我国一次能源利用中煤炭的比重占70%,煤炭开采成为重要的生产活动。但我国煤矿地质结构复杂,大多数为高瓦斯矿井,为了保证人员和生产的安全,国家规定各煤矿必须安装监测监控系统。传感器如同系统的触角,感知矿井各处的实际情况,采集实时数据,传感器的准确与否直接影响监测监控系统的可靠性,因此《煤矿安全规程》规定了传感器的校验周期。煤矿广泛使用的是催化燃烧式瓦斯传感器,这种传感器需要每7天校验一次,由于传感器分布面积广数量众多,校验工作量庞大。目前使用的瓦斯传感器校验仪可分两大类：一是手动校验仪,二是大型台式校验仪,这两种校验仪存在工作效率低下、准确度低等缺点。基于以上原因,提出了可以同时自动校验8台瓦斯传感器的智能校验系统的课题。本校验系统选用TMS320LF2407为其主控芯片,该芯片具有强大的数据处理功能。传感器输出的频率信号,通过隔离放大环节输入DSP中；流量计输出的是电流信号,要经过滤波、隔离、放大电路输入ADC转换模块；控制气体流量的执行机构需要的是模拟量,SPI模块输出的数字信号,经过D／A转换和隔离后输出到执行机构调节流量；控制继电器的开关量经过光电隔离和驱动电路输出；调节传感器零点的信号是由I／O口输出的数字信号,放大后经红外发射二极管发送；人机接口中触摸屏通过SCI模块与DSP通信,打印检定表的打印机由DSP的I／O并行驱动。本课题还进行了软件设计,首先介绍了智能校验系统的主程序,之后介绍了各子程序,包括A／D采样程序、零点调节程序、校验程序、打印驱动程序、串口通讯程序,并对系统进行了软硬件的抗干扰设计。对于标准气流量的控制,通过对常规PID、Smith预估器和Fuzzy-Smith预估器三种方法的比较,最后选用Fuzzy-Smith预估器来实现,并在MTALAB下仿真,达到了预期的控制目标。本课题设计的瓦斯传感器智能校验系统可以同时实现8台瓦斯传感器的自动调校,数据处理速度快,精度高,无需手动调节零点,省时省力,适用于煤矿的工作环境,具有一定的市场前景。
