因此我们必须把源代码程序转换成二进制代码程序,这种转换过程叫编译,转换所得的二进制称为机器码。
一条源代码指令转换为机器码后,根据其复杂程度不同,可占一字节,两字节或三字节。其中,第一字节表示该指令的意义,称为该指令的操作码,操作码是每条指令都有的,若是较复杂的指令,除了第一个字节为操作码外,其后还有一个或两个操作数,即该指令所带的参数。编译过程除了把源代码指令转换为机器代码指令外,还要指定每一条机器代码的每一个字节所在的程序存储器地址,然后再用程序固化器将编译所得的结果装入程序存储器,这样,单片机在上电复位后,控制器才能正确的从程序存储器中取出用户程序。(详见附录)
四.瓦斯浓度的检测
图4.1 MQ-5
结构
形
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图4.2 MQ-5
等效电路
MQ-5气敏元结构形如图3所示(结构A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2
敏感层,测量电极加热器构成敏感元固定塑料或不锈钢制成腔体,加热器气敏元提供必
工作条。封装好气敏元有6只针状管脚,其4
个于信号出,2个于提供加热电流设计MQ-5接线如图2所示,实际测量,以按照其等效电路计算相应校数值,其Ro表示体
等效电阻,RL
接载电阻,
测量气体腔
调整输出模拟量电压范围,具体数值
应根据A/D转换器输入范围确定,TLC1543输入范围0~5V,这样RL调整至该范围,保证测量量程足够。 表1甲烷测试计算
其:RL=20KΩ;Ro=14.43KΩ;C=86;RL—载电阻;Ro—敏感体电阻;C—常数,调整显示范围灵敏度调整过程,由于MQ-5型气敏元
不同种类,不同浓度
重
,
气体有不同电阻值。因此,使此类型气敏元时,灵敏度调整
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建议1000ppm异丁烷或氢气校准传感器。
矿井瓦斯从煤或岩层中涌出的形式有两种,一是均匀涌出,煤层揭露后,首先是游离瓦斯涌出从煤层或岩层表面非常微细的裂缝和孔隙中缓慢、均匀而持久地涌出,而后是吸附瓦斯解吸为游离瓦斯而涌出瓦。这种涌出形式范围广、时间长。二是特殊涌出,瓦斯特殊涌出包括瓦斯喷出与突出,即在较高压力状态下,很短时间内自采掘工作面的局部地区突然涌出大量的瓦斯,伴随瓦斯突然涌出有大量的煤和岩石被抛出。瓦斯的这种涌出是瓦斯矿井特殊的一种瓦斯放散形式。但是,由于它的出现具有突然性,一次涌出的瓦斯量大而集中,且伴随有一定的机械破坏力,因此对安全生产威胁很大。
矿井瓦斯涌出量是指矿井生产过程中,单位时间内从煤层本身以及围岩和邻近层涌出的各种瓦斯量的总和。瓦斯涌出量分为绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两种。绝对瓦斯涌出量是进行瓦斯管理时风量计算的一个重要依据。但是,它仅能表明矿井涌出瓦斯的多少,很难判断矿井瓦斯涌出的严重程度,如两个绝对瓦斯涌出量相等的矿井,表面看来瓦斯涌出情况似乎一样,实际其中开采规模小的矿井瓦斯涌出情况必然更为严重。
相对涌出量是指矿井在正常条件下月平均产煤1t的瓦斯涌出量,用qCH4表示,单位为 m3/t,它能够判断出矿井瓦斯涌出的严重程度。矿井瓦斯涌出量的大小,取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。煤层和邻近层的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的决定因素。开采煤层的瓦斯含量高,瓦斯的涌出量就大。当开采煤层的上部或下部都有瓦斯含量大的煤层或岩层时,由于未受采动影响,这些邻近层内的瓦斯也要涌人开采层,从而增大了矿井瓦斯涌出量。
地面大气压的变化与瓦斯涌出量的大小有密切关系。地面大气压力升高时,矿井瓦斯涌出量减少。地面大气压力下降,瓦斯涌出量增大。气温的影响体现在其变化导致大气压的变化,进而影响瓦斯涌出量的大小。
开采规模是指开采深度、开拓、开采范围及矿井的产量而言。开采深度越深,随着瓦斯含量的增加,瓦斯涌出量就越大。在瓦斯赋存条件相同时,一般是开拓、开采范围越大,则瓦斯绝对涌出量越大,而瓦斯相对涌出量差异不大;产量增减,往往瓦斯绝对涌出量有明显的增减,而相对涌出量的变化不很明显。当矿井的开采深度与规模一定时,若矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤,产量变化时,对绝对涌出量的影
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响比较明显,对相对涌出量的影响不大;若瓦斯主要来源于采空区,产量变化时,绝对瓦斯涌出量变化较小,相对瓦斯涌出量则有明显变化。首先开采的煤层(或上分层)排放了邻近层的瓦斯,因此,瓦斯涌出量大。后退式开采程序比前进式开采程序瓦斯涌出量要少,属于回采率低的采煤方法,采区瓦斯涌出量大。陷落法管理顶板比充填法瓦斯涌出量大。瓦斯涌出量一般随开采过程的进行而随时间的延续迅速下降。理论上,与大气压对瓦斯涌出量的影响相同。抽出式通风的矿井,瓦斯涌出量随矿井通风压力(负压)的提高而增加。压人式通风矿井,瓦斯涌出量随矿井通风压力(正压)的提高而减少。采空区的密闭质量影响瓦斯涌出量。抽出式通风的矿井,瓦斯涌出量随密闭质量的提高而减少;压入式通风矿井则正好相反。我国预测瓦斯涌出量多采用统计法。统计法的实质是根据本矿井或邻近的生产矿井实际瓦斯涌出量资料,研究井下瓦斯涌出量沿走向及倾斜变化规律,并考虑到影响涌出量变化的地质因素及开采技术条件,然后将由统计资料得出的规律外推到预测的新区。
五.整机工作过程
气敏传感器是一种把气体(多数为空气)中的有毒成分检测出来,并将它转换成适当的电信号的器件,如果以人们的感觉器官在作比喻,那么气敏传感器相当于人的鼻子(嗅觉)。但是人的嗅觉在灵敏其感知对象也是多样的。在我们周围,实际上存在的各种各样的气体,它们中的大部分将会成为气敏传感器的检测对象。
首先被实际应用的气敏传感器是用于防止可燃性气体(LPG等)爆炸瓦斯泄露报警器。其后,随着环境监测等,又不断地提出研制新型气敏传感器的任务。气敏传感器是化学传感器的一个重要组成部分。这里涉及到用于化学传感器的化学物质的检测原理。为了将化学物质检测出来分类,也就是同物理传感器一样,可分为能量变换式和能量控制式。前者是以被测物质所具有的化学能(化学电势)作为信号源,传感器相当于将化学能变换成电能的变换器(换能器)。所谓半导体气体传感器,是对利用半导体气敏元件同气体接触,造成半导体性质变化,借此来检测气体成分或者测量其浓度的传感器的总称。半导体气敏传感器大体上分为电阻式和非电阻式两种,电阻式半导体气体传感器利用氧化锡、氧化锌等金属材料来制作敏感元件;利用其阻值的变化来检测气体的浓度。气敏元件,有多孔质烧结体、厚膜、以及目前正在研制的薄膜等几种非电阻式半导体传感器。根据
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气体的吸附和反应,利用半导体的功函数,对气体进行直接的检测。目前,正在积极开发的有金属/半导体结型二极管和金属栅的MOS场效应晶体管的敏感元件,主要利用它们与气体接触后整流特性以及晶体管作用的变化,制成对表面单位有直接测定的传感器。上电后,单片机首先进行初始化处理,然后从瓦斯探头读取瓦斯含量信息,在瓦斯浓度不越限的情况下,根据瓦斯的浓度值按照预定关系推算下一次的播报时间,并启动播报定时,每当播报时间到,单片机将最新一次采集的瓦斯浓度值转换成代码,控制语音合成单元进行语音播报。同时读取时间信息,并将时间信息和本次播报内容存入播报信息存放单元,以便日后查询和重播。当瓦斯出现越限时,单片机立即进入紧急播报状态,在此期间将每隔30s~1min播报一次瓦斯浓度信息,且播报相应的注意事项。当单片机从瓦斯检测单元读取不到脉冲信号或脉冲信号不在正常范围内时,说明瓦斯检测单元出现故障,这时单片机将控制语音合成单元播放瓦斯单元故障信息,以提醒及时处理。瓦斯浓度值的重播是由一组重播按钮来控制的。重播按钮共有3个,其中一个负责向前快速搜索,一个负责向后快速搜索,一个为确认按钮。当查询XX年XX月XX日XX时XX分的瓦斯浓度时,先用快速按钮进行寻找,然后用确认按钮进行重播,当不操作搜索按钮直接操作确认按钮时,将重播最后一次的存放结果。
六.总结
该设备还具有强迫显示报警参数和动态显示节能功能,并能方便地观测瓦斯和氧气的含量。它是一种新型的煤矿安全监控设备。以下对它的组成结构和工作原理进行介绍、并对其电路进行分析。可以使报警更准确,更及时,继而促使煤炭企业加大安全投入,有效遏止事故发生,有效地保护煤炭资源,又降低了整个行业的风险程度,加大了煤炭企业安全生产的压力,也可以保证良好的经济效益,保护了从业人员的安全与利益,也大大减轻了以往煤矿事故发生后各级政府进行的大量事后工作,使政府从烦乱的事故处理中解脱出来,提高工作效率。从更大的方面说,可以在保证安全生产的前提下,提高安全投入水平的同时,使安全投入所带来的效益超过安全投入所发生的成本,树立一种科学的安全发展观。
总体上看,国内外的瓦斯智能报警系统都在不断进行着跟新。而由于瓦斯浓度过高引起爆炸的事故一直居高不下,以至于煤矿对监控系统的需求也越来越
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