿安全监察局将“瓦斯检查制度不落实,瓦斯超限作业依然存在”作为目前国有煤矿目前“一通三防”管理中的最突出问题提出,并要求下大力气解决。
因此,采取一切可行的手段,切实落实瓦斯检查制度,消灭瓦斯超限作业,是煤矿安全工作的重要保证。
建立智能瓦斯巡检管理系统的目的意义在于:1.深入贯彻瓦斯防治“十二字方针”方针,防止瓦斯事故。
2.采用信息化技术和最新的科技成果,全面延伸领导者的管理深度和力度。
使矿长和各级管理者,每时每刻都能以简便的方式通过数据终端看到每个瓦斯检查员工作地点、工作状态,每时每刻都“盯”住每个瓦斯检查员,每时每刻都能对全矿井的安全隐患及其处理情况了如指掌;甚至,不管领导在矿上,还是出差、出国都能及时查看、掌3.据现场的实际工作情况、信息技术的应用,能使领导者具有信息化时代的“千里眼”和“顺风耳”。
2024年煤矿井下安全避险六大系统2024年的煤矿井下安全避险系统具体包含以下六个方面:1. 瓦斯检测与监控系统:瓦斯是煤矿井下的一种常见有毒气体,容易引发爆炸事故。
为了确保矿井内部空气质量的安全,煤矿井下安全避险系统将配备先进的瓦斯检测与监控系统。
该系统将通过传感器实时监测煤矿井下的瓦斯含量,并将数据传输给监控中心。
一旦瓦斯含量超过安全范围,系统将自动触发警报,并通知矿工及时撤离。
2. 矿井通风系统:通风系统是煤矿井下安全的重要保障。
2024年的矿井井下安全避险系统将配备智能化通风系统,该系统能够根据井下实时的环境数据自动控制通风设备工作。
通过合理的通风设计,能够有效稀释瓦斯等有毒气体浓度,降低爆炸的危险性。
此外,通风系统还能在火灾发生时及时排烟,并确保矿工撤离通道的通畅。
3. 物质监控与防控系统:煤矿井下存在着许多可能引发事故的物质,如煤尘、温度、湿度等。
为了及时掌握这些物质的状态,并采取相应的防控措施,煤矿井下安全避险系统将配备物质监控与防控系统。
该系统能够实时监测井下煤尘浓度、温度、湿度等参数,并通过数据分析预测潜在的危险情况。
一旦发现异常,系统将自动发出警报,提示矿工采取相应的安全措施。
4. 矿井瓦斯和粉尘防爆系统:煤矿井下存在着高浓度的瓦斯和煤尘,一旦发生火花或电弧等源火,极易引发爆炸事故。
为了防止这种情况的发生,煤矿井下安全避险系统将配备先进的瓦斯和粉尘防爆系统。
该系统将对井下的电气设备进行防爆改造,确保其能够在爆炸环境下安全工作。
同时,系统还将在关键地点设置防爆门和爆炸传导隔离设施,减少爆炸事故的发生及蔓延。
5. 安全避险通道与紧急疏散系统:在发生火灾、瓦斯爆炸等紧急状况时,矿工需要迅速撤离井下,避免被困或受伤。
为了保障矿工的安全撤离,煤矿井下安全避险系统将配备安全避险通道与紧急疏散系统。
该系统将明确规定安全避险通道的建设标准,确保通道的宽度、高度等满足安全要求。
此外,系统还将设置紧急疏散出口、疏散指示标志等,引导矿工在紧急情况下快速撤离。
矿井瓦斯抽采系统的安全检查概述随着煤炭需求的逐年增长,矿井行业的发展也愈加迅速。
矿井瓦斯抽采系统是矿井安全生产以及矿井环境保护的重要设备之一。
然而,瓦斯抽采系统在长期的工作过程中,也会给矿井的生产安全带来隐患。
为了保证矿井的安全生产,同样也需要对瓦斯抽采系统进行定期的安全检查。
本文主要介绍矿井瓦斯抽采系统的安全检查实践。
安全检查内容矿井瓦斯抽采系统的安全检查主要包括以下几个方面:1、检查瓦斯抽采系统的布局是否合理瓦斯抽采系统的管线布局是否合理是检查的重点之一。
建议对瓦斯抽采系统进行布线图的制定,查看布线图是否与实际相符,并检查布线图是否满足安全规范。
2、检查管道连接是否严密管道连接不严密是瓦斯泄漏的主要原因之一。
检查管道连接时,可以使用肉眼观察、听声音、用肝酶液或肥皂水等方式进行检查。
3、检查瓦斯抽采系统的压力控制是否合适瓦斯抽采系统的压力控制是否合适,是瓦斯抽采系统的关键问题之一。
通过运用瓦斯抽采系统专用的监控仪器,可以进行压力监控,保证瓦斯抽采系统的正常运转。
4、检查瓦斯抽采系统中的设备运转状态是否正常瓦斯抽采系统中的设备运转状态是否正常,是瓦斯抽采系统的另一个重要方面。
通过现场查看设备运行情况,以及设备监控系统的遥测数据,了解设备运转情况。
5、检查瓦斯抽采系统的泄漏及防护状态是否合适对于检查瓦斯泄漏及防护状态是否合适,需查看瓦斯抽采系统的安全防护措施,包括泄漏探测器、通风设备等方面。
同时,也需查看工作人员配备相关的防护装备是否到位。
实践案例案例描述某矿井的瓦斯抽采系统已经运行了多年,为了确保矿井的安全生产,矿井管理人员决定对瓦斯抽采系统进行安全检查。
在检查过程中,他们发现了以下问题:•瓦斯抽采系统的管道连接不严密,存在泄露隐患。
•瓦斯抽采系统的压力控制不够合适,有时会出现压力过高的情况。
•瓦斯抽采系统的设备运转状态不稳定,存在设备故障的风险。
•瓦斯抽采系统的防护措施不够完善,存在安全隐患。
井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准概述说明1. 引言1.1 概述井下煤层瓦斯含量快速测定仪是一种在煤矿生产中广泛应用的重要工具,可以有效地对井下煤层中的可燃性气体进行快速准确的测量和监测。
煤层瓦斯是由岩层内部吸附和吸附气体解吸而来,具有高温高压、易燃易爆等危险特性,因此在煤矿中的检测和控制非常重要。
1.2 文章结构本文将从以下几个方面对井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准进行详细说明。
首先,我们将介绍该仪器的原理、组成部分以及使用方法。
接着,我们将详解国内执行标准,并与国际执行标准进行比较分析。
最后,文章将阐述快速测定技术在煤矿安全生产中的重要性以及其应用场景,并展望未来该技术的发展趋势。
1.3 目的本文旨在全面概述井下煤层瓦斯含量快速测定仪执行标准。
通过介绍该仪器的概述和原理,读者能够了解其工作原理和基本组成部分。
此外,对于国内和国际执行标准的详细介绍和比较分析,可以帮助读者深入了解该技术在全球范围内的应用情况和发展趋势。
最后,文章还将探讨快速测定技术在煤矿安全生产中的重要性以及其未来发展方向,为相关领域的从业人员提供参考和启示。
以上就是“1. 引言”部分的内容介绍。
2. 煤层瓦斯含量测定仪器概述:2.1 仪器概述及原理:煤层瓦斯含量测定仪是一种专门用于井下测量和监测矿井中煤层瓦斯含量的设备。
该仪器通常由传感器、数据采集系统、显示屏以及控制系统组成。
测定瓦斯含量的原理基于传感器对于空气中的吸附气体即甲烷进行检测和采集。
通过使用可靠灵敏的传感器,测定仪能够准确地检测到空气中微小的甲烷含量,并将其转化为数字信号进行处理和显示。
2.2 仪器主要组成部分介绍:- 传感器:传感器是关键部件,它负责检测和采集空气中的甲烷气体。
现代的传感器采用了高度敏感的材料,能够稳定地工作并具有较高的精确度。
- 数据采集系统:数据采集系统负责接收来自传感器的信号,并对其进行放大、滤波、数字化等处理。
通过这个系统,我们可以获得准确且可靠的煤层瓦斯含量数据。
矿井瓦斯检测仪及其使用教案矿井瓦斯监测仪及其使用第一节光学瓦斯检测仪及其使用一、光学甲烷检测仪的特点及构造1、光学甲烷检测仪的功能和特点光学甲烷检测仪是用来测定甲烷浓度,也可测定其他气体浓度的一种仪器。
按其测量甲烷浓度的范围,分为0~10%(精度0.01%)和0~100%(精度0.1%)两种。
这种仪器的特点是携带方便,操作简单,安全可靠,但构造复杂,维修不便。
2、光学甲烷检测仪的构造光学甲烷检测仪有很多种类,我国生产的主要有AQG-1型和AWJ型,其外形和内部构造基本相同。
AQG-1型甲烷检测仪外形是个矩形盒子,由气路、光路和电路三大系统组成。
(1)、气路系统。
由吸气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸气橡皮球、气室和毛细管等组成。
(2)、光路系统。
由光源、聚光镜、平面镜、平行玻璃、气室、折光棱镜组、反射棱镜组、望远镜系统组成。
(3)、电路系统。
其功能和作用是为光路提供电源。
该系统由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门等组成。
瓦斯鉴定器主要部件的名称、作用:照明装置组:是仪器产生干涉条纹的光源部分,灯泡的额定电压1.35V,0.3A带光屏的聚光镜组:汇集光源,使之增强亮度。
平面镜组:光线经过此镜分裂为两束光线,由于镜座的作用,该镜向后倾斜55度。
折光棱镜组:将平面镜射出的两列光束经两次90度反射后,折回平面镜上。
反射棱镜组:用于调节光谱的位置。
物镜组:调节镜座可使干涉条纹在分化版上成像清晰测微镜组:转动微动手轮时,因齿轮带动刻度盘和测微玻璃座,使其偏转,产生光线的偏折,使干涉条纹移动主要供测定1%以下的微数使用。
目镜组:起放大作用,便于观察。
通过旋转镜座调节视度,看清光谱。
在0~10%范围共21道刻线吸收管组:内吸收管装有氯化钙或硅胶,用以吸收水分;外吸收管装纳石灰,用以吸收CO2。
气室组:共分三格两侧为空气室,中间为瓦斯室为平衡气室内的大气压力,装有盘型管。
按钮组:分为上下两个按钮,分别用来控制测微和光源系统的照明电路。
测控技术与仪器专业综合课程设计设计说明书班级:12表2学号:201214040210姓名:王志远指导教师:电气工程学院年月日电气工程学院综合课程设计成绩评定表目录引言 (1)1 文献综述 (2)1.1 本课题的研究背景及意义 (2)1.2 国内外发展概况及研究方向 (3)2 总体设计方案 (4)2.1系统概述 (4)2.2 系统框图 (4)2.3工作原理 (5)3 具体实施方案 (6)3.1 瓦斯气体检测电路 (6)3.2 中心控制模块 (7)3.2.1 8031引脚功能 (8)3.2.2 8031程序存储器 (9)3.2.3 8031数据存储器 (10)3.3 AD模数转换 (11)3.4系统检测结果的显示 (13)3.5数据通信 (16)3.5报警电路 (17)3.6看门狗 (17)参考文献 (18)引言能源工业是一个国家经济发展的命脉。
近年来,随着石油价格的飙升,煤炭行业的重要地位和不可替代性也日益显现。
然而,中国煤炭行业的安全形势却不容乐观,尤其是重、特大煤矿事故屡见报端。
随着我国经济的发展,能源的需求量大大增加,刺激了煤炭产业的发展。
但是由于井下环境恶劣,近年来,我国煤矿瓦斯爆炸事件频繁发生,瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害,严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名矿工的生命安全,给人民生活和国家经济建设带来巨大影响。
在这些事故中,瓦斯爆炸占绝大多数。
这其中,固然有很多诱发因素,但是煤矿生产企业安全监测设备不完备、管理手段落后是造成事故的重要因素之一。
目前,我国所有煤矿均为瓦斯矿井。
瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。
这从一个侧面告诉人们,在我国,只要控制住瓦斯,就可有效减少煤矿事故。
多年来的实践证明,煤矿瓦斯监测监控系统是控制瓦斯事故的重要管理工具,它不仅能够准确地检测甲烷含量,当被测气体中甲烷浓度超过预定数值时,自动发出报警,提醒井下人员立刻离开。
使煤矿采取有针对性的防范措施,还可立即切断危险区域内的电源,避免事故发生。
近年来,国有重点煤矿瓦斯爆炸事故较少的原因之一,就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯监测监控系统。
所以,设计开发瓦斯浓度实时监测系统是非常有必要的,它能在瓦斯超限时或在矿井中缺少氧气并低于报警限时进行声光报警,并且可以远程显示,告知井下瓦斯和氧气超限的实际情况,使安全局主要负责人对矿主、安检员、某些矿的负责人进行监管,督促他们认真贯彻煤矿安全规程,实现自动监管功能,进而更好的促进工业的发展。
1 文献综述1.1 本课题的研究背景及意义本课题的研究背景及意义从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出,在本世纪中叶以前,煤炭仍将是支持我国国民经济发展的主要能源。
煤炭生产作为我国能源工业的支柱,其地位将是长期的,稳定的。
但是,目前煤炭工业的安全生产状况却很差,其中之一便是有害气体的危害性,包括 CH4,瓦斯,SO2等。
瓦斯(CH4)是煤矿井下危害最大的气体,它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体,无色、无味,有易燃、易爆等特点。
瓦斯的危害主要表现为三个方面:第一、瓦斯浓度过高,对工人身体健康造成伤害,表现为缺氧,呼吸困难,窒息等;第二、瓦斯煤尘爆炸,瓦斯爆炸所产生的巨大冲击波和高温火焰,往往导致群死群伤,而且扬起的煤尘又会参与爆炸,摧毁巷道,毁坏设备,甚至毁灭整个矿井,给国家和人民生命财产造成巨大损失。
第三、大量的瓦斯排入大气,污染大气环境。
目前我国已经使用的瓦斯报警矿灯具有体积小、结构简单、安装方便等优点,但存在的问题是传感器漂移大,要定期维护,并且需要维护的周期很短;维护方法复杂,成本较高,抗机械干扰能力较差。
为了解决这些问题,本课题在分析模拟式瓦斯报警器特点的基础上,充分利用51单片机的强大功能,对瓦斯浓度进行实时采集、数据处理,对瓦斯传感器进行实时自校零、非线性补偿,对提高瓦斯检测的可靠性和系统的性价比具有十分重要的意义。
1.2 国内外发展概况及研究方向仪器不断更新。
其类型根据监测对象可分为可燃性气体监测仪,毒性气体监测仪和氧气监测仪等;从仪器结构和方法上分为袖珍式,便携式和固定式。
袖珍式仪器的采样方法为扩散式,用于在危险环境中的工作人员随身携带;便携式仪器采样方法为泵吸式,用于监测人员定期安检;固定式仪器用于煤矿井下固定地点气体监测。
世界各国均有煤矿瓦斯气体监测的系统,如波兰的DAN6400、法国的 TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等,其中全矿井综合监测控制系统有代表性的产品有美国公司生产的MSN系统,德国BEBRO公司的 PROMOS系统。
但是这两种系统只是基于井下监测,并无数据上传,不能实现智能化监控。
国外的监控系统技术虽然高于国内发展水平,但应用于国内煤矿尚有一定的局限性,如煤矿管理模式生产方式的不同,价格过高等。
因此,除在传感器技术方面可供借鉴外,其它仅具一定的参考价值。
我国监测监控技术应用较晚,80年代初,从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统,装备了部分煤矿在引进的同时,通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况,先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学研究所研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92、KJ95、KJ101等煤矿有害气体监测系统,在我国煤矿己有大量使用,但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式,将气体浓度转化为脉冲量,易受矿井下强电磁设备干扰,造成监测结果不准确,易出现误报警等现象。
2 总体设计方案2.1系统概述随着超大规模数字集成电路、单片机技术的飞速发展,利用单片机及其它外围芯片实现对瓦斯的监测成为一种可能,并且成为一种发展趋势。
它具有体积小、操作简单、安装方便、功能较齐全等优点,而且性能价格比也很高,应用前景非常广泛。
因此此次设计整体上是基于单片机来实现煤矿瓦斯浓度监测报警。
我设计的是基于单片机的井下瓦斯浓度检测MQ-5传感器,该系统以单片机8031为核心,包含甲烷浓度采样器、存储器的扩展、AD 转换、看门狗、数据输出、拓展借口、LCD 显示器和报警装置等组成。
该传感器可以有效的监测井下低浓及高浓瓦斯,试用范围非常广泛。
监测到的信息传输到单片机,经单片机处理后发出指令,如果瓦斯超过规定值,该系统可以立即发出声光报警,提醒生产人员离开,避免生产事故。
该系统可有效的降低瓦斯事故发生率,结构灵活,扩展性强,具有较高的性价比,单片机的应用实现了电子硬件设计的“软件化”,大大的提高了系统的可靠性和抗干扰能力,非常实用于各种大小煤矿井下瓦斯的监测监控,性能优良,经久耐用,可靠性高。
2.2 系统框图此次设计的瓦斯浓度检测系统是由气体传感器、AD 模数转换、8031单片机、外部程序存储器、外部数据存储器、LCD 显示电路、报警等电路构成,其系统框图如下:图1系统框图2.3工作原理该系统正常工作时,通过控制瓦斯气体传感器对瓦斯气体进行实时的检测,输出与瓦斯浓度相对应的电压信号,送至AD转换器进行转换,AD转换器将模拟信号转换为相应的数字信号后送人8031单片机,单片机对采样的值进行计算、处理、与预先在单片机中设置的报警数值相比较,若被测气体中瓦斯浓度超过报警电路预定的数值时,报警电路即发出声、光报警信号,工作人员即可采取相关措施,以防发生瓦斯爆炸等相关危险。
3 具体实施方案3.1 瓦斯气体检测电路本设计中,主要检测的气体为瓦斯气体的浓度,并且瓦斯爆炸浓度范围为5%-16%,MQ-5测量的浓度范围是2%-50%,所以选取MQ-5气体传感器可以很好的检测出气体的浓度。
MQ-5气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。
当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-5气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷的灵敏度高,对乙醇烟雾基本不响应,对甲烷和丙烷可较好的兼顾。
这种传感器可检测多种可燃性气体,特别是天然气,并且有快速的恢复响应、长期的使用寿命、可靠的稳定性、测试电路简单等特性,是一款适合多种应用的低成本传感器。
图 2 MQ-5结构图MQ-5气敏元件的结构和外形如图2所示,由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6只针状管脚,其中4个用于信号取出,2个用于提供加热电流。
由于MQ-5传感器对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值。
因此在使用此类传感器时,灵敏度的调整很重要,对于此款传感器可以选用1000ppm异丁烷或氢气来校准。
设计的电路图如下:图3 瓦斯浓度检测电路3.2 中心控制模块本次设计所选用的控制芯片为8031单片机,尽管这是一款被淘汰的单片机,但是对其外部拓展的学习设计也是有一定意义的。
8031单片机引脚图如下:图4 8031单片机3.2.1 8031引脚功能(1)主电源引脚Vss和Vcc① Vss接地② Vcc正常操作时为+5伏电源(2)外接晶振引脚XTAL1和XTAL2① XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。
当采用外部振荡器时,此引脚接地。
② XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。
是外接晶体的另一端。
当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。
(3)控制或与其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/,和/Vpp① RST/VPD 当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变),将使单片机复位,在Vcc掉电期间,此引脚可接上备用电源,由VPD向内部提供备用电源,以保持内部RAM中的数据。
② ALE/PROG:引脚30,地址锁存有效信号,其主要作用是提供一个适当的定时信号,在它的下降沿用于外部程序存储器或外部数据存贮器的低8位地址锁存,使总线P0输出/输入口分时用作地址总线(低8位)和数据总线,此信号每个机器出现2次,只是在访问外部数据存储器期间才不输出ALE。
所以,在任何不使用外部数据存贮器的系统中,ALE以1/6振荡频率的固定速率输出,因而它能用作外部时钟或定时。
③ RST/VpD:引脚9,复位输入信号,振荡器工作时,该引脚上2个机器周期的高电平可以实现复位操作。
④ /Vpp 、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。
当/Vpp为高电平时,访问内部程序存储器,当/Vpp为低电平时,则访问外部程序存储器。
⑤ P0.0~P0.7:通道0,它是8位漏极开路的双向I/O通道,当扩展外部存贮器时,这也是低八位地址和数据总线,在编程校验期间,它输入和输出字节代码,通道0吸收/发出二个TTL负载。