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试述嵌入式煤层气含量快速测定仪大纲

收藏本文 2024-02-20 点赞:34264 浏览:158337 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:煤层气又被人们称作瓦斯气。煤矿瓦斯事故死亡人数占了煤矿灾害事故死亡总人数的90%以上。瓦斯抽放是防治煤矿灾害事故的根本措施,此外煤层气作为一种储量巨大的新兴清洁能源,加速煤层气的产业化进程不仅可以使我国的煤矿安全生产水平得到很大提升,而且还可以解决我国的能源安全和环保不足。通过煤层气含量的快速测定,可以及时准确地掌握煤层的煤层气关键参数为煤矿的安全生产和煤层气资源的合理开发利用提供技术保障。为了实现煤层气含量相关参数的快速测定,本课题的主要工作是煤层气含量快速测定仪的设计与探讨。本论文在讨论了煤层气行业的探讨开发近况的基础上,明确了课题的探讨任务。在比较了不同煤层气测定策略的基础上,确定出测定仪的核心数学模型。通过浅析测定仪的功能需求以及运用场合的特殊要求,制定出测定仪软硬件案例,完成煤层气含量快速测定仪的设计制作,在此基础上的对测定仪进行相关的实验探讨和浅析。本论文首先浅析了测定仪的功能要求和工况环境要求,规划出硬件系统和软件系统的总体案例,进而对软硬件系统进行优化设计。通过合理优化设计电源系统,解决了仪表的防爆不足和电池的续航能力不足。对于测定仪来说,气体流量值的准确测量是保证整个测定仪的结果准确的基础。通过选用具有热微桥结构的气体质量流量传感器解决了此不足,并通过在软件设计上对传感器的数据进行合理的温度和压力等环境参数的补偿和矫正来保证流量信息的准确可靠。为保证专业知识背景不很丰富的井下操作人员能方便的操作仪表,在人机交互设计方面上运用了菜单、图标、容错制约等策略来实现具有良好的可操作性的人机交互界面的设计。为了使整个软件系统运转可靠稳定并且增强软件系统的可移植性,在开源的μC/OS-Ⅱ实时的嵌入式操作系统环境下对测定仪的软件程序进行设计及移植。为了使测定仪的历史数据信息便于进一步的浅析处理,不再像传统仪表那样是一个信息孤岛,设计了USB通信接口和PC上位机软件来实现仪表信息与外界的共享。以可靠性的角度分别对硬件设计和软件设计进行优化,以而实现测定仪的可靠性设计。通过软件仿真的手段明确软硬件设计优化的方向和重点,为测定仪功能扩展以及核心算法优化提供依据。最后,对测定仪核心功能传感器数据采集以及流量测量精度进行了实验验证和浅析。关键词:煤层气论文便携式仪表论文气体流量测量论文嵌入式操作系统论文

    摘要2-4

    ABSTRACT4-8

    第1章 绪论8-14

    1.1 课题背景8

    1.2 煤层气行业的探讨开发近况8-10

    1.2.1 国外近况8-9

    1.2.2 国内近况9-10

    1.3 课题探讨的目的与作用10-11

    1.4 课题主要工作11-14

    第2章 总体案例的设计与规划14-22

    2.1 不同煤层气测量策略的比较14-18

    2.1.1 煤层气含量的测量进展进程介绍14-15

    2.1.2 不同煤层气含量的测量策略的比较15-18

    2.2 系统总体案例的规划18-21

    2.2.1 系统总体案例的制定18-19

    2.2.2 测定仪硬件介绍19-21

    2.2.3 测定仪软件介绍21

    2.3 本章小结21-22

    第3章 硬件设计22-38

    3.1 核心芯片 MSP430F5529 的介绍22-34

    3.1.1 硬件电路的总体设计24

    3.1.2 信号采集接口的设计24-27

    3.1.3 电源管理和时间管理27-31

    3.1.4 USB 通信接口的设计31-33

    3.1.5 人机接口的硬件设计33-34

    3.1.6 仪表的外观结构设计34

    3.2 硬件的可靠性设计34-37

    3.2.1 影响仪表可靠性的因素35-36

    3.2.2 可靠性保障基本技术36-37

    3.3 本章小结37-38

    第4章 软件设计38-50

    4.1 测定仪软件的设计38-46

    4.1.1 测定仪软件开发平台的介绍38-39

    4.1.2 软件的整体架构39-42

    4.1.3 底层驱动模块的设计42

    4.1.4 功能层软件的设计42-43

    4.1.5 嵌入式操作系统43-46

    4.1.6 嵌入式操作系统下的程序设计46

    4.2 上位机软件的设计46-48

    4.2.1 上位机开发平台的介绍47

    4.2.2 上位机软件的设计47-48

    4.3 软件的可靠性设计48-49

    4.4 本章小结49-50

    第5章 仿真浅析50-54

    5.1 旁路测量对策的仿真浅析50-52

    5.2 数据处理对策的仿真浅析52-53

    5.3 本章小结53-54

    第6章 试验验证54-63

    6.1 实验一流量传感器数据总线优化54-56

    6.1.1 实验平台介绍54

    6.1.2 实验内容54

    6.1.3 实验历程及结果浅析54-56

    6.2 实验二测定仪的精度和稳定性实验56-62

    6.2.1 实验平台介绍57-62

    6.2.2 实验结果浅析62

    6.3 本章小结62-63

    第7章 结论与展望63-66

    7.1 课题结论63-64

    7.2 课题展望64-66

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