labview的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统软件设计(附件)
随着煤炭行业的高速发展、国家对生产安全要求的提高，我国各大中小型煤矿的瓦斯可燃气体监测系统陆续被装备，但仍然存在缺陷，不能通过实时监测减少事故发生概率。所以，本毕业设计的初步方案如下设置一个终端节点和一个检测节点，终端作为监测站，在终端上焊接电源电路模块、单片机模块、无线接收装备模块、OLED显示模块，检测节点作为采集数据站，焊接电源电路模块、单片机模块、无线接收装备模块、OLED显示模块、MQ-9模块、A/D转换装置、警报装置，实现实时监测。最终该设计能自动检测空气中可燃气体浓度，并将数据通过无线收发装置传给终端设备，在OLED显示屏上显示可燃气体的浓度，当可燃气体超标时，警报装置响起。整体设计方案实际运行后是有效可行的。关键词 瓦斯浓度检测，MQ-9传感器，无线接收设备，LABView
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景意义和目的 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 设计步骤 2
2 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统的总设计 2
2.1 设计思路 2
2.2 总体功能 3
3 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统硬件设计 3
3.1 整体设计框图 3
3.2 STC89C52RC核心控制器 4
3.3 串口通信电路 7
3.4 MQ9检测电路 7
3.5 NRF24L01无线收发系统 8
3.6 电源电路 9
3.7 OLED12864显示屏电路 10
3.8 系统总体设计 11
4 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统软件设计 11
4.1 选择编写语言 14
4.2 串口通信子程序模块 14
4.3 MQ9数据采集子程序模块 15
4.4 无线收发模块子程序 17
4.5 12864 OLED液晶显示子程序模块 20
4.6 定时器/计数器的子程序设计 21
4.7 独立按键子程序 22
4.8 LA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
BView上位机设计 23
5 软硬件联调 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 总硬件电路图 31
附录B 印刷电路图 32
附录C 系统程序 33
1 绪论
1．1 课题研究背景意义和目的
由于近年来煤炭行业的迅速发展，导致了一些生产方为了利益不择手段，私自开采煤矿资源，将工人的生产安全置之脑后，因此也发生了很多起严重瓦斯爆炸事故。单单在2017年，就重庆永川区金山沟煤业和内蒙古赤峰宝马矿业这两起重大的瓦斯爆炸事件进行了严肃处理，并对相关负责人进行了严重处置，以示警醒。因为国家相关机构对煤炭行业工人的生产安全重视程度越来越高，建立了很多相关监督部门以及执法机构，对各大煤矿公司开展了大规模、高强度的检查，采取了一系列的措施——行政罚款、暂扣或吊销许可证等，并要求各大煤矿企业在进行自我检查、自我整改的同时，按照相关要求进行集中排查，以消除可发觉的事故隐患。甚至还建立了失信黑名单，希望以此能够实施联合惩处，使煤炭行业工人的生产安全有所保障，生产方也可以获得应有的利益，不需要私下开采煤炭资源去谋取私利，双方能够和平共存。
1．2 研究现状和发展趋势
随着煤炭行业的快速发展，煤炭瓦斯爆炸事故发生频率也日渐提高，这不仅对矿下工人生命安全构成威胁，还损毁了开采设施，导致开采停工，后期需要投入更多的钱财和人员去进行补救，费时费力。由此可知，设计煤矿瓦斯安全监测系统对矿井中瓦斯浓度进行实时监测和远程控制是当下的发展趋势，这样就能更加有效地提高煤矿开采时的安全性，减少瓦斯爆炸事故的发生，以及不必要的预算，使开采工作的效率最高。
现有的煤炭生产瓦斯监测仪主要是对小空间室内空气中的温度、湿度、浓度和空气污染气体（如甲烷，O2，H2S，CO四种气体）浓度进行单点的检测，无法满足对大范围生产空间空气质量进行多点及实时监测和控制的要求。传统的有线数据传输存在一定的缺点——需要繁杂的布线、容易受环境因素影响、高昂的经济费用，但无线通讯网络的飞速发展、传输速率的不断提高、数据传输业务水平的不断进步，使得无线通讯技术进入了新的领域——工程自动控制。所以，越来越多的企业和研究人员将目光转移到无线数据传输领域，可以相对改善传统数据传输的一些弊端，但因为这是新领域，设计出的产品依然存在其他不可避免的问题，比如说价格偏高、普及度不够、操作人员水平欠缺、使用场所空间限制等，所以应用不够广泛。
基于这些现状，本人提出了基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统的软件设计的思路，主要是通过无线通信模块建立对应的网状拓扑结构，实现一定距离内的数据 传输，成本相对较低，传输相对也较稳定。
1．3 设计步骤
本设计整体设计思路是要设计出能对矿井空气中可燃气体进行实时无人监测，并在可燃气体超标时及时反馈到监测终端，并进行报警提示矿下操作人员，从而能够及时处理危险情况并减少危险事故的发生概率。在设计过程中，为了了解本课题的研究前景和目前的研究水准，除了通过各种渠道查阅国内外的相关论文，还自行归类各种类似的设计方案优缺点，目的是选择最适用的元器件，设计出最合理的原理图，编写最简洁紧凑的程序，让这个设计在能力范围内呈现出最好的效果。
整个毕业设计总共分成如下五个部分：
绪论，叙述煤矿瓦斯爆炸案例和设计减少安全事故发生的系统的背景意义，剖析国内外煤矿产业目前的发展状况，然后分析研究此设计系统的现实意义。
总体设计，主要提出了本设计的整体设计方案及总体实现功能，详细讲述了设计的大致思路，绘制初步的结构框图。
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景意义和目的 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 设计步骤 2
2 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统的总设计 2
2.1 设计思路 2
2.2 总体功能 3
3 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统硬件设计 3
3.1 整体设计框图 3
3.2 STC89C52RC核心控制器 4
3.3 串口通信电路 7
3.4 MQ9检测电路 7
3.5 NRF24L01无线收发系统 8
3.6 电源电路 9
3.7 OLED12864显示屏电路 10
3.8 系统总体设计 11
4 基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统软件设计 11
4.1 选择编写语言 14
4.2 串口通信子程序模块 14
4.3 MQ9数据采集子程序模块 15
4.4 无线收发模块子程序 17
4.5 12864 OLED液晶显示子程序模块 20
4.6 定时器/计数器的子程序设计 21
4.7 独立按键子程序 22
4.8 LA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
BView上位机设计 23
5 软硬件联调 24
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 总硬件电路图 31
附录B 印刷电路图 32
附录C 系统程序 33
1 绪论
1．1 课题研究背景意义和目的
由于近年来煤炭行业的迅速发展，导致了一些生产方为了利益不择手段，私自开采煤矿资源，将工人的生产安全置之脑后，因此也发生了很多起严重瓦斯爆炸事故。单单在2017年，就重庆永川区金山沟煤业和内蒙古赤峰宝马矿业这两起重大的瓦斯爆炸事件进行了严肃处理，并对相关负责人进行了严重处置，以示警醒。因为国家相关机构对煤炭行业工人的生产安全重视程度越来越高，建立了很多相关监督部门以及执法机构，对各大煤矿公司开展了大规模、高强度的检查，采取了一系列的措施——行政罚款、暂扣或吊销许可证等，并要求各大煤矿企业在进行自我检查、自我整改的同时，按照相关要求进行集中排查，以消除可发觉的事故隐患。甚至还建立了失信黑名单，希望以此能够实施联合惩处，使煤炭行业工人的生产安全有所保障，生产方也可以获得应有的利益，不需要私下开采煤炭资源去谋取私利，双方能够和平共存。
1．2 研究现状和发展趋势
随着煤炭行业的快速发展，煤炭瓦斯爆炸事故发生频率也日渐提高，这不仅对矿下工人生命安全构成威胁，还损毁了开采设施，导致开采停工，后期需要投入更多的钱财和人员去进行补救，费时费力。由此可知，设计煤矿瓦斯安全监测系统对矿井中瓦斯浓度进行实时监测和远程控制是当下的发展趋势，这样就能更加有效地提高煤矿开采时的安全性，减少瓦斯爆炸事故的发生，以及不必要的预算，使开采工作的效率最高。
现有的煤炭生产瓦斯监测仪主要是对小空间室内空气中的温度、湿度、浓度和空气污染气体（如甲烷，O2，H2S，CO四种气体）浓度进行单点的检测，无法满足对大范围生产空间空气质量进行多点及实时监测和控制的要求。传统的有线数据传输存在一定的缺点——需要繁杂的布线、容易受环境因素影响、高昂的经济费用，但无线通讯网络的飞速发展、传输速率的不断提高、数据传输业务水平的不断进步，使得无线通讯技术进入了新的领域——工程自动控制。所以，越来越多的企业和研究人员将目光转移到无线数据传输领域，可以相对改善传统数据传输的一些弊端，但因为这是新领域，设计出的产品依然存在其他不可避免的问题，比如说价格偏高、普及度不够、操作人员水平欠缺、使用场所空间限制等，所以应用不够广泛。
基于这些现状，本人提出了基于LABView的煤矿瓦斯无线网络安全监测系统的软件设计的思路，主要是通过无线通信模块建立对应的网状拓扑结构，实现一定距离内的数据 传输，成本相对较低，传输相对也较稳定。
1．3 设计步骤
本设计整体设计思路是要设计出能对矿井空气中可燃气体进行实时无人监测，并在可燃气体超标时及时反馈到监测终端，并进行报警提示矿下操作人员，从而能够及时处理危险情况并减少危险事故的发生概率。在设计过程中，为了了解本课题的研究前景和目前的研究水准，除了通过各种渠道查阅国内外的相关论文，还自行归类各种类似的设计方案优缺点，目的是选择最适用的元器件，设计出最合理的原理图，编写最简洁紧凑的程序，让这个设计在能力范围内呈现出最好的效果。
整个毕业设计总共分成如下五个部分：
绪论，叙述煤矿瓦斯爆炸案例和设计减少安全事故发生的系统的背景意义，剖析国内外煤矿产业目前的发展状况，然后分析研究此设计系统的现实意义。
总体设计，主要提出了本设计的整体设计方案及总体实现功能，详细讲述了设计的大致思路，绘制初步的结构框图。
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