高瓦斯煤层钻孔瓦斯压力自动监测系统

摘要

随开采深度增加，煤矿瓦斯安全控制仍是威胁煤矿安全生产的重大难题。进入深部开采后，瓦斯含量增加、瓦斯压力增大、采动敏感性增强，采动作用下，煤层残余瓦斯压力随采动应力的演化而不断变化。实践表明，瓦斯压力的异常变化通常是瓦斯灾害的前兆，因此对煤层受采动影响下的瓦斯压力进行有效测试具有重要意义。
　　目前对瓦斯压力的测量均为静态为主，主要是获取煤层的初始瓦斯压力，而在瓦斯开采后，残余瓦斯的压力往往缺少必要监测方法和实时监测装备，因而研制一种能够对瓦斯钻孔有效封堵以及对瓦斯压力实时监测的技术，其对煤矿工业的安全生产具有不可替代的意义。
　　本文介绍了一种瓦斯钻孔的封孔方法和瓦斯压力测量设备的制作，封孔物质主要由注浆管、聚氨酯和水泥砂浆构成，瓦斯压力的测量设备是由MPX4115A(瓦斯压力传感芯片)以及一种基于单片机的数字式传感器，它是结合于软件和硬件而共同所实现的方法。其基本原理是通过MPX4115A（瓦斯压力传感芯片）来获取被测量的煤层中的瓦斯压力值，并且将其通过相关的电路处理以后，再将相应的模拟电压值输出，通过以核心为LM331芯片为主的转换电路V/F把模拟电压值进行转换，进而得到相应的数字脉冲信号并输出，输出的数字脉冲信号将直接输入到单片机的计数器里。根据单位时间里单片机所获得脉冲信号的脉冲数值，然后将脉冲信号的频率计算出来。通过模拟电压与脉冲信号频率的线性关系，将对应的实际煤层内瓦斯压力值计算出来，最后把实际煤层内的瓦斯压力值通过LCD1062（液晶显示屏）予以显示出来。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 国内外研究现状

1．1．1 国外研究现状

1．1．2 国内研究现状

1．2 论文主要研究内容和研究方法

1．3 论文研究的意义

2 瓦斯测压仪的总体制作方案

2．1 整体思想以及系统原理

2．2 实现方案

2．3 元件选取

2．3．1 单片机的选型

2．3．2 瓦斯压力传感器

2．3．3 V／F转换芯片

2．3．4 显示器

2．3．5 三端稳压器

2．4 本章小结

3 瓦斯测压仪的硬件系统实现方案

3．1 单片机电路

3．1．1 单片机概述

3．1．2 单片机的片内结构、各个引脚以及封装特征

3．1．3 89C52单片机引脚功能

3．1．4 单片机的复位电路

3．1．5 单片机的时钟电路

3．1．6 单片机电路图

3．2 瓦斯压力检测电路

3．2．1 瓦斯压力传感器MPX4115A的介绍

3．2．2 MPX4115的引脚及功能

3．2．3 电压／频率转换器

3．2．4 瓦斯压力检测部分电路图

3．3 液晶显示电路

3．3．1 液晶显示屏介绍

3．3．2 LCD1602介绍

3．3．3 LCD1602的控制

3．3．4 LCD1602的电路图

3．4 电源电路

3．4．1 78L05的介绍

3．4．2 78L05的特点

3．4．3 78L05的引脚图

3．4．4 电源电路图

3．5 总体电路

3．6 本章小结

4 瓦斯测压仪的软件系统

4．1 软件系统的概述

4．2 运用C语言和汇编语言程序在单片机的开发过程中优缺点的比较

4．3 主要模块程序

4．3．1 主程序

4．3．2 主要子程序模块

4．4 本章小结

5 系统的应用测试

5．1 硬件模块的测试

5．1．1 电源模块的测试

5．1．2 瓦斯压力监测模块的测试

5．2 软件部分的测试

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 存在问题及展望

参考文献

致谢

附录