基于虛擬儀器的瓦斯監控系統設計及研究

柏華春

摘 要：本文在LabVIEW平臺下，采用虛擬儀器技術，針對煤礦瓦斯自動檢測監控進行了研究和相關設計后，提出一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統的設計方案，提高了礦井安全監測系統的安全系數，為礦井下瓦斯的監控提供了可靠的科學依據。

關鍵詞：LabVIEW；煤礦瓦斯；自動檢測監控

0 引言

我國是一個煤炭大國，煤礦分布遍布全國，煤炭開采促進了我國經濟的發展。煤礦大部分是井工煤礦，不易開采，常常造成煤礦安全事故：人員傷亡慘重和經濟損失巨大。據統計，瓦斯爆炸是絕大部分事故的罪魁禍首，由于井下的瓦斯監控裝置不足，瓦斯參數往往不能及時反映出來，就造成了瓦斯濃度超標。瓦斯氣體遠程控制系統包括硬件和軟件兩部分。其中硬件部分主要由USB-6009型采集卡、氧氣檢測儀、甲烷檢測儀、溫度傳感器和個人PC機等組成。本文詳細論述了煤礦瓦斯遠程監控系統的設計思想，軟、硬件設計及未來的發展趨勢等，實現了對礦井下各參數的實時監測和處理，解決了傳統人工監測數據不準確和工作量大等問題。

1 硬件設計

1.1 數據采集卡

USB-6009型信號采集卡是一種數據采集模塊，基于USB總線，由美國NI公司生產。這種信號采集卡模擬輸入通道有8個，模擬輸出通道有2個，一個12位的I/O口，和一個32位計數器，它不需要外界電源通過USB接口可與電腦直接相連。該采集卡功能優、價格低，在戶外作業時，能夠對數據進行實時監測監控[1]。

1.2 溫度傳感器

本系統選用AD590型溫度傳感器，該傳感器由AD公司制造，是一種電流輸出型兩端溫度傳感器，其工作原理是利用PN結構正向電流與溫度的關系。主要技術參數：

測溫范圍為-55℃ ～ +150℃。

電源電壓范圍在4V～30V。電源電壓可在4V～6V的范圍內變化。傳感器的輸出電流隨著溫度變化而變化，變化量為1？滋A/K，即當電流變化1mA，等效于溫度變化了1K。此溫度傳感器器件可承受44V的正向電壓和20V的反向電壓，因此即使因失誤而反接也不會被損壞。

710MW的輸出電阻。

AD590型溫度傳感器按實際精度需求可調節，有I、J、K、L、M五檔，其中精度最高的是M檔，在-55℃ ～ +150℃的范圍內，非線性誤差只有。

1.3 甲烷檢測儀

本設計系統軟件模塊的設計采用了LabVIEW圖形化編輯語言，LabVIEW由美國國家儀器公司研制開發，是一種程序開發環境。LabVIEW不僅提供了幾乎所有經典信號處理函數，并且有大量現代化高級信號分析工具，兼容性較強，易與各種數據采集硬件結合使用，在提高效率的同時大大節約了成本[4]。軟件系統的前面板如圖1所示。系統設計有三條采集信號通道，可采取的信號有：甲烷濃度、氧氣濃度以及溫度。這里設定甲烷的通道為A，氧氣的通道為B，溫度的通道為C。設計完成后，只需設定采樣率和通道，各采集數據就可在前面板中顯示出來。其程序圖如圖2所示。

3 總結

本文基于LabVIEW平臺下開發的一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統，在彌補了傳統瓦斯監控系統不足的同時，具有開發周期短、降低成本等優點。為礦井下瓦斯的監控提供了有用的參考依據。

參考文獻：

[1]劉增祥，夏益青.DDE與OPC技術在工業自動化系統中的應用[J]，可編程控制器與工廠自動化.2008（1）：67-71.

[2]任清峰，梁開山.KG2型光干涉瓦斯傳感器與KH-10型監測系統聯機的技術問題和解決方案[J].山西電子技術，1999（5）：30-31.

[3]撫順煤礦安全儀器廠情報組.煤礦用氧氣檢測儀[J]，煤礦安全，1980（3）：41-42.

[4]胡嘉坤，陸綺榮.基于LabVIEW的礦井瓦斯遠程監控系統，工況自動化.2007（2）64-66.endprint

摘 要：本文在LabVIEW平臺下，采用虛擬儀器技術，針對煤礦瓦斯自動檢測監控進行了研究和相關設計后，提出一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統的設計方案，提高了礦井安全監測系統的安全系數，為礦井下瓦斯的監控提供了可靠的科學依據。

關鍵詞：LabVIEW；煤礦瓦斯；自動檢測監控

0 引言

我國是一個煤炭大國，煤礦分布遍布全國，煤炭開采促進了我國經濟的發展。煤礦大部分是井工煤礦，不易開采，常常造成煤礦安全事故：人員傷亡慘重和經濟損失巨大。據統計，瓦斯爆炸是絕大部分事故的罪魁禍首，由于井下的瓦斯監控裝置不足，瓦斯參數往往不能及時反映出來，就造成了瓦斯濃度超標。瓦斯氣體遠程控制系統包括硬件和軟件兩部分。其中硬件部分主要由USB-6009型采集卡、氧氣檢測儀、甲烷檢測儀、溫度傳感器和個人PC機等組成。本文詳細論述了煤礦瓦斯遠程監控系統的設計思想，軟、硬件設計及未來的發展趨勢等，實現了對礦井下各參數的實時監測和處理，解決了傳統人工監測數據不準確和工作量大等問題。

1 硬件設計

1.1 數據采集卡

USB-6009型信號采集卡是一種數據采集模塊，基于USB總線，由美國NI公司生產。這種信號采集卡模擬輸入通道有8個，模擬輸出通道有2個，一個12位的I/O口，和一個32位計數器，它不需要外界電源通過USB接口可與電腦直接相連。該采集卡功能優、價格低，在戶外作業時，能夠對數據進行實時監測監控[1]。

1.2 溫度傳感器

本系統選用AD590型溫度傳感器，該傳感器由AD公司制造，是一種電流輸出型兩端溫度傳感器，其工作原理是利用PN結構正向電流與溫度的關系。主要技術參數：

測溫范圍為-55℃ ～ +150℃。

電源電壓范圍在4V～30V。電源電壓可在4V～6V的范圍內變化。傳感器的輸出電流隨著溫度變化而變化，變化量為1？滋A/K，即當電流變化1mA，等效于溫度變化了1K。此溫度傳感器器件可承受44V的正向電壓和20V的反向電壓，因此即使因失誤而反接也不會被損壞。

710MW的輸出電阻。

AD590型溫度傳感器按實際精度需求可調節，有I、J、K、L、M五檔，其中精度最高的是M檔，在-55℃ ～ +150℃的范圍內，非線性誤差只有。

1.3 甲烷檢測儀

本設計系統軟件模塊的設計采用了LabVIEW圖形化編輯語言，LabVIEW由美國國家儀器公司研制開發，是一種程序開發環境。LabVIEW不僅提供了幾乎所有經典信號處理函數，并且有大量現代化高級信號分析工具，兼容性較強，易與各種數據采集硬件結合使用，在提高效率的同時大大節約了成本[4]。軟件系統的前面板如圖1所示。系統設計有三條采集信號通道，可采取的信號有：甲烷濃度、氧氣濃度以及溫度。這里設定甲烷的通道為A，氧氣的通道為B，溫度的通道為C。設計完成后，只需設定采樣率和通道，各采集數據就可在前面板中顯示出來。其程序圖如圖2所示。

3 總結

本文基于LabVIEW平臺下開發的一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統，在彌補了傳統瓦斯監控系統不足的同時，具有開發周期短、降低成本等優點。為礦井下瓦斯的監控提供了有用的參考依據。

參考文獻：

[1]劉增祥，夏益青.DDE與OPC技術在工業自動化系統中的應用[J]，可編程控制器與工廠自動化.2008（1）：67-71.

[2]任清峰，梁開山.KG2型光干涉瓦斯傳感器與KH-10型監測系統聯機的技術問題和解決方案[J].山西電子技術，1999（5）：30-31.

[3]撫順煤礦安全儀器廠情報組.煤礦用氧氣檢測儀[J]，煤礦安全，1980（3）：41-42.

[4]胡嘉坤，陸綺榮.基于LabVIEW的礦井瓦斯遠程監控系統，工況自動化.2007（2）64-66.endprint

摘 要：本文在LabVIEW平臺下，采用虛擬儀器技術，針對煤礦瓦斯自動檢測監控進行了研究和相關設計后，提出一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統的設計方案，提高了礦井安全監測系統的安全系數，為礦井下瓦斯的監控提供了可靠的科學依據。

關鍵詞：LabVIEW；煤礦瓦斯；自動檢測監控

0 引言

我國是一個煤炭大國，煤礦分布遍布全國，煤炭開采促進了我國經濟的發展。煤礦大部分是井工煤礦，不易開采，常常造成煤礦安全事故：人員傷亡慘重和經濟損失巨大。據統計，瓦斯爆炸是絕大部分事故的罪魁禍首，由于井下的瓦斯監控裝置不足，瓦斯參數往往不能及時反映出來，就造成了瓦斯濃度超標。瓦斯氣體遠程控制系統包括硬件和軟件兩部分。其中硬件部分主要由USB-6009型采集卡、氧氣檢測儀、甲烷檢測儀、溫度傳感器和個人PC機等組成。本文詳細論述了煤礦瓦斯遠程監控系統的設計思想，軟、硬件設計及未來的發展趨勢等，實現了對礦井下各參數的實時監測和處理，解決了傳統人工監測數據不準確和工作量大等問題。

1 硬件設計

1.1 數據采集卡

USB-6009型信號采集卡是一種數據采集模塊，基于USB總線，由美國NI公司生產。這種信號采集卡模擬輸入通道有8個，模擬輸出通道有2個，一個12位的I/O口，和一個32位計數器，它不需要外界電源通過USB接口可與電腦直接相連。該采集卡功能優、價格低，在戶外作業時，能夠對數據進行實時監測監控[1]。

1.2 溫度傳感器

本系統選用AD590型溫度傳感器，該傳感器由AD公司制造，是一種電流輸出型兩端溫度傳感器，其工作原理是利用PN結構正向電流與溫度的關系。主要技術參數：

測溫范圍為-55℃ ～ +150℃。

電源電壓范圍在4V～30V。電源電壓可在4V～6V的范圍內變化。傳感器的輸出電流隨著溫度變化而變化，變化量為1？滋A/K，即當電流變化1mA，等效于溫度變化了1K。此溫度傳感器器件可承受44V的正向電壓和20V的反向電壓，因此即使因失誤而反接也不會被損壞。

710MW的輸出電阻。

AD590型溫度傳感器按實際精度需求可調節，有I、J、K、L、M五檔，其中精度最高的是M檔，在-55℃ ～ +150℃的范圍內，非線性誤差只有。

1.3 甲烷檢測儀

本設計系統軟件模塊的設計采用了LabVIEW圖形化編輯語言，LabVIEW由美國國家儀器公司研制開發，是一種程序開發環境。LabVIEW不僅提供了幾乎所有經典信號處理函數，并且有大量現代化高級信號分析工具，兼容性較強，易與各種數據采集硬件結合使用，在提高效率的同時大大節約了成本[4]。軟件系統的前面板如圖1所示。系統設計有三條采集信號通道，可采取的信號有：甲烷濃度、氧氣濃度以及溫度。這里設定甲烷的通道為A，氧氣的通道為B，溫度的通道為C。設計完成后，只需設定采樣率和通道，各采集數據就可在前面板中顯示出來。其程序圖如圖2所示。

3 總結

本文基于LabVIEW平臺下開發的一種新的基于虛擬儀器的瓦斯監控系統，在彌補了傳統瓦斯監控系統不足的同時，具有開發周期短、降低成本等優點。為礦井下瓦斯的監控提供了有用的參考依據。

參考文獻：

[1]劉增祥，夏益青.DDE與OPC技術在工業自動化系統中的應用[J]，可編程控制器與工廠自動化.2008（1）：67-71.

[2]任清峰，梁開山.KG2型光干涉瓦斯傳感器與KH-10型監測系統聯機的技術問題和解決方案[J].山西電子技術，1999（5）：30-31.

[3]撫順煤礦安全儀器廠情報組.煤礦用氧氣檢測儀[J]，煤礦安全，1980（3）：41-42.

[4]胡嘉坤，陸綺榮.基于LabVIEW的礦井瓦斯遠程監控系統，工況自動化.2007（2）64-66.endprint