天然气泄漏检测开题报告.doc

指导文件5：毕业设计（论文）开题报告电子信息与电气工程 学院 20 13届题 目 基于单片机的天然气泄漏检测仪设计 课题类型 设计 课题来源 自拟课题 学生姓名 罗闪 学 号 201102060009 专 业 自动化(专升本) 年级班 2011级1班 指导教师 张天鹏 职 称 讲师 填写日期： 2013 年 3 月 24 日一、本课题研究的主要内容、目的和意义主要内容： 本设计是利用单片机设计一个天然气泄漏检测系统。能够对天然气的浓度进行有效的检测，并实现声光报警。目的意义： 天然气管道泄漏将直接威胁管道设施的安全运行和人民的生命财产，进而造成更大的恶性事故和间接损失。因此，及时准确的发现管道输送天然气的泄漏、泄漏位置和泄漏量具有重大意义。 二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）世界各国均有天然气气体监测的系统，如波兰的DAN6400、法国的TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等。但是这两种系统只足基于监测，并无数据上传，不能实现智能化监控。发达国家的一些仪器公司开始将 激光气体探测技术应用于气体监测。例如芬兰VAISALA公司、日本安立公司、加拿大的BOREAL LASER公司等推出了瓦斯等监控仪器。我国天然气监测监控技术用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统；在引进的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，我国也研制出气体监测系统，并且在各个领域已有大量使用，但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式，将气体浓度转化为脉冲量，易受强电磁设备干扰，造成监测结果不准确，易出现误报警等现象。如今市面上有一种具有新功能的新型天然气传感器测试系统。它能够实时检测并显示空气中天然气的浓度，当浓度达到一定值的时候，发出本地语音报警，若报警3 min后仍然无人关闭警报时，则电话报警，开始拨打预先存入单片机的天然气公司的电话号码；当第一个无人应答时，开始拨打下一个号码，这样循环拨打直至有人接听，则开始播报警情，与此同时，在单片机的控制下关闭天然气电磁阀门，并打开换气设备。气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。气体的采样方法直接影响传感器的响应时间。目前，气体的采样方式主要是通过简单扩散法，或是将气体吸入检测器。通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。 自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当前应用最普遍、最具有实用价值的一类气体传感器；电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数，市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器，近年来，又开发了检测酸性气体和毒性气体的原电池式传感器；目前的最新动向是研制开发了流体切换式、流程直接测定式和傅里叶变换式在线红外分析仪。该传感器具有高抗振能力和抗污染能力，与计算机相结合，能连续测试分析气体，具有自动校正、自动运行的功能。光学式气体传感器还包括化学发光式、光纤荧光式和光纤波导式，其主要优点是灵敏度高、可靠性好；国外在高分子气敏材料的研究和开发上有了很大的进展，高分子气敏材料由于具有易操作性、工艺简单、常温选择性好、价格低廉、易与微结构传感器和声表面波器件相结合等特点，在毒性气体和食品鲜度等方面的检测具有重要作用。 近年来，由于在工业生产、家庭安全、环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度、性能、稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。深入研究和掌握有机、无机、生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活运用微机械加工技术、敏感薄膜形成技术、微电子技术、光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证方案和技术路线：采用单片机AT89C51构成天然气检测系统的核心部分，根据MQ-2气体传感器实现对天然气的浓度检测，其与A/D转换器连接，将气体信号转换成单片机可识别的数字信号，经AT89C51单片机处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出声光报警，反之则为正常状态。可行性论证：AT89C51是一个低功耗高性能单片机，可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程，且AT89C51是以静态逻辑运行到零频率的方式设计的，并且支持两种可利用软件选择的掉电保护模式。强大的内置功能提供了高性价比的解决方案。根据报警器检测气体种类的要求，一般选用接触燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器。半导体气敏传感器的优点更加突出：灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜，且不会发生探头阻缓及中毒现象，维护成本较低等。因此，本设计采用的MQ-2型气敏传感器就是具有以上优点的半导体气敏传感器。四、预期结果（或预计成果）本设计的基于单片机的天然气泄漏检测仪设计，给出硬件电路设计和软件编程设计，并提交一篇毕业论文。五、研究进度安排1、熟悉课题 1周2、调研、收集资料、文献资料阅读与综述 2周3、确定设计方案 2周4、方案的实现、调试与验证 2周5、写论文初稿、包括计算、绘图、并修改 3周6、定稿，打印与复印 1周六、主要参考文献1阎石数字电子技术基础(第5版)M北京：高等教育出版社，20062童诗白，华成英模拟电子技术基础(第4版)M北京：高等教育出版社，20063宋文绪，杨帆传感器与检测技术(第1版)M北京：高等教育出版社，20044叶建国, 赵建波. 城市天然气场站危险性评价及安全保障体系的建立J.城市燃气，2007（7）:20-235黄桂玲.王洛平.燃气安全系统工程的建立和研究J.天津燃气，2002（1）:12-176徐爱，彭秀华.单片机高级语言C51应用程序设计M.北京:北京航空航天学出版，20067张毅刚单片机原理及应用(第1版)M北京：高等教育出版社，20098张学洪天然气泄漏检测方法研究进展J内蒙古石油化工，2012（17）：12-159曹晔，张光友，胡文祥.有毒有害和可燃气体的自动检测技术及其应用J.现代仪器，2001（2）：41-4310 李永生，杨莉玲.半导体气敏元件的选择性研究J.传感器技术，2002 (3):