基于PIC单片机的智能化瓦斯浓度监测报警仪的设计与研究.pdfVIP

相关技术 基于PIC单片机的智能化瓦斯浓度监测报警仪 的设计与研究 王晓侃1，冯冬青2 (1．河南机电职业学院，河南新郑451191；2．郑州大学电气工程学院，郑州450002) 摘要：为了实时自动监测矿井中瓦斯浓度，保证煤矿安全生产和保护员工生命安全，设计了一种基于PIC单片机的智 能化瓦斯浓度监测报警仪。该设备采用LXK一3传感器检测矿井瓦斯浓度，将采集到的数据以电压形式传送给单片机；利 用单片机直接驱动方式动态显示瓦斯浓度，当瓦斯浓度超限时，及时发出声光报警信号；通过使用nRF2401实现上、下 位机间通讯数据的无线传输。该设备具有控削稳定、实时通信、适应性强等特点，对于井下瓦斯浓度的实时监控有着重要 的意义。 关键词：瓦斯浓度；PIC单片机；无线传输；报警 度的动态监测和显示，同时超出设定域值时设备还能 0引言 及时准确发出声光报警信号，以便及时安排疏散和撤 煤炭资源作为我国三大能源之 ，是我我国国民 离工作人员；该设备井上和和井下的数据可以通过使 经济持续、快速发展的支柱性产业。目前我国95％ 用nRF2401配合上下位机来实现无线数据传输，更 以上的煤炭资源是由地下开采而来的，这就导致地下 方便为井上技术人员提供动态监测数据。基于PIC单 作业存在一定的安全隐患事故，尤其是瓦斯气体、 片机的智能化瓦斯监测报警仪原理框图如图1所示。 C02等对人员伤害最大，同时也可能造成矿井坍塌等 事故。为此，我们开发了一款基于PIC单片机的用于 检测煤矿井下瓦斯浓度的智能化监测报警仪。该设备 在我们努力下，经过实验室试制和调试．最终研制成 功。该设备可以进行瓦斯浓度的实时动态显示和监 测，测试过程巾的数据可以无线传输、进行非线性补 偿和自动调整，整机具有体积小、测量精度高、测试 可靠性高、携带安装方便等特点。计划在平顶山煤矿 做进一步的验证试验，希望为瓦斯事故的防范和治理 图1基于PIC单片机控制的智能化瓦斯监 提供有力的手段，充分改善煤矿井道安全管理和安全 原理图 效率。 2系统硬件设计 1 系统总体设计方案 2．1单片机的选择 由电源模块、数据采集和处理模块、通信模块、 合适的单片机是控制系统的核心，也是系统运行 显示模块和声光报警模块等共同组成基于PIC单片机 可靠性和稳定性关键。考虑到本设计需要对瓦斯浓度 的智能化瓦斯浓度监测报警仪。该设备的主要工作过 数据进行控制和监测，并通过无线传输方式进行上 程是：使用LXK一3热催化式瓦斯浓度传感器实时监传，同时可以动态显示和报警，经对系统预期实现功 测矿井内的气体浓度，经过精密集成放大电路对采集 能和器件的性价比分析，采用Microchip公司所生产 到的瓦斯浓度进行放大、滤波、整形等过程的处理， 开发的PICl6F877单片机作为核心器件。其具有 Flash 此时的瓦斯浓度可以直接输入单片机的RA0口作为 program程序内存功能，可以重复烧录程序、 整个控制监测系统的输入信号；该输入量将会与单片 采用途精简指令集、开发简单、可靠性高、驱动能力 机的内部处理单元的设定值进行比较，根据实际比较 强等功能，同时具有开发环境优越、引脚具有防瞬态 情况及时做出判断和控制，以便于操作人员对瓦斯浓 能力、自带看门狗定时器、功耗低、保密性强等优 基于PIC单片机的智能化瓦斯浓度监测报警仪的设计与研究 点，特别适合应用于可