基于ARM的矿下管道气体多参数智能检测仪的研究与实现

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我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,矿下地理气候条件恶劣,气体参数过量导致的事故仍旧存在,一直制约着工矿行业的发展,因此需要一种智能仪表对矿下管道内的气体进行快速、准确和实时的检测。针对目前市面上气体多参数智能仪表测量精度低、功能单一、稳定性差等问题,课题的目的是为矿下管道提供一种功能全面且低功耗的智能仪表,目标气体参数为温度、压力、瓦斯浓度和流量,该仪表能快速准确地测量管道气体参数,实时掌握矿下管道气体情况,并于陆地中心站进行实时通信。  本文首先阐述了气体多参数智能检测仪表的技术要求(包括功能参数、主要技术指标以及矿用仪表防爆安全指标),着重对温度、压力、瓦斯浓度、流量4种不同传感器信号检测原理进行了论述,然后对基于BP神经网络的非线性校正进行了理论研究,接着对气体多参数智能检测仪进行了硬件电路研究,主控芯片采用低功耗的基于CORTEX-M3内核的ARM LPC1768芯片,实现对模拟、数字、频率信号的采集与处理,以不同信号制式进行了输出,通过对环网交换机传输接口进行组网并进行了研究,对硬件电路进行了优化。软件程序部分对各功能模块进行程序设计,着重分析了主机与上位机通信、智能口通信以及智能仪表主从机双机通信程序设计。针对BP网络改善传感器静态特性进行了研究,对压力传感器进行标定以及数据预处理,配合BP网络模型进行了BP神经网络训练,并通过MATLAB进行了仿真对比实验,接着对智能检测仪进行了实际测试,包括数据传输测试与频率输出测试,并对压力传感器影响瓦斯浓度传感器精度进行了实验,然后进行整机联调,并给出了测试结果和结论。实际应用表明,该管道气体多参数智能检测仪符合矿下使用标准,稳定性好、检测速度快、精度高、功能全面,且丰富的片内资源易于为以后开发进行功能扩展,具有很高的实用价值,已得到应用企业的认可。
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