瓦斯控制系统设计
智慧矿山瓦斯监测系统设计设计方案
智慧矿山瓦斯监测系统设计设计方案设计方案：智慧矿山瓦斯监测系统一、概述智慧矿山瓦斯监测系统是基于物联网和数据分析技术的一种矿山瓦斯监测和预警系统，通过传感器采集矿井内的瓦斯浓度、温度、湿度等数据，并将数据传输至云平台进行实时分析和监测，实现对矿井瓦斯情况的全方位监测和实时预警。
二、系统组成1. 传感器模块：使用多种类型的传感器，包括瓦斯浓度传感器、温度传感器、湿度传感器等，对矿井内的瓦斯情况进行感知和监测。
2. 数据传输模块：使用物联网技术，将传感器采集到的数据传输至云平台，并确保数据传输的高效、稳定。
3. 云平台：通过云平台对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，利用数据挖掘和机器学习技术，实现瓦斯情况的预测和预警。
4. 控制中心：接收云平台发送的预警信息，并对矿井进行紧急处理措施，以确保矿工的安全。
三、系统特点1. 实时监测：通过传感器对矿井的瓦斯情况进行实时监测，及时掌握矿井内瓦斯浓度的变化情况。
2. 多维数据分析：通过云平台对传感器采集到的数据进行分析，从多个维度综合评估瓦斯情况，提高预测的准确性。
3. 智能预警：云平台利用数据挖掘和机器学习技术，可以自动判断瓦斯情况是否达到预警水平，给出合理的预警信息。
4. 移动监控：运用移动终端，可以随时随地监测矿井瓦斯情况，并接收到预警信息，有助于及时采取应对措施。
5. 可扩展性强：系统可以根据实际需要，灵活地增减传感器和监测点的数量，适应不同规模的矿井。
四、系统工作原理1. 传感器采集：传感器实时监测矿井内的瓦斯浓度、温度、湿度等数据，并将数据传输给数据传输模块。
2. 数据传输：数据传输模块使用物联网技术，将传感器采集到的数据传输至云平台，确保数据传输的高效、稳定。
3. 数据分析：云平台对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，利用数据挖掘和机器学习技术，从多个维度综合评估瓦斯情况。
4. 预警处理：云平台根据数据分析结果，判断瓦斯情况是否达到预警水平，如果达到预警水平，发送预警信息给控制中心。
煤矿瓦斯抽采泵站监控系统技术方案
煤矿瓦斯抽采泵站监控系统技术方案一说到煤矿瓦斯抽采泵站监控系统，脑海里就浮现出那些日夜运转的泵站，以及它们在煤矿安全生产中的关键角色。
咱们就来聊聊这个系统技术方案，从实际出发，聊聊如何让泵站运行更稳定，监控更高效。
设计这个系统，咱们得先明确目标。
泵站监控系统要实现的核心目标是实时监控泵站的运行状态，确保瓦斯抽采效率，同时保障人员和设备安全。
具体谈谈方案：1.系统架构泵站监控系统采用分层架构，分为数据采集层、传输层和应用层。
数据采集层负责收集泵站设备的运行数据，传输层将这些数据实时传输到监控中心，应用层则对数据进行处理和分析，监控报表和预警信息。
2.数据采集数据采集层主要包括传感器、数据采集卡和通信模块。
传感器负责实时监测泵站设备的运行参数，如流量、压力、温度等。
数据采集卡将这些数据汇总，并通过通信模块实时传输到监控中心。
3.传输层传输层采用有线和无线相结合的方式，确保数据传输的稳定性和可靠性。
有线传输采用工业以太网，无线传输则采用4G/5G网络。
这样，即使泵站位于偏远的山区，也能保证数据的实时传输。
4.应用层应用层主要包括监控中心、数据处理和分析模块、预警模块等。
监控中心负责实时显示泵站设备的运行状态，数据处理和分析模块对收集到的数据进行处理和分析，各种报表和趋势图。
预警模块则根据预设的阈值，实时监测设备运行状态，发现异常立即发出预警信息。
5.系统功能（1）实时监控：监控系统可以实时显示泵站设备的运行参数，如流量、压力、温度等，以及设备的运行状态，如启停、故障等。
（2）历史数据查询：系统可以查询泵站设备的历史运行数据，方便分析设备运行趋势。
（3）预警通知：系统可以实时监测设备运行状态，发现异常立即发出预警信息，通知相关人员及时处理。
（4）数据分析：系统对收集到的数据进行处理和分析，各种报表和趋势图，为泵站运行管理提供依据。
（5）远程控制：系统支持远程控制泵站设备的启停，方便管理人员进行设备调试和维护。
瓦斯监控系统管理制度
瓦斯监控系统管理制度瓦斯监控系统是一种用于检测和监控瓦斯泄露的设备系统，广泛应用于煤矿、化工厂、石油开采等行业中。
为了保障系统的有效运行和使用，需要建立瓦斯监控系统管理制度。
该制度是为了规范瓦斯监控系统的管理、维护和使用，确保系统的高效稳定运行，保障生产安全。
一、制度目的二、制度适用范围本制度适用于所有瓦斯监控系统的管理、维护和使用。
三、责任人及职责1.系统管理员：负责瓦斯监控系统的日常管理和维护，包括系统的安装、维修、更新等。
2.使用人员：负责按照规定使用瓦斯监控系统，并在发现异常情况时及时报告管理员。
四、制度具体内容1.设备安装及验收（1）设备安装应按照相关规范进行，确保设备能够正常运行。
（2）设备验收应由专业人员进行，并开展相应的功能测试以确保设备符合要求。
2.日常维护（1）定期巡检：定期巡检瓦斯监控设备，检查设备的运行状态是否正常。
（2）定期维护：定期进行设备的保养和维修，确保设备始终处于良好的工作状态。
（3）数据备份：定期备份瓦斯监控系统的数据，以确保数据不丢失。
3.故障处理（1）故障报修：发现故障或异常情况时，及时向管理员报修。
（2）紧急处理：在紧急情况下，管理员应立即采取相应措施进行处理，并及时向相关人员报告。
4.使用规范（1）使用人员应按照相关规定使用瓦斯监控系统，不得私自更改系统设置。
（2）使用人员需要经过培训并持有相关证书，方可使用瓦斯监控系统。
（3）使用过程中，发现瓦斯泄露或其他异常情况，应立即报告管理员并采取相应措施。
五、处罚措施（1）对于违反瓦斯监控系统管理制度的人员，将给予相应处罚，包括警告、记过、降职、辞退等。
（2）对于故意破坏瓦斯监控系统设备的行为，将依法追究其法律责任。
六、监督检查公司将定期进行瓦斯监控系统的监督检查，并对系统的管理和使用情况进行评估，以确保制度的执行和有效性。
七、制度宣传公司将定期组织瓦斯监控系统的安全宣传，提高相关人员对瓦斯监控系统管理制度的认识和理解。
瓦斯报警系统设计
瓦斯报警系统设计摘要家庭使用液化气、煤气作燃料的越来越多，但是这些气体有害、易爆炸，隐患事故多，如气体泄漏时不能及时发现和处理，会给家庭及邻居带来灾难性危害。
针对这种情况我们需要设计一个能够自动检测有害气体的装置，要求这种装置，在检测到煤气泄漏或其他有害气体意外排放时，能产生报警，让人及时采取应对措施，以达到保障人民生命财产安全。
此次设计中，我们将使用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，然后设计一个电路来实现瓦斯报警的功能。
关键字：有毒易燃气体检测，QM—N10气敏传感器，瓦斯报警目录一设计任务1、目的2、要求二设计原理1、电路设计图2、电路图分析1）电源电路部分2）电路检测部分3）信号放大部分4）电路显示部分三电路工作过程分析四实验仿真时遇到的问题五仿真运行过程六课程设计总结七参考文献一：设计任务：1：目的：设计电路，用QM-N10这种气敏传感器来检测泄漏的有毒气体，设计过程中，先利用软件进行模拟电路仿真，达到瓦斯报警的效果，然后按照模拟图连接实物图以实现瓦斯报警，检测烟雾的功能。
2：要求：设计出的电路要能检测烟雾、有毒气体，并且实现报警的功能，既可以用于瓦斯报警。
另外，装置还应该具有高灵敏度和抗干扰强的的优点。
二：设计原理：1：电路设计图：2：电路图分析：我们将所设计电路图分为四个部分：1）电源电路部分：电源由电池、稳压管Dw、电容C1等组成，电池选用12V叠成电池，经开关SA为电路提供12V电压，同时稳压管Dw为检测与放大电路提供6V的电源。
2）电路检测部分：电路检测部分是该电路的主体部分，检测元件为低功耗、高灵敏度的QM-N10型气敏传感器，在仿真时鉴于QM-N10型气敏传感器的工作原理，我们利用一个滑动变阻器来代替它进行仿真。
如图所示为自动检测部分电路和该类传感器的电路图和实物图。
电路图实物图对QM-N10气敏传感器的简介：QM-N10气敏传感器用于可燃性气体检测 ,可检测CH4,H2,C4H10等可燃性气体,有机液蒸汽和烟雾等,具有灵敏度高,反应快的特点.QM－N10气体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十kΩ，接触到有毒气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。
瓦斯监控系统管理制度
瓦斯监控系统管理制度一、总则为加强煤矿工作区域内瓦斯监控系统的管理，提高煤矿瓦斯监控系统的安全性和可靠性，确保生产安全和工人生命财产安全，特制定本管理制度。
二、适用范围适用于煤矿工作区域内瓦斯监控系统的管理。
三、管理原则1、安全第一。
瓦斯监控系统是煤矿安全的重要保障设施，安全永远是第一位的原则。
2、严格管理。
对瓦斯监控系统进行严格的管理和维护，保证系统的正常运行。
3、科学配置。
合理配置瓦斯监控系统，保证监测区域的全面覆盖和监控。
四、管理责任1、煤矿领导班子负总责，煤矿生产部门负责具体管理。
2、煤矿生产部门负责具体运行及维护管理，建立专门的瓦斯监控系统管理团队。
3、运用科学的管理方法，确保瓦斯监控系统的正常运行。
五、设备配置1、根据煤矿工作区域的实际情况，科学配置瓦斯监控系统。
2、设备的采购需按照国家相关标准，选购质量合格的设备。
3、设备的安装应当按照规范进行，确保设备的正常安装。
六、系统运行1、设备的开启需要由专门的操作人员进行，操作人员需经过专门培训并持证上岗。
2、系统运行需要定期进行检查和测试，确保系统的正常运行。
3、系统发现问题应当及时处理，确保系统的正常运行。
七、数据监控1、系统需要保留监控数据，在需要时提供相关数据。
2、对监控数据进行定期分析，确保系统的可靠性。
3、监控数据的保密性需要做好，防止泄露。
八、维护管理1、设备的维护需要定期进行，确保设备的正常运行。
2、定期进行设备的保养和检修，确保设备的寿命。
3、定期进行设备的更新，确保设备的性能。
九、安全培训1、对操作人员进行定期安全培训，提高操作人员的安全意识。
2、定期组织演练，提高操作人员的应急处理能力。
3、建立健全的安全管理制度，确保煤矿的安全生产。
十、附则1、对于破坏瓦斯监控系统的行为，需追究相关责任。
2、本规定自发布之日起执行。
以上即是瓦斯监控系统管理制度的具体内容，希望广大煤矿工作者认真遵守，确保煤矿安全生产。
基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计
XXXX大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计指导教师：职称:职称:20**年12月5日设计题目基于单片机的煤矿瓦斯监测系统设计姓名班级答辩小组成员（职称）：说明书主要内容：（小摘要）1：目前我国煤矿的安全事故频频发生，其原因是多方面的，但井下安全监测手段落后是其中的一个主要原因。
这篇文章就是针对导致矿难频发的瓦斯浓度进行监控而设计的。
2：针对瓦斯的特点，设计出同时监测高低浓度的瓦斯系统，全天候不间断的对井下瓦斯浓度进行监测。
3：采用声光报警系统，一旦瓦斯超标，系统立即提醒正在井下作业的工人紧急撤离，避免人员伤亡，并且还运用红外遥控系统来进行远程监控。
4：这种智能传感器采用闭环控制来确保采样的平稳。
5：该传感器以AT87C552单片机为核心，实现对瓦斯的检测、报警和控制。
适合各类煤矿瓦斯的监控，可以大大降低煤矿事故的发生，降低企业成本，提高煤炭开采率。
评定成绩：答辩小组组长：年月日目次引言 (1)1 文献综述 (3)1.1 关于瓦斯 (3)1.1.1 矿井瓦斯监控技术 (3)1.2 系统原理介绍 (4)2 总体设计方案 (5)2.1 硬件电路介绍 (5)2.1.1 恒温控制信号取样电路 (6)2.1.2 锯齿波发生电路 (7)2.1.3 电压比较电路 (9)2.1.4 脉冲电压稳幅电路 (9)2.1.5 声光报警电路 (10)3 具体实施方案 (12)3.1 CPU模块设计- AT89S8252 单片机的结构及原理简介 (12)3.2 智能瓦斯传感器的设计 (12)3.3智能监控系统下位机的软件框架 (14)3.4 LCD显示器 (18)3.5 PID控制 (20)PID控制实现 (21)3.6 软件流程图 (24)总结 (26)参考文献 (26)引言在我国煤矿安全事故中, 瓦斯爆炸造成的伤亡人数占所有重大事故伤亡人数的70 % 以上, 成为实现安全生产的最大障碍, 及时准确地检测瓦斯含量, 在安全生产中具有重要意义。
《2024年基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》范文
《基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统的设计与研究》篇一一、引言随着煤矿开采的深入发展，矿井安全已成为社会关注的焦点。
瓦斯作为矿井的主要安全隐患之一，其监测与预警显得尤为重要。
传统的矿井瓦斯监测系统多采用有线传输方式，但在实际应用中存在布线复杂、维护困难等问题。
随着无线传感器网络（WSN）技术的发展，基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统成为新的研究方向。
本文旨在设计与研究基于无线传感器网的矿井瓦斯监测系统，以提高矿井安全监测的效率和准确性。
二、系统设计（一）系统架构本系统采用分层结构设计，包括感知层、传输层和应用层。
感知层主要负责瓦斯浓度的采集和数据的初步处理；传输层利用无线传感器网络将感知层的数据传输至应用层；应用层负责数据的接收、处理和显示，同时具备远程监控和预警功能。
（二）硬件设计1. 传感器节点：传感器节点是系统的核心部分，负责瓦斯的实时监测。
节点包括瓦斯浓度传感器、微处理器、无线通信模块等。
传感器节点应具备低功耗、高灵敏度、高稳定性等特点。
2. 网关设备：网关设备是实现无线传感器网络与上层应用系统之间的桥梁。
它负责接收传感器节点的数据，并将其转发至应用层进行处理。
网关设备应具备高吞吐量、低延迟、可靠的数据传输等特点。
（三）软件设计1. 数据采集与处理：软件系统负责实时采集瓦斯浓度数据，并进行初步的处理和分析。
通过设置合理的阈值，实现对瓦斯浓度的实时监测和预警。
2. 无线通信协议：软件系统采用适合无线传感器网络的通信协议，实现传感器节点之间的数据传输和通信。
同时，软件系统应具备自组织、自修复等特点，以保证网络的稳定性和可靠性。
三、系统实现（一）传感器节点的布置与组网根据矿井的实际情况，合理布置传感器节点，并组成无线传感器网络。
通过自组织的方式，实现节点之间的数据传输和通信。
同时，根据矿井的拓扑结构，优化网络的路由策略，提高数据的传输效率和可靠性。
（二）数据传输与处理传感器节点将采集的瓦斯浓度数据通过无线传感器网络传输至网关设备。
选煤厂瓦斯监控系统的设计浅析
业， 大规模 的甲醇装置 已基本实现 国产化 。 煤 制二 甲醚技术 中成熟技术 正处 于推广应 用 ， 新 型技术 也在研发示范阶段。 煤制烯烃过程包 括四项核心技术 ， 分别是煤气化 、 净化、 甲醇合成 、 甲醇制烯烃 。
４ ３ 煤 制 天 然 气 ．
煤 制天然气技术 成熟可靠 ， 大部分技术 和设 备 已
作者简介 ： 马亮 （９ １一） 河南林州人 ，０ ３年毕业于郑 州大学 自 １８ ， ２０
动化专业 ， 在北京华宇工程有限公司平顶 山办公区选煤一所 电气 室
工作 ， 主要从事选煤厂的电气设计。
全部电气设备 。 （ ） 选煤厂安全规程 （ Ｑ Ｏ Ｏ ２Ｏ ） （ ２《 Ａ ｌ ｌ－ Ｏ ５ 》 以下简 煤炭利用 的近零碳排放 。此项技术正从概念 性探索走 向基础性研究 ， 国家 中长期科技开 发计划 将其列入 未 来发展的重点之一 。
得低于 １ ％。缺少其 中任何一个要 素 ， ２ 瓦斯就不会 发
生爆 炸 。
｝收稿 日期 ：０ ２—０ ０ ２１ ２— ２
气设备 。对于封 闭的带式输 送机地 面走廊 内， 带式 输
送 机滚筒上方瓦斯浓度要求 ： ． ％报警、 ． ％断 ≥１５ ≥１５ 电、 ． ％复 电。断 电范 围： 式输送 机地 面走廊 内 ＜１５ 带
全 型 电 源 （ 照 明 电源 ） 含 。
控制设备的配 电回路接触器 的动作 ， 实现切断相关设备
的电 源 。这 样 ， 全 适 用 于 选 煤 厂 瓦 斯 联 动 的 控 制 要 完 求。
以上规范和规 程明确 了瓦斯探 测器 的安装 位置 、
浓 度 设定 要求 和采 取 的措 施 。 ３ 选 煤 厂 瓦 斯 监 控 设 计 的 基 本 要 求
基于 PLC 的瓦斯发电机组自动控制系统的设计
动力与电气工程35科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 随着可再生资源的日益减少和环境不断破坏,节能减排已是摆在全人类面前重要的任务。
瓦斯作为煤矿伴生资源的利用工作受到了国家的高度重视。
国内的瓦斯发站建设电已初具规模。
目前国内多数瓦斯发电站安装瓦斯发电机组数量至少在4台以上,少数瓦斯发电站安装机组数量达到20台以上。
本着经济的原则值班人员人数一般在3到5人,在遇到突发性瓦斯气源波动时由于人员不足不能及时对每台机组进行操作,造成部分瓦斯发电机组失控(燃烧室温度过高、机组转数超速飞车、冷却液丢失温度过高、润滑油压力下降)、损毁。
所以该文主要研究机组运行转数、燃烧室温度、润滑系统压力、冷却系统温这四个因素对瓦斯发电机组安全运行的影响。
1 系统整体设计方案1.1 系统整体设计方案该设计采用 S7-200[1]系列的PLC,S7-200 系列的PLC 是一种小型PLC 系统,其功能非常强大,许多功能可以达到大、中型PLC 水平,而价格却和小型PLC 的一样。
S7-200 系列中的CPU22*系列,具有了多种功能模块和人机界面可供选择,使得系统的集成非常方便。
利用 PLC 作为控制器,采用传感器对发电机组各项工况进行巡回测量,并将结果送到PLC 中,由PLC 对结果进行处理,然后调控各设备对环境因子进行补偿。
1.2 系统的工作原理系统由温度传感器,转数传感器,压力传感器,PLC 系统,电子设备,调速设备,停机设备,燃料供给设备等几个部份组成。
系统开始工作时,PLC 通过转数传感器,温度传感器,压力传感器来检测发电机组运行时的燃烧室温度,转数,润滑油压力,冷却系统温度并与设计值比较,如果超出设定值上下限值,PLC就会输出指令,控制动作相应的执行设备。
相反,如果测量值在设定值范围内则发出指令停 止相应的设备。
2 系统硬件的设计2.1 器件的选型2.1.1传感器的选择(1)温度传感器。
瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真
瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真论文（毕业设计）目录摘要 (I)ABSTRACT.............................................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展方向 (1)1.3课题的主要研究内容和要求 (2)2系统功能和主要元器件的说明及方案选择 (4)2.1系统功能描述 (4)2.2 系统方案选择 (4)2.2.1系统设计方案选择 (4)2.2.2 传感器的选择 (6)2.2.3 A/D转换芯片的选择 (8)2.2.4 单片机的选择 (11)2.2.5 液晶显示器的选择 (13)2.3本章小结 (18)3 硬件设计 (19)3.1 硬件系统功能设计 (19)3.2 各个模块仿真原理图及工作原理 (19)3.2.1信号采集电路 (19)3.2.2单片机最小系统电路 (20)3.2.3 液晶显示电路 (21)3.2.4声光报警电路 (22)3.3 本章小结 (23)4软件设计 (24)4.1 软件设计方法 (24)4.2 软件实现功能 (24)4.3 各部分软件设计 (25)4.3.1数据采集部分设计 (25)4.3.2 显示部分设计 (26)4.3.3报警部分设计 (27)4.4 本章小结 (28)5仿真调试 (29)总结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录一仿真原理图 (35)附录二源程序 (36)瓦斯浓度监控报警系统的设计与仿真摘要随着我国经济的快速发展，对于煤炭的需求量越来越大，因此煤炭行业日趋旺盛，而由此引发的矿井安全问题也日益严重。
此次课题研究的是瓦斯浓度监控报警系统，课题是仿真模拟类的不需要做实物。
研究可以分为两部分：一部分是瓦斯浓度监控，另一部分是系统的报警。
瓦斯监控系统管理制度
瓦斯监控系统管理制度
是指对瓦斯监控系统的管理和运营进行规范的制度。
主要包括以下内容：
1.制度目的：明确瓦斯监控系统管理的目的和意义，即保障矿井安全，预防瓦斯爆炸事故的发生。
2.制度范围：规定瓦斯监控系统管理的范围和适用对象，包括矿井所有相关部门和人员。
3.制度依据：明确瓦斯监控系统管理的法律、法规、规范和标准等依据。
4.组织机构：建立瓦斯监控系统管理的组织机构，明确各职责和权限。
5.系统建设：规定瓦斯监控系统的建设要求和技术标准，包括系统安装、调试、运行等。
6.系统操作：明确瓦斯监控系统的操作规程，包括设备操作、数据采集、故障处理等。
7.巡检和维护：规定瓦斯监控系统的巡检和维护要求，包括巡视频率、巡视内容、维护保养等。
8.故障处理：明确瓦斯监控系统故障处理的程序和方法，包括故障判别、排除和修复等。
9.数据管理：规定瓦斯监控系统数据的采集、存储和分析要求，包括数据备份、报表生成等。
10.安全措施：明确瓦斯监控系统运行过程中的安全措施，包括安全操作规程、紧急预案等。
11.培训和考核：规定瓦斯监控系统管理人员的培训和考核要求，确保其具备相关技能和知识。
12.责任追究：明确瓦斯监控系统管理中的责任追究制度，对违规行为进行处罚和纠正。
13.监督检查：规定瓦斯监控系统管理的监督检查程序和方法，确保系统运行的合规性和有效性。
通过制定瓦斯监控系统管理制度，可以规范矿井瓦斯监控系统的建设与运营，提高矿井安全管理水平，预防瓦斯事故的发生。
选煤厂瓦斯监控系统的设计浅析
选煤厂瓦斯监控系统的设计浅析马亮（北京华宇工程有限公司选煤一所，河南平顶山467002）摘要该文分析选煤厂瓦斯的来源，探讨设置瓦斯监控系统的必要性，介绍设计选煤厂瓦斯监控系统时应注意的问题和基于PLC控制的瓦斯监控系统的可行性。
关键词瓦斯监控选煤厂PLC中图分类号TD948．9文献标识码A近几年，选煤厂新建、改扩建项目较多，生产能力和规模越来越大，同时，对选煤厂的安全生产要求，特别是对选煤厂的瓦斯监控系统的要求也是越来越高。
本文基于煤矿和选煤厂相关安全规程的规定来探讨并分析选煤厂的瓦斯监控系统的设计。
1选煤厂瓦斯的来源和爆炸条件煤体存在瓦斯，主要与煤的复杂孔隙结构有很大关系。
瓦斯通常以游离状态和吸附状态存在煤体中，并处于不断的变化状态。
煤体被采出后以及在随后的运输和洗选过程中，随着煤体结构的破坏和环境的变化，煤体中的瓦斯源源不断的逸出到空气中，当通风不畅和空间较高大时就会产生瓦斯积聚。
瓦斯产生爆炸必须具备3个要素：（1）瓦斯浓度：5 16%；（2）高温火源：650 750ʎC；（3）氧气浓度：不得低于12%。
缺少其中任何一个要素，瓦斯就不会发生爆炸。
*收稿日期：2012－02－02作者简介：马亮（1981－），河南林州人，2003年毕业于郑州大学自动化专业，在北京华宇工程有限公司平顶山办公区选煤一所电气室工作，主要从事选煤厂的电气设计。
2选煤厂瓦斯监控的有关规定（1）《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029—2007）》（以下简称规范）中，关于选煤厂瓦斯传感器的规定有以下几点：第6．12条：井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器。
第6．13条：封闭的地面选煤厂机房内上方应设置甲烷传感器。
第6．14条：封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器。
第6．2条：地面选煤厂煤仓上方瓦斯浓度要求：≥1．5%报警、≥1．5%断电、＜1．5%复电。
断电范围：储煤仓运煤的各类运输设备及其它非本质安全型电源；封闭的地面选煤厂内瓦斯浓度要求：≥1．5%报警、≥1．5%断电、＜1．5%复电。
煤矿瓦斯抽放监控系统的设计与应用
煤矿瓦斯抽放监控系统的设计与应用摘要：现阶段煤矿安全问题已经成为全社会关注的焦点问题。
通过数据采集模块在瓦斯监控系统中的运用，能实时、连续的对瓦斯抽放状态进行监测和调控，保证系统的正常运行，极大的避免了煤矿事故的发生。
在全面分析各种采集模块的基础上，提出了一种基于MSP430瓦斯监控系统数据采集的设计方案。
该系统利用传感器采集现场数据，MSP430作为核心器件实时对采集数据进行处理、诊断和传信。
它与过去瓦斯抽放监控数据采集模块相比，结构简单、体积小、功耗低，便于观测和处理，为进一步研发瓦斯监控数据采集模块提供新的实现方法。
关键词：煤矿瓦斯抽放监控系统；数据采集模块；设计1瓦斯抽放监控系统组成分析煤矿井下所应用的瓦斯抽放监控系统，主要作用在于实时监测瓦斯抽放过程及相关参数。
系统连接方式主要有三种类型，一是树形；二是单层；三是多层。
瓦斯抽放监控系统组成比较复杂，主要包括由中心站、信息传输接口、通信信号避雷器、服务器、矿用本安型分站、矿用隔爆兼本质安全型多路电源、传感器、工作站、传输电缆、网络设备等。
当中地面中心站通常建立在地面控制室内，作为系统的控制中心。
另外，煤矿区域内的地面监测室内设有KJ635－J矿用信息传输接口，主要作在于信号转变，具体为安全场所中的UDP信号转变为5kb/s的RS485总线信号，待信号转变完成之后，将其传输到分站，同时将接收到的信号转变为UDP信号传送到监控主机，为相关工作人员实时掌握煤矿井下情况提供数据支持，进而便于相关工作人员以此数据为依据，高效控制井下设备，确保设备时刻处于正常运行状态，保障煤矿井下工作安全进行。
2煤矿瓦斯抽放监控系统数据采集模块的设计本文介绍了瓦斯抽放监控系统数据采集模块的硬件原理和软件设计。
利用性价比高和稳定性好的MSP430作为核心处理器。
有效结合各类采集瓦斯、温度等物理量传感器，运用RS485通信接口，进行数据传输，为瓦斯监控系统数据采集模块的实现提供了良好的核心器件。
基于FPGA的瓦斯浓度模糊控制系统设计
及相对于传统利用单片机控制 的策略 ，其精确度 大大提高 ，
并且极大地减小 了系统 的滞后 性 ，能有 效地 对瓦 斯浓度 检 测及控制 ，保证 了矿井 的安全 。作 为多 Ｉ ／ Ｏ接 口的 Ｆ Ｐ Ｇ Ａ， 系统的 可扩 展 性 大 大提 高 ，多种 检 测 系统 可 以共 用 一 个
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｕ ｌ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｒ ｅ ｌｉ ａ ｚ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆ Ｐ ＧＡ． Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｆ Ｐ Ｇ Ａ ；ｆ ｕ ｚ ｚ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ； ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
该 系统具 有控 制精度 高、滞后 性 小的优 点 。
关键 词 ：Ｆ Ｐ Ｇ Ａ；模糊 控 制 ；瓦斯 浓度检 测
基于单片机的瓦斯监控的硬件设计
基于单片机的瓦斯监控的硬件设计一、引言二、系统总体设计基于单片机的瓦斯监控系统主要由传感器模块、信号调理模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块等组成。
传感器模块用于检测瓦斯浓度，并将其转换为电信号。
常用的瓦斯传感器有催化燃烧式传感器和红外吸收式传感器等。
信号调理模块对传感器输出的电信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量和稳定性。
单片机控制模块是整个系统的核心，负责对采集到的信号进行处理、分析和判断，并控制显示模块和报警模块的工作。
显示模块用于实时显示瓦斯浓度值，方便工作人员查看。
报警模块在瓦斯浓度超过安全阈值时发出声光报警信号，提醒工作人员采取相应的措施。
电源模块为整个系统提供稳定的电源供应。
三、传感器模块设计（一）传感器选型在选择瓦斯传感器时，需要考虑测量范围、精度、响应时间、稳定性和可靠性等因素。
催化燃烧式传感器具有成本低、测量范围广、响应速度快等优点，适用于一般煤矿井下的瓦斯检测。
红外吸收式传感器则具有精度高、稳定性好等优点，但成本相对较高，适用于对测量精度要求较高的场合。
（二）传感器接口电路传感器输出的电信号通常较弱，需要通过接口电路进行放大和调理。
接口电路一般包括放大器、滤波器和基准电压源等部分。
放大器用于将传感器输出的微弱信号放大到单片机能够处理的范围；滤波器用于去除信号中的噪声和干扰；基准电压源则为整个电路提供稳定的参考电压。
四、信号调理模块设计（一）放大电路为了提高传感器输出信号的幅度，需要设计放大电路。
放大电路可以采用运算放大器实现，如LM324等。
根据传感器输出信号的特点和单片机的输入要求，合理选择放大倍数，以确保信号能够被单片机准确采集。
（二）滤波电路由于煤矿井下环境复杂，传感器输出的信号中往往存在各种噪声和干扰。
为了提高信号的质量，需要设计滤波电路。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
在瓦斯监控系统中，通常采用低通滤波器来去除高频噪声和干扰。
智能化煤矿瓦斯抽采系统的设计与实现
智能化煤矿瓦斯抽采系统的设计与实现随着人们对于环境保护意识的不断增强，瓦斯抽采系统的智能化已成为当前煤矿行业发展的必然趋势。
智能化瓦斯抽采系统不仅可以提高煤矿的安全性和生产效率，还可以减少环境污染和资源浪费。
本文将介绍智能化瓦斯抽采系统的设计思路和实现方法。
一、系统的设计思路智能化瓦斯抽采系统的设计需要从以下几个方面考虑：1.数据采集和监控：通过传感器等硬件设备采集地质环境、气压、瓦斯浓度等相关数据，并通过监控中心对这些数据进行实时监测和分析，从而保证煤矿的安全和生产的顺利进行。
2.数据处理和分析：通过对采集到的数据进行处理和分析，可以预测瓦斯爆炸的风险，及时发现和处理瓦斯泄漏等安全隐患，提高煤矿的安全性和生产效率。
3.智能控制技术：通过对煤矿的设备和工艺流程进行智能控制，实现瓦斯抽采的自动化和智能化操作，提高瓦斯抽采的效率和质量。
二、系统的实现方法智能化瓦斯抽采系统的实现需要依据上述设计思路，采用一系列先进的技术和设备。
其中，包括以下几个方面：1.传感技术：选用高灵敏度、低功耗、长寿命的传感器，进行地质环境、气压、瓦斯浓度等参数的实时监测和采集。
2.数据处理和分析技术：采用大数据分析和机器学习技术，对采集到的数据进行处理和分析，预测瓦斯爆炸的风险，并及时发现和处理瓦斯泄漏等安全隐患。
3.智能控制技术：采用自动化控制和远程监控技术，对瓦斯抽采的设备和工艺流程进行智能控制，实现瓦斯抽采的自动化和智能化操作。
4.安全保障技术：采用高可靠性、高安全性的设备和系统，建立完备的应急预案和故障处理机制，确保煤矿的安全和生产的顺利进行。
三、系统的应用效果智能化瓦斯抽采系统的应用效果主要表现在以下几个方面：1.提高安全性和生产效率：通过对煤矿地质环境、气压、瓦斯浓度等参数的实时监测和分析，可以预测瓦斯爆炸的风险，及时发现和处理瓦斯泄漏等安全隐患，同时实现瓦斯抽采的自动化和智能化操作，提高瓦斯抽采的效率和质量。
2.减少环境污染和资源浪费：通过智能控制技术实现瓦斯抽采的精确测量和精准控制，减少瓦斯排放和资源浪费，降低环境污染和资源消耗。
瓦斯检测监控系统的设计
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｃ ｎ ｅ ｒ ，ｒ ｑ ｅ ｔ ｃ ｕ ｒ ｎ ｅｏ ｏ ｌ ｎ ａ ｘ ｌ ｓｏ ， ｕ ｅ ｕ ｅ ｃ ｓ ａｔ ｓ ｎ ｒ ｐ ｒｙ ｌ ｓ ． ｒ ｅ ｒ － ｓ ｒ ｃ ：ｎ ｒ ｅ ｔ ａ ｓＦ ｅ ｕ ｎ ｃ ｒｅ ｃ ｆ ａ ｅ ｇ ｓ ｐ ｏ ｉｎ Ｃａ ｓ ｄ ｈ ｇ ａ ｕ ｌ ｅ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓＩ ｏ ｄ ｒｔ ｐ ｅ ｅ ｙ ｏ ｃ ｍｉ ｅ ｉ ａ ｏ ｎ ｏ ｖ ｎ ｅｏ ｃ ｒｅ ｃ ｆ ａ ｘ ｌ ｓｏ ． ｈ ｓＡｒ ｃｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｓａ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆｇ ｓｄ ｔ ｃｉ ｎ ｍｏ ｉ ｒ ｏ ｔｏ ￣ ｔ ｍ Ｗ ｈ ｃ ｎ ｌ ｄ ｎ ｅ ｔ ｈ ｃ ｕ ｒ ｎ ｅｏ ｓｅ ｐ ｏ ｉ ｎ Ｔ ｉ ｔ ｇ ｔ ｌ ｒ ｕ ｅ ｅ ｉｎ ｍｅ ｄ ｏ ａ ｅｅ ｔ ｎ ｔ ｎｒ ｌ ｉ ｎ ｏ ｈ ｏ ｏ ｃ ｓ ｅ ｉｈ ｉ ｃｕ ｉ ｇ
ｗ 转换器等 电路器件 ，将 甲烷和一 氧化碳气 体浓度信号转 化为 ０５ －Ｖ的电压， 以供 单片机和 ＡＤ ０ ０ Ｃ ８ ９系统采集 。
摘 要： 近几年 ， 煤矿瓦斯爆炸事故频繁发 生， 造成 了巨大的人员和财产损失。 了预 防瓦斯爆 炸事故的发 生， 为 本文介绍 了
一
基于MODBUS协议的瓦斯控制系统设计
ＭＯ Ｂ Ｓ是 ＭＯ ＩＯ ＤＵ ＤＣ Ｎ公 司最 先倡 导 的一 种 软 的通讯 规 约 ， 过大 多数公 司 的实际应 用 ， 渐被认 经 逐
可 ， 为一种 标 准 的通 讯 规 约 。只 要按 照 这 种 规 约 成 进 行数 据通 讯或 传 输 ， 同的 系统 就 可 以通 讯 。 目 不
Ｍ Ｖ ａｏ—ａｏ ｔ
（ ｅａ ｎｉｅｒ ｇＴ ｃｎｃｌ ｃｏｌ Ｊａｚｏ ５ ００ ｈ ａ Ｈ ｎｎＥ ｇｎｅ ｎ ｅｈ ｉ ｈ ｏ， ｉ ｕ ４ ０ ，Ｃ ｉ ） ｉ ａＳ ｏ ４ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｉｗ ｏ ｈ ｉ ｎ ｌｏ ｔｕ ｙ ｅ ｏ ｆ ｒ ｄ Ｃ ｅ ｓ ｒ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ａ ｄ ｄ ｓ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｉ ｉ ｌ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｖ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ａ ｕｐ ｔ ｐ ｆｉ ｒ ｅ Ｈ４ ｓ ｎ ｏ ，ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｎ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｄ ｇｔ ｇ ｔ ｎ ａ ａ
以回车（ Ｒ Ｆ （ Ｓ Ｉ Ｏ Ｃ Ｌ ） Ａ ＣＩ Ｄ和 Ｏ Ｈ） Ａ 表示信息结束 。 其它数据 ， 采用标准 Ａ ＣＩ Ｓ Ｉ 码传送。字符之间的最 大间隔为 １ ， 若大于 １ ， Ｓ 则接收设备认为出现 了一 Ｓ
个 错误 。
１１２ Ｒ Ｕ模 式 ．． Ｔ
厂的安全生产与瓦斯的高效使用 。
通讯 控制器 具有 Ａ ＣＩ Ｒ Ｕ两 种 通讯 模 式 ， Ｓ Ｉ或 Ｔ 在配 置每 台控制 器 时 ， 户须 选 择 通 讯模 式 以及 串 用 行 口的通讯 参数 （ 波特率 ， 偶 校验 等 ）在 ＭＯ Ｂ 奇 ， Ｄ —
Ｕ Ｓ总线上 的所 有 设备 应 具 有 相 同的通 讯 模 式 和 串
安全性和可靠性方面考虑 ， 传感 器采用某煤 炭科学 院生产 的 ＧＧ ０ （ 型红 外 甲烷 传感 器 ； 制部 分 Ｊ １０ Ａ） 控
矿井瓦斯动态巡检与管控系统设计与应用
智能瓦斯抽采系统设计分析
智能瓦斯抽采系统开始运行后,获取各个传感
器实时数据:温度传感器温度数据 T,压力传感器压
强数据 P,流量计气体流量数据 Q,瓦斯浓度传感器
浓度数据 C. 传感器数据传递至 PLC 可编程控制器
中,控制器将数据上传至上位机软件系统,即终端设
在智能瓦斯抽采系统中,水环真空泵进气端连
功率钻机、抽采附属装备方面做出调查统计,并对煤
接抽采主管,抽采主管由地面延伸至井下,然后接多
矿抽采技术与装备的发展做出展望;赵旭生等
[7]
对
智能瓦斯抽采的概念、特征、体系框架和关键技术等
进行了探讨;祝钊等
[8]
通过 PLC 智能控制技术,对
路抽采支管。 每路抽采支管可以接多个智能控制阀
04
18
作者简介:王 鸿(1985-) ,男,山西沁水人,工程师,从事矿井通风与安全工作。
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2023 年 2 月 王 鸿:智能瓦斯抽采系统设计分析 第 32 卷第 2 期
好数组下标即可,如封孔管对应变量为“ 温度传感
器”、“压力传感器”,“ 瓦斯浓度传感器”、“ 流量计”、
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2023 年 2 月 王 鸿:智能瓦斯抽采系统设计分析 第 32 卷第 2 期
通信协议,该通讯方式接线简单,线缆采用屏蔽双绞
线,通讯距离 1 000 m 以上,并且可添加中继设备。
Modbus 帧格式 较 为 简 单、 紧 凑, 格 式 规 范, 易 于 传
输,容易使用,开发简单。 完全满足矿用智能系统的
开发。
1. 5 数据分析系统
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瓦斯控制系统设计说明书
班级：______
姓名：____ ____
学校：_东北电力大学_
瓦斯控制系统设计说明书
要求：准确测量和显示瓦斯的浓度，其主要成分是甲烷、一氧化碳、氢气等瓦斯浓度在4%以下是安全的，超过1%就很危险。
所以要控制通风系统的正常工作。
由于瓦斯气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对瓦斯气体的检测和报警是一项必要的工作。
瓦斯报警是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，避免不安全事故的发生，对现在采矿业的安全起着非常重要的作用。
此设计为一种低成本的可燃性气体报警器设计，能够监控矿井的瓦斯气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。
一、系统工作原理
瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号，信号经过信号放大电路和A ／D转换电路进行放大、转换，然后送入主控制器单片机中进行数据处理。
一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时，则主控制器立即启动蜂鸣器报警。
二、总体设计框图
本设计的瓦斯控制系统共由以下几个部分组成：
声光报警
图1 总体设计框图
三、传感器
传感器为能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
本设计中，由于瓦斯气体的主要成分是甲烷，所以气体传感器采用的是MQ-5，它适用于家庭或工业上对液化气，甲烷（天然气），煤气的监测装置。
它具有优良的抗乙醇，烟雾干扰能力，具有对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度；对乙醇，烟雾几乎不响应；快速的响应恢复特性；长期的使用寿命和可靠的稳定性；简单的测试电路等优点。
其结构和外形如图3所示。
图2 MQ-5的结构和外形
MQ-5气敏元件的结构和外形如图3所示(结构A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。
设计中MQ-5的接线如图2所示，在实际的测量中，可以按照其等效电路来计算相应的校正数值，其中Ro表示的是测量气体在腔体内的等效电阻，RL是外接负载电阻，用来调整输出的模拟量电压范围，具体数值应根据A/D转换器的输入范围来确定，在TLC1543的输入范围是0～5V，这样RL可调整至该范围，保证测量的量程足够用。
图3 MQ-5接线图
四、中央处理器
系统采用AT89C51单片机作为控制部分的核心，AT89C51是一种带4K字节FLASH 存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
图 4 AT89C51引脚图
五、A/D转换器
A/D转换部分的核心器件TLC1543有三个控制输入端CS、I/OCLOCK、ADDRESS和一个数据输出端DATAOUT遵循串行外设接口SPI协议。
51系列单片机未内置SPI接口，但通过软件模拟SPI协议即可。
硬件方面将TLC1543的CS、I/OCLOCK、ADDRESS、DATAOUT、EOC五个端口与AT89LV51的5个I/O口相连接。
六、报警器
报警模块应设置蜂鸣器以及三极管作为报警装置，提醒使用人员当前的气体浓度已经超过了警戒线，应该立即停止工作，进行相应的处理，避免危险发生。
它和液晶显示器的配合使用，可以有效地提醒工作人员身边的工作环境，帮助工作人员提高安全警惕。
七、系统软件设计
系统软件主要包括系统主程序和数据采样处理子程序两部分，主程序流程如图5
所示，数据采样处理子程序如图6所示。
图5 系统软件主程序流程图
图6 数据采样处理图
系统开机上电工作后，首先进行初始化，接着进入主循环扫描是否有按键按下，若检测到有键按下，则设定系统的瓦斯浓度报警上限值，否则直接调用数据采集处理子程序进行数据采集处理。
主程序调用数据采样处理子程序后，就进入该子程序运行，首先启动A／D 转换进行数据采样，得到的数据信号输入到AT89C52进行滤波、零点修正并计算瓦斯气体浓度值，若浓度超限则启动扬声器声音报警，否则关闭蜂鸣器并返回。
八、总结
瓦斯的主要成分是甲烷，瓦斯爆炸有一定的浓度范围，通常把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。
瓦斯浓度在4%以下是安全的，超过1%就很危险。
所以要控制通风系统的正常工作。
本文利用单片机智能控制技术，并集成瓦斯传感器等功能电路模块完成了便携式矿用瓦斯报警系统设计，可以作为保证安全生产瓦斯检测设备开发的一个参考。