labview的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统硬件设计(附件)
煤炭行业始终被看作为我国经济产业中不可或缺的一部分，创造了巨大的经济利润。但由于煤矿内部环境复杂，经常发生瓦斯爆炸事故，危害工人安全，影响我国经济化进程。因此，本文研究设计了基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统用以监测煤矿内瓦斯气体浓度，实现无人值守的煤矿安全监测。该课题工作内容如下通过系统设计实现对煤矿中瓦斯气体的浓度的自动监测，然后通过无线通讯技术将监测信息传回终端节点，在液晶显示屏上显示出来，一旦气体浓度超出安全范围超标，即触发报警电路，蜂鸣器报警。本设计实现了监测瓦斯浓度的基本功能，有效解决了煤矿内部瓦斯监控不便问题，具有很好的应用发展前景。关键词 煤矿安全监控，瓦斯浓度监测，瓦斯气体传感器，无线通信技术
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景和目的 1
1.2 当前研究状况和未来发展前景 1
1.3 设计工作流程 3
2 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统设计 3
2.1 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络监测系统设计思想 3
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 系统总体框图 4
3.2 单片机STC89C52RC系统 5
3.3 USB 电路 6
3.4 瓦斯气体传感器电路 8
3.5 nRF24L01无线收发系统 10
3.6 电源电路 12
3.7 电子显示屏电路 13
3.8 复位电路 14
3.9 滤波电路 15
3.10 报警电路 16
3.11 独立按键电路 16
3.12 节点电路 17
3.13 系统总体设计 18
4 软件设计 19
4.1 LABView介绍 19
4.2 编写语言选择 19
4.3 主程序 19
4.4 各部分软件设计思想 20
4.5 LABVIEW上位机设计 26
5 电路板设计与调试 27
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 总硬件电路图 33
附录B 印刷电路图 34
附录C系统程序代码 35
1 引言
作为国家经济的一个重要支柱，煤炭产业为我国提供了主要的能源，创造了巨大的经济利润。近年来，经济发展越来越快，相应的，社会也越来越需要煤炭资源。在先进的科学技术的帮助下，矿井开采规模逐渐的扩大，深度逐渐延伸。在巨额利润背后，煤炭的生产安全问题也不容小觑。我国的煤矿多为井工煤矿，开采难度较大，常常造成安全事故，给人们带来生命和财产的损失。
1．1 课题研究背景和目的
近年来，我国煤矿安全生产状况呈好转趋势，煤矿生产死亡的人数正在逐渐减少，但煤矿生产安全方面和发达国家仍有较大差距。其中主要原因是我国对于煤矿安全问题不够重视，没有系统辨别、排除煤矿不安全的因素，同时没有对煤矿生产中所含有的风险进行定量计算，不能准确有效的进行动态的、层次化煤矿风险预警。与此同时，在目前的煤矿生产监管工作的大格局下，存在着中央与地方，以及和煤矿企业间的多方制约情况，在这种格局中，由于主体地位的不同，谈判能力的差异，以致于出现了各主体相互之间隐性化的利益冲突，给煤矿安全监管带来了不好的效果，对于频繁出现的煤矿重大事故也有一定的催化作用。
根据有关资料描述，瓦斯爆炸是危害煤矿工作人员安全的首要问题。近年来，随着科学技术水平的提高，煤矿生产技术的提高，煤炭开采规模逐渐扩大，与此同时，在煤矿井下工作的难度和危险系数也在不断增加，人们更需要把目光放在煤矿挖掘的安全生产上来。煤矿挖掘越来越深，煤矿井下存在的瓦斯也越来越多，瓦斯的含量越高，矿下工作的危险系数也就越高，严重危害着煤炭工作者的生命安全。最近几年中，频繁发生的煤矿瓦斯爆炸事故，给工人和企业带来了巨大的损失，瓦斯问题和煤矿安全问题已经得到了社会各界的广泛关注。
最近几年中，由于开采规模的扩大，难度的加大，矿井安全系数也不断降低，各种安全隐患逐渐凸显，频繁发生的煤矿安全事故使人们意识到，煤矿安全问题已然成为一个制约人们现代化发展的，亟待解决的问题。
1．2 当前研究状况和未来发展前景
在我国，当前煤矿瓦斯安全监控系统的安装情况不尽如人意，尽管70%的国有煤矿，5200多处的瓦斯含量较高的煤矿、以及瓦斯较为突出的矿井已经基本具备了瓦斯监测系统，可以进行瓦斯监控。但很多煤矿的监测系统较为落后老旧，由于不经常维护，甚至出现带伤运行的状况。而其余的30%左右的瓦斯含量较低的国有煤矿、各类集体和私人煤矿安全系统安装比例更少，大概只有50%安装了监控系统。由于国家政策的要求，目前这些煤矿正大力的安装监控系统，可以看到我国一大批煤矿正在意识到煤矿安全问题，并加入到升级、安装瓦斯安全监测监控系统的浪潮中来。
对于我国来说，在煤矿安全监控技术的应用方面还不够熟练，发展时间并不长。煤矿安全监控系统的组织结构为：中心站，信息传输设置、传感器装置、以及执行装置。监控系统原理如下：通过各分站及传感器实时持续监测矿井的各种参数，然后将信息快速传输到地面上的中心站。依据先前定义好的配置，中心站监控设置紧接着将指令发送给分站、再通过分站来进行断电控制，最后中心站通过程序分析处理监控数据。在我国，大约有十几种的监控系统正在投入使用，对我国各类煤矿瓦斯安全监测系统进行全面分析，发现以下几类系统在软硬件的功能方面，可靠度方面，以及专业服务与企业性质等方面均代表了我国现有的技术水平，它们分别是沈阳研究院开发的KJ333系统、和天地科技股份公司旗下的常州自动化分公司生产的KJ95N系统。
随着人们对煤矿安全问题关注度的提高，人们越来越需要更为完善的瓦斯监控系统，近年来随着科技的进步，瓦斯监控系统具有以下发展趋势。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景和目的 1
1.2 当前研究状况和未来发展前景 1
1.3 设计工作流程 3
2 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统设计 3
2.1 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络监测系统设计思想 3
2.2 总体功能 4
3 硬件设计 4
3.1 系统总体框图 4
3.2 单片机STC89C52RC系统 5
3.3 USB 电路 6
3.4 瓦斯气体传感器电路 8
3.5 nRF24L01无线收发系统 10
3.6 电源电路 12
3.7 电子显示屏电路 13
3.8 复位电路 14
3.9 滤波电路 15
3.10 报警电路 16
3.11 独立按键电路 16
3.12 节点电路 17
3.13 系统总体设计 18
4 软件设计 19
4.1 LABView介绍 19
4.2 编写语言选择 19
4.3 主程序 19
4.4 各部分软件设计思想 20
4.5 LABVIEW上位机设计 26
5 电路板设计与调试 27
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
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致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 总硬件电路图 33
附录B 印刷电路图 34
附录C系统程序代码 35
1 引言
作为国家经济的一个重要支柱，煤炭产业为我国提供了主要的能源，创造了巨大的经济利润。近年来，经济发展越来越快，相应的，社会也越来越需要煤炭资源。在先进的科学技术的帮助下，矿井开采规模逐渐的扩大，深度逐渐延伸。在巨额利润背后，煤炭的生产安全问题也不容小觑。我国的煤矿多为井工煤矿，开采难度较大，常常造成安全事故，给人们带来生命和财产的损失。
1．1 课题研究背景和目的
近年来，我国煤矿安全生产状况呈好转趋势，煤矿生产死亡的人数正在逐渐减少，但煤矿生产安全方面和发达国家仍有较大差距。其中主要原因是我国对于煤矿安全问题不够重视，没有系统辨别、排除煤矿不安全的因素，同时没有对煤矿生产中所含有的风险进行定量计算，不能准确有效的进行动态的、层次化煤矿风险预警。与此同时，在目前的煤矿生产监管工作的大格局下，存在着中央与地方，以及和煤矿企业间的多方制约情况，在这种格局中，由于主体地位的不同，谈判能力的差异，以致于出现了各主体相互之间隐性化的利益冲突，给煤矿安全监管带来了不好的效果，对于频繁出现的煤矿重大事故也有一定的催化作用。
根据有关资料描述，瓦斯爆炸是危害煤矿工作人员安全的首要问题。近年来，随着科学技术水平的提高，煤矿生产技术的提高，煤炭开采规模逐渐扩大，与此同时，在煤矿井下工作的难度和危险系数也在不断增加，人们更需要把目光放在煤矿挖掘的安全生产上来。煤矿挖掘越来越深，煤矿井下存在的瓦斯也越来越多，瓦斯的含量越高，矿下工作的危险系数也就越高，严重危害着煤炭工作者的生命安全。最近几年中，频繁发生的煤矿瓦斯爆炸事故，给工人和企业带来了巨大的损失，瓦斯问题和煤矿安全问题已经得到了社会各界的广泛关注。
最近几年中，由于开采规模的扩大，难度的加大，矿井安全系数也不断降低，各种安全隐患逐渐凸显，频繁发生的煤矿安全事故使人们意识到，煤矿安全问题已然成为一个制约人们现代化发展的，亟待解决的问题。
1．2 当前研究状况和未来发展前景
在我国，当前煤矿瓦斯安全监控系统的安装情况不尽如人意，尽管70%的国有煤矿，5200多处的瓦斯含量较高的煤矿、以及瓦斯较为突出的矿井已经基本具备了瓦斯监测系统，可以进行瓦斯监控。但很多煤矿的监测系统较为落后老旧，由于不经常维护，甚至出现带伤运行的状况。而其余的30%左右的瓦斯含量较低的国有煤矿、各类集体和私人煤矿安全系统安装比例更少，大概只有50%安装了监控系统。由于国家政策的要求，目前这些煤矿正大力的安装监控系统，可以看到我国一大批煤矿正在意识到煤矿安全问题，并加入到升级、安装瓦斯安全监测监控系统的浪潮中来。
对于我国来说，在煤矿安全监控技术的应用方面还不够熟练，发展时间并不长。煤矿安全监控系统的组织结构为：中心站，信息传输设置、传感器装置、以及执行装置。监控系统原理如下：通过各分站及传感器实时持续监测矿井的各种参数，然后将信息快速传输到地面上的中心站。依据先前定义好的配置，中心站监控设置紧接着将指令发送给分站、再通过分站来进行断电控制，最后中心站通过程序分析处理监控数据。在我国，大约有十几种的监控系统正在投入使用，对我国各类煤矿瓦斯安全监测系统进行全面分析，发现以下几类系统在软硬件的功能方面，可靠度方面，以及专业服务与企业性质等方面均代表了我国现有的技术水平，它们分别是沈阳研究院开发的KJ333系统、和天地科技股份公司旗下的常州自动化分公司生产的KJ95N系统。
随着人们对煤矿安全问题关注度的提高，人们越来越需要更为完善的瓦斯监控系统，近年来随着科技的进步，瓦斯监控系统具有以下发展趋势。
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