作品简介

1. 作品序号：

2. 作品名称：基于单片机的甲烷检测报警仪

3. 主题类别：数字控制

4. 参赛学校：济南大学

5. 参赛学生：曾维虎 王善伟 王小龙 杨扬 杨帆

6. 指导教师：孙选 刘中才

7. 作品简介：

（1）应用领域和技术原理、用途：

应用领域：该作品主要应用于各中小型煤矿矿井和工地的瓦斯爆炸事故预警系统中，另外也可用于居民楼用户家中防瓦斯泄漏事故的预防装置里。

技术原理：本甲烷检测报警仪通过甲烷浓度传感器，温度传感器等部件来实时采集外界环境的甲烷浓度和温度信息，使用快速A/D转换方法实现对环境甲烷浓度和温度的精确测量；

报警仪采用凌阳系列单片机SPCE061A作为报警仪检测和控制的核心，由单片机对量化后的测量信号进行智能处理；

报警仪设置有1*5键盘，实现参数调整功能，方便使用者根据不同的环境设置不同的报警点；报警仪同时运用LED驱动，数字化显示甲烷含量和温度的测量结果；报警仪使用语音报警模块，实现超限报警功能。

其系统原理图为：

具体用途：①实时采集并显示外界环境的甲烷浓度信息。②实时采集并显示外界环境温度信息。

③语音引导使用者键盘设置报警点。④智能判断，语音报警以提醒使用者环境的变化。

（2）技术性能指标：①温度测量范围：-55℃ — +125℃，测量精度：0.125℃ 。

②CH4检测范围：0.00％ — 4.00％

（3）作品的创造性、先进性、可行性、实用性：

创造性：独特地使用语音模块，实现超限报警功能；实时播报浓度温度信息；语音引导使用者操作；提醒使用者周围环境的变化，以便于使用者及时作出相应的对策，达到检测报警的最好效果。

先进性：作品使用一种基于半导体气敏传感原理的瓦斯浓度传感器KGS-20,从而使本报警仪拥有很好的重复性，同时具有检测精度高、检测范围宽、响应时间快的特点。

可行性：煤矿中瓦斯爆炸的两个条件是：①甲烷浓度，②高温火源。本甲烷检测报警仪能够测量这2个参数并进行判断，故实现其报警功能是可行的；本甲烷检测报警仪所使用的单片机控制技术、电子技术、传感器技术、人机交互技术都是现在比较成熟的技术，故方案与原理是可行的。

实用性：本甲烷检测报警仪通过测量甲烷浓度和温度两个信息，即可实现日常的瓦斯爆炸事故的预防，做到有效保证工作人员的生命安全；本报警仪还可重复多次在不同环境使用，所以实用性很强。

（4）作用意义：近年来我国煤矿瓦斯爆炸事故频发，给国家和人民的生命财产安全造成重大损失，甲烷检测仪可有效预警事故的发生，有效保证工作人员的生命安全不受侵害，生产设备不受损失。

（5）推广应用前景、效益分析与市场预测：

应用前景：我国中小型甚至大型煤矿迫切需要一种仪器来准确预警瓦斯爆炸事故的发生，甲烷检测仪可以做到这一点，故有很好的应用前景。

效益分析：从经济效益上分析，作品使用低功耗元件，成本低，精度高，会有很好的经济回报；从环保效益上分析，作品可预警矿难，从而也保护了环境，环保效益好。

市场预测：虽然市场上有多种多样的甲烷检测报警仪，但存在重复性差，检测警告功能弱等不足，本作品成本低，语音报警功能强大，重复性好，所以会具有广泛的市场。

（6）示意图或照片：