1 引言
一氧化碳(CO)是剧毒性气体,人体吸人后造成人体组织和细胞缺氧,导致引起中毒窒息。在煤矿井下,CO也是引起瓦斯爆炸的主要气体之一。CO无论是对工业生产还是人类都造成巨大的损害,因此,CO检测尤为重要,特别在煤矿井下,《煤矿安全规程》规定,井下作业场所的CO浓度应控制在0.002 4%以下。因此,实时、准确地测出井下CO气体浓度,对保障煤矿工业安全生产具有重要意义。
目前检测CO的方法主要有化学法、电化学法、气相 {MOD}谱法等。这些方法普遍存在价格高、普适性差等问题,且测量精度较低。这里设计一种新的检测系统,选用红外CO传感器和MSP430单片机作为核心信号处理电路,结合数字滤波、温度补偿运算.具有检测浓度范围宽、使用寿命长等优点。CAN总线通信距离长、可靠性高等特点,通过扩展CAN总线接口使检测仪具有远程通信能力,可方便地与监控中心进行对接联络,有效降低事故发生率,具有推广和应用价值。
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系统上电复位后首先初始化,主要包括系统硬件初始化及从MSP430 Flash中读取CAN相关参数,并进行设置;然后系统进行按键扫描:如有键按下则进行相应的操作,如设置时间和CO报警浓度值、修改CAN参数、查阅报警记录等;若无键按下,则采集CO浓度并进行软件处理,软件处理包括数字滤波和温度补偿,用以校准浓度数据。若CO浓度超限,则声光报警通知井下工作人员并记录报警时刻和报警值到存储器中,若浓度正常则循环检测并显示。系统软件流程如图3所示。气体浓度数据的远程传输由CAN总线接口完成。当上位机给该站发送报文时,即要求本站传送数据时,系统才向上位机传送数据,这样可减轻单片机的负担,降低功耗。因此,CAN通信程序流程大致为:当检测仪接收到有效的报文时产生接收中断,在中断服务子程序中,以CAN报文形式发送C0浓度数据,采用非中断方式发送报文,具体工作流程如图4所示。
上位机采用Delphi编写的Windows下的可视化操作界面。Delphi是一种采用事件驱动方式、面向对象的可视化高级编程语言,该系统的通讯软件设计采用Delphi7.0。在Del-phi可利用的众多串行通信控件中,SPComm控件是最简单、功能比较强大的一种。该控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性及事件,提供对串口的各种操作。通过Delphi的设计可在上位机中直观显示当前时间、气体浓度。通过串口通讯还可执行远程操作。采用采样定时器可每隔一段时间刷新显示的数据,从而及时检测数据变化。
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