气体传感器无人值守校验及排风系统的研制

论文摘要

煤矿安全生产作为“十二五”规划中的一个重大课题,它事关人民群众的生命财产安全,事关改革发展、和谐稳定大局,是全国安全生产的重中之重。传感器作为监控煤矿安全生产的“眼睛”,其准确性和可靠性已成为煤矿安全监测监控系统的关键技术指标。而为保证传感器的准确性和可靠性必须对其进行定时调校,针对国内对传感器的调校技术自动化程度不高,人工调校传感器易存在人为误差,尤其对有毒有害气体传感器的调校时会伤害到工作人员,而且国内现有的调校装置也仅可对单一气体传感器进行调校,校验大量矿用气体传感器时,存在着劳动强度大、工作效率低、校验精度低等问题,不能达到高效、高质、精确、安全地完成调校任务。针对以上问题本文研制出了一种矿用气体传感器无人值守调校及排风除污系统,使调校传感器的过程可实现自动化、精确化、安全化,且可实现对多种及多台矿用气体传感器进行调校的功能,对保障煤矿安全生产具有重要的意义。本文在深度理解智能矿用气体传感器的检测原理、传感器的调校规程的基础上,结合传感器遥控发射装置的红外控制信号传输原理及其校正方式,研制一种集自动调校、智能分析、数据存储、报表管理为一体的无人值守调校监控系统。该系统的研制对调校传感器提出了新的调校方案,突破了对有毒有害气体传感器调校的瓶颈,使调校过程更加安全化、智能化。该系统运用组态监控软件作为开发平台,采用力控单片机通信协议与下位机调校装置进行串口通信。用户在调校传感器时,根据实际调校要求通过上位机选择调校方式并发送控制指令,下位机会按照控制指令进行气路控制进而使传感器通入标准流量的标气,同时对各传感器输出的频率信号进行采集,将采集结果实时送回上位机。下位机程序会根据采集的稳定数据进行分析判断,并根据示值误差结果自动选择需调校的传感器,进入红外自动闭环调校模式,采用红外控制技术对传感器进行自动闭环调校。调校过程中系统会时刻监测环境中有害气体的含量,根据监测的结果判断是否启动排风除污装置。调校完毕后进行传感器性能检测,其中包括基本误差测定以及响应时间测试等,并进行数据自动关联报表与数据存储,趋势曲线分析,利用组态与数据库的交互技术对各传感器的各项指标进行性能判定,得出传感器的性能检定结果。综上所述,该系统大幅提升了矿用气体传感器调校装置的自动化水平,节约了调校时间以及人员成本,有效地提高了矿用气体传感器调校装置的工作效率与安全性,为煤矿的高效生产提供的安全保障。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 智能传感器的调校规程及系统的整体设计
• 2.1 智能传感器的定义
• 2.2 智能传感器的组成结构
• 2.3 智能传感器典型功能的实现方法
• 2.4 催化燃烧式甲烷传感器调校设备的技术要求
• 2.4.1 计量性能的要求
• 2.4.2 通用技术要求
• 2.4.3 计量器具控制
• 2.4.4 检定方法
• 2.5 系统的总体设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 无人值守调校系统上位机的开发
• 3.1 系统的需求分析
• 3.1.1 系统的概述
• 3.1.2 系统功能特性的要求
• 3.1.3 系统设计的原则
• 3.2 上位机的开发
• 3.2.1 力控Forcecontrol 6.1组态软件的概述
• 3.2.2 力控组态软件的基本结构
• 3.3 气体传感器无人值守调校及排风除污系统的界面设计
• 3.3.2 操作界面的设计
• 3.3.3 趋势曲线、历史曲线的设计与实现
• 1. 实时趋势
• 2. 历史趋势
• 3.3.4 报表的设计和实现
• 3.3.5 系统数据库的设计
• 1. 数据库的选择
• 2. 关系数据表的设计
• 3.3.6 力控与Access关系数据库的交互
• 1. 数据源的创建
• 2. 数据库的创建
• 3. 数据库的连接
• 3.3.7 I/O设备及通讯的设置
• 1. 逻辑I/O设备的创建
• 2. 单片机的通讯协议
• 3.4 红外编码维护方案的设计
• 3.4.1 红外信号通讯原理
• 3.4.2 红外编码方式
• 1. 脉冲宽度调制的编码方式
• 2. 脉冲位置调制的编码方式
• 3. 特殊的红外编码
• 4. 红外编码的总结分析
• 3.4.3 红外编码维护方法
• 3.4.4 红外维护码的数据库设计
• 3.5 排风除污系统的设计
• 1 贵金属吸附剂和CO催化剂药量计算
• 2 排风管道的设计及验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 下位机调校控制系统的设计
• 4.1 闭环自动调校控制的设计
• 4.2 主控制板的设计
• 4.3 自动红外控制的实现
• 4.4 气路控制设计
• 4.5 红外控制的设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录