毕业设计（论文）堆场粉尘污染源自动监控系统设计.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书毕 业 设 计 说 明 书设计题目：堆场粉尘污染源自动监控系统设计 院 系： 电气工程与自动化学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 2014年5月30日摘 要储煤场是煤炭生产中的重要设施之一，煤炭企业储煤场由于物料流动、现场装卸作业、风力扰动等原因，煤尘、土等粉尘在空气中弥漫，严重污染了现场作业环境，影响现场作业人员身心健康，而且也损失煤炭资源，影响企业形象本文通过分析储煤场作业特点及扬尘原因，研究设计堆煤场粉尘污染源自动监控系统该系统采用粉尘传感器和单片机技术，对堆煤场粉尘进行检测控制，以光散射原理为基础，围绕单片机为核心，完成检测仪数据采集、显示、报警及喷雾降尘等电路的设计。

该系统能够实现对堆煤场粉尘浓度实时监测和控制，开发完整的具有成本低、运行稳定可靠、开发周期短等优点的高性能控制系统，并熟练掌握单片机系统及其相关的软件调试工具的使用关键词：堆煤场 粉尘 监测 控制 AbstractCoal yard is one of the important facilities in coal production, coal enterprises coal yard due to material flow, on-site handling operation, wind disturbance, coal dust, soil dust in the air, such as serious polluted field operation environment, affect the on-site staff mental and physical health, but also the loss of coal resources, affect the enterprise image.In this paper, through analyzing the characteristics of the coal yard operation and dust reasons, study design pile of coal dust pollution source monitoring system automatically. Dust sensor and single-chip microcomputer technology, this system is used to test the pile of coal dust control, based on the principle of light scattering, around the single chip microcomputer as the core, the complete detector data acquisition and display circuit design.The system can realize real-time monitoring to the pile of coal dust concentration and control, to develop a complete with low cost, stable operation, the advantages of short development cycle of high performance control system, and master microcontroller system and its related software debugging tools.Keywords: coal storage yard；dust；monitor；control目录1 绪论 61.1选题目的意义 61.2 国内外粉尘监测技术研究现状 71.3本文主要工作 82系统总体方案设计 92.1 设计任务及要求 92.2 堆煤场粉尘监控方案设计 92.2.1主控制器部分 103.系统方案原理 123.1粉尘监测 123.2粉尘治理 153.2.1堆煤场扬尘原因及降尘 153.2.2喷雾降尘 164系统硬件设计 184.1单片机最小系统设计 184.2 A/D转换电路 204.2.1ADC0809引脚及原理 204.2.2 74LS373芯片介绍 224.2.3ADC0809与AT89S52单片机的接口 234.3键盘电路设计 254.4 显示电路设计 264.5 报警及模拟降尘电路设计 274.5.1报警电路设计 274.5.2模拟喷雾降尘电路设计 284.6通信部分设计 294.7看门狗部分的设计 304.8.供电电源设计 315 系统软件设计及仿真 335.1系统软件设计 335.1.1主程序流程图设计 345.1.2键盘扫描程序流程图 355.1.3数据采集流程图 365.1.4数码管显示流程图 365.1.5看门狗流程图 375.2设计软件Proteus 376 结论与展望 39感谢 40参考文献 41附录 421 绪论1.1选题目的意义随着社会的进步，工业化水平的提高，环境污染问题越来越严重，维护生态环境质量越来越成为社会的迫切要求。

环境污染除废气、废水外，雾霾、粉尘及堆煤场粉尘已成为一个十分突出的问题，所以环境质量的提高备受关注雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的“元凶”雾霾的源头多种多样，比如汽车尾气、工业排放、建筑扬尘、垃圾焚烧，甚至火山喷发等等，雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的但各地区的雾霾天气中，不同污染源的作用程度各有差异雾霾天气易诱发心血管疾病，雾霾天气时气压低，湿度大，人体无法排汗，诱发心脏病的几率会越来越高诱发呼吸道疾病，雾霾中含有大量的颗粒物，这些包括重金属等有害物质的颗粒物一旦进入呼吸道病粘着在肺泡上，轻则会造成鼻炎等鼻腔疾病外，重则会造成肺部硬化，甚至还有可能造成肺癌粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒国际标准化组织规定，粒径小于75的固体悬浮物定义为粉尘在大气中粉尘的存在是保持地球温度的主要原因之一，大气中过多或过少的粉尘将对环境产生灾难性的影响但在生活和工作中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原因飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。

当人体吸入粉尘后，小于5的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏此外，粉尘还会玷污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长煤炭企业堆煤场由于物料流动、现场装卸作业、风力扰动等原因，煤尘、土等粉尘在空气中弥漫，严重污染了现场作业环境，影响现场作业人员身心健康粉尘随风飘逸到周边居民区和庄稼地，严重影响了周边居民的正常生活和农作物生长煤炭企业每年因堆煤场对周边环境的污染而需交大量的环境污染及环保赔偿费，给企业造成了不必要的经济损失，而且严重影响了企业的形象因此，针对储煤场所处环境、粉尘性质及其飘逸机理，进行治理的技术研究是非常必要目前，国家环保部和煤矿安全监察局对粉尘危害非常重视，对堆煤场的粉尘排放浓度制订了相关标准，严格控制粉尘浓度，以减少粉尘危害因此，进行堆煤场粉尘自动监控，可以对堆煤场各粉尘源点的粉尘浓度进行实时监测，对加强堆煤场作业人员保护，提高全国煤矿粉尘防治技术和管理具有重要意义堆煤场所空气采样及粉尘浓度的监控是治理粉尘的依据和治理效果的验证手段，是预防和减少尘肺病发生的关键。

1.2 国内外粉尘监测技术研究现状国外对粉尘浓度监测技术研究较早，主要有电容法、射线法、光散射法、光吸收法、摩擦电法、超声波法、微波法等粉尘浓度测量方法国外有代表性的产品为英国的Sims lin系列监测仪以及其升级产品OSIRIS粉尘传感器和计算机粉尘监测系统；德国丁达尔公司生产的TM系列粉尘仪；俄国研制的Ⅱ-101型自动测尘仪；日本柴田LV-5E、P5系列微电脑粉尘仪；美国研制的RAM系列实时粉尘监测仪、粉尘雷达和Auburn公司生产的3400型粉尘监测仪其中Sims lin系列监测仪、TM系列粉尘仪、LV-5E、P5系列微电脑粉尘仪采用光散射法，Ⅱ-101型自动测尘仪采用光吸收法，3400型粉尘监测仪采用摩擦电法测量粉尘浓度 国内粉尘浓度监测技术的发展较晚，主要以采样器、直读式测尘仪为主，但最近几年，随着信息技术的发展及光电子技术、计算机技术的提高，煤炭科学研究总院重庆研究院最先在国内开发出了GCG500型粉尘浓度传感器国内其他厂家也陆续引进、开发出了粉尘浓度传感器，其生产厂家有郑州光力科技股份有限公司、江苏三恒科技集团、南京富邺科技股份有限公司等文献【16】（矿井粉尘监控和高效治理技术的研究与应用）采用CGCl000粉尘浓度传感器，该传感器是利用粒子三极电离测尘技术研发出的最新一代可连续监测粉尘浓度的传感器，传感器的测量范围0.01-1000mg/，在量程范围内可任意设定标准值。

测量出的粉尘浓度值不受粉尘颗粒的物理化学性质影响，不受被测气体流速、温度影响，可长期不问断进行粉尘监测，测量准确性高，长期稳定性好，维护工作量小文献【4】 （基于 GPRS 网络的粉尘监测系统设计）采用呼吸性粉尘采样器，它从尘粒通过颗粒分离器到聚集在滤膜上的过程模仿了粉尘在人肺泡中沉积分布状态，采样器由事先称重的滤膜盒组成,滤膜盒前面装有尼龙制旋风颗粒分离器,气流量为1.7L/min,测定时间加权平均呼吸性粉尘浓度文献【14】（煤矿井下粉尘浓度的监测系统设计）是加拿大O/Eland 所生产的光纤光栅粉尘浓度传感器，中心波长用的是1550.60nm，反射率要10.5db，3db带宽，正负2nm，当光源通过有一定浓度的粉尘时，发射出的光强会大幅度消弱，当通过光纤的栅区时，光纤的波长会随着浓度发生变化，通过一个光电转换模块，会把波长的变化转换成电流的变化 通过现场调查和查阅相关资料，国内粉尘浓度传感器主要是煤炭科学研究总院重庆研究院生产的GCG500型粉尘浓度传感器在市场上的应用较多，先后在安徽、山东、山西、甘肃、贵州、河南、辽宁、内蒙等多个省份使用同时以该传感器为核心部件的ZPA-63S型粉尘浓度超限喷雾降尘装置，可根据作业场所粉尘浓度大小进行设限喷雾：当作业场所粉尘浓度高于设定值时开始喷雾，低于设定值时停止喷雾，从而实现了高效的喷雾降尘，节约了水、电。

1.3本文主要工作（1）粉尘监测原理分析及传感器选型粉尘监测方法有很多种，根据不同的粉尘监测方法生产出不同的粉尘浓度。