煤層氣含量快速測(cè)定儀的研究.pdf

1、煤層氣又被人們稱作瓦斯氣。煤礦瓦斯事故死亡人數(shù)占了煤礦災(zāi)害事故死亡總?cè)藬?shù)的90％以上。瓦斯抽放是防治煤礦災(zāi)害事故的根本措施，此外煤層氣作為一種儲(chǔ)量巨大的新興清潔能源，加快煤層氣的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不僅可以使我國的煤礦安全生產(chǎn)水平得到很大提高，而且還可以解決我國的能源安全和環(huán)保問題。通過煤層氣含量的快速測(cè)定，可以及時(shí)準(zhǔn)確地掌握煤層的煤層氣關(guān)鍵參數(shù)為煤礦的安全生產(chǎn)和煤層氣資源的合理開發(fā)利用提供技術(shù)保障。為了實(shí)現(xiàn)煤層氣含量相關(guān)參數(shù)的快速測(cè)定，本課題的

2、主要工作是煤層氣含量快速測(cè)定儀的設(shè)計(jì)與研究。
　　本文在討論了煤層氣行業(yè)的研究開發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，明確了課題的研究任務(wù)。在對(duì)比了不同煤層氣測(cè)定方法的基礎(chǔ)上，確定出測(cè)定儀的核心數(shù)學(xué)模型。通過分析測(cè)定儀的功能需求以及應(yīng)用場(chǎng)合的特殊要求，制定出測(cè)定儀軟硬件方案，完成煤層氣含量快速測(cè)定儀的設(shè)計(jì)制作，在此基礎(chǔ)上的對(duì)測(cè)定儀進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和分析。
　　本文首先分析了測(cè)定儀的功能要求和工況環(huán)境要求，規(guī)劃出硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的總體方案，進(jìn)而

3、對(duì)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過合理優(yōu)化設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)，解決了儀表的防爆問題和電池的續(xù)航能力問題。對(duì)于測(cè)定儀來說，氣體流量值的準(zhǔn)確測(cè)量是保證整個(gè)測(cè)定儀的結(jié)果準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。通過選用具有熱微橋結(jié)構(gòu)的氣體質(zhì)量流量傳感器解決了此問題，并通過在軟件設(shè)計(jì)上對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的溫度和壓力等環(huán)境參數(shù)的補(bǔ)償和矯正來保證流量信息的準(zhǔn)確可靠。為保證專業(yè)知識(shí)背景不很豐富的井下操作人員能方便的操作儀表，在人機(jī)交互設(shè)計(jì)方面上運(yùn)用了菜單、圖標(biāo)、容錯(cuò)控制等方法來實(shí)現(xiàn)具有

4、良好的可操作性的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)。為了使整個(gè)軟件系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定并且增強(qiáng)軟件系統(tǒng)的可移植性，在開源的μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)環(huán)境下對(duì)測(cè)定儀的軟件程序進(jìn)行設(shè)計(jì)及移植。為了使測(cè)定儀的歷史數(shù)據(jù)信息便于進(jìn)一步的分析處理，不再像傳統(tǒng)儀表那樣是一個(gè)信息孤島，設(shè)計(jì)了 USB通信接口和 PC上位機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)儀表信息與外界的共享。從可靠性的角度分別對(duì)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)定儀的可靠性設(shè)計(jì)。通過軟件仿真的手段明確軟硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化的