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矿井瓦斯灾害自动监测预警系统的研究

作者：江锐 Publish: 2007-9-10 Hits:-

【中文题名】

矿井瓦斯灾害自动监测预警系统的研究

【英文题名】

Research on the System of Automatic Monitor Warning of Damp Disaster

【学科专业】

控制理论与控制工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-10

【中关键词】

矿井,瓦斯,传感器,射频,GPRS,

【英关键词】

Coal mine,Gas,Sensor,Radio Frequency,GPRS,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>

【论文摘要】

近年来，矿井安全已成为影响矿业生产，保持矿井持续、健康发展的重大问题，这就对矿井安全的科研工作提出了更高的要求，需要进一步研究矿井自然灾害的预防及控制技术。此文首先对矿井瓦斯灾害预警系统的技术现状和发展前景进行了详细的研究和分析后，近而提出了利用新型传感器采集数据、射频技术、GPRS(General Packet Radio Service)技术传输数据的设计方案。该方案包括采集数据的传感器群(瓦斯、CO、粉尘、温度、风向风速传感器等)，利用射频技术实现分站与中心站之间的通信，通过GPRS网络将数据从中心站传送至管理中心等。其中重点研究了瓦斯、CO等传感器的数据采集及A／D转换、数字滤波和两种传输方式的设计。矿井瓦斯灾害预警系统中判断是否出现危险最直接的方法就是将传感器群采集到的各种数据与相应安全值相比较，所以传感器数据的准确性便直接影响系统的可靠性，此文花了较大篇幅论述所选用的传感器型号、工作原理、各种性能参数及实际电路的应用，并研究了∑—ΔADC方式和相关数字滤波方式。由于矿井一般与管理中心都存在较远的距离，所以管理中心必须通过可靠的数据传输方式来接收采集到的数据。...

【论文题纲】

摘要	3-4
ABSTRACT	4-8
第1章绪论	8-13
1.1 研究的背景与意义	8-9
1.2 相关技术的研究动态与现状	9-12
1.2.1 研究动态	9-10
1.2.2 技术现状	10-12
1.3 主要研究成果	12-13
第2章系统组成原理	13-23
2.1 系统主要功能	13
2.2 系统总体架构	13-15
2.3 系统工作原理	15
2.4 系统重要设施	15-23
2.4.1 MSP430单片机	15-18
2.4.2 A/D转换器	18-19
2.4.3 数字滤波器	19-23
第3章传感器数据采集	23-43
3.1 概论	23
3.2 瓦斯传感器选型与应用	23-29
3.2.1 瓦斯传感器的检测原理	23-24
3.2.2 瓦斯传感器的选型	24-25
3.2.3 瓦斯传感器的应用	25-26
3.2.4 瓦斯传感器的调校技术	26-29
3.3 CO传感器选型与应用	29-32
3.3.1 CO传感器的选型	29-31
3.3.2 CO传感器的应用	31-32
3.4 粉尘浓度传感器的原理及应用	32-35
3.4.1 粉尘浓度传感器的机理	32-34
3.4.2 粉尘浓度传感器的应用	34-35
3.5 温度传感器的选型与应用	35-38
3.5.1 温度传感器的选型	35-36
3.5.2 温度传感器的机理	36-37
3.5.3 温度传感器的应用	37-38
3.6 风向传感器的原理及应用	38-40
3.6.1 风向传感器的转换原理	38-40
3.6.2 风向传感器的应用	40
3.7 风速传感器的原理及应用	40-42
3.7.1 风速传感器的转换原理	40-41
3.7.2 频率/电压转换器	41-42
3.7.3 风速传感器的应用	42
3.8 小结	42-43
第4章射频模块设计	43-56
4.1 射频模块的选型	43-44
4.2 射频模块的应用	44-53
4.2.1 模块芯片结构	44-45
4.2.2 工作模式配置	45-50
4.2.3 模块硬件设施	50-52
4.2.4 模块软件设施	52-53
4.3 射频模块天线设计	53-56
第5章 GPRS模块设计	56-72
5.1 GPRS资源	56-58
5.1.1 GPRS的工作原理	56-57
5.1.2 GPRS的性能特点	57-58
5.2 GPRS网络结构/接口/协议	58-62
5.2.1 GPRS网络结构	58-59
5.2.2 GPRS主要接口	59-61
5.2.3 GPRS传输协议	61-62
5.3 短信传输	62-63
5.3.1 短信传输的工作模式	62
5.3.2 短信传输的性能特征	62-63
5.4 GPRS模块的选型	63-66
5.4.1 GPRS模块选型	63-64
5.4.2 SIM300C主要技术指标	64
5.4.3 SIM300C的数据接口	64-66
5.5 GPRS各单元接口电路设计	66-69
5.5.1 SIM300C与单片机接口电路	66-67
5.5.2 SIM300C与RS-232接口电路	67-68
5.5.3 SIM智能卡接口电路	68
5.5.4 GPRS模块工作状态指示接口电路	68-69
5.6 GPRS软件设计	69-72
5.6.1 AT命令	69-70
5.6.2 主要程序设计	70-72
第6章系统仿真	72-77
6.1 仿真设施	72
6.2 仿真结果	72-76
6.3 仿真分析	76-77
第7章总结与展望	77-79
7.1 总结	77
7.2 展望	77-79
参考文献	79-82
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文	82-83
致谢	83

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385542



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