基于MiniGUI的矿用红外甲烷检测装置的设计与实现

【摘要】： 瓦斯灾害是煤炭行业中危险和制约煤矿安全生产的主要因素。因此，实时的检测瓦斯气体的产生源、泄漏源以及浓度，可以保护环境，保证工矿安全运行及人身安全。 本文以矿井瓦斯的主要成分甲烷为目标气体，基于气体在中红外波段的选择性吸收原理，分析了甲烷特征吸收谱线，针对现有煤矿甲烷检测装置对瓦斯浓度测量不精准、无友好的可视化显示界面，提出一种基于MiniGUI中应用SQLite数据库的光谱吸收式矿用红外甲烷检测系统。 该检测系统采用双波长单光路的气体传感器结构，选定甲烷分子在3.31 ?m强吸收谱线，采用红外LED作为光源，实现对气体浓度的检测。根据本检测系统的特点，给出了总体设计方案，以ARM9 S3C2440芯片为主处理器，完成对甲烷浓度信息的采集、数据处理、显示和传输等功能；以嵌入式Linux为软件平台，采用嵌入式用户界面MiniGUI中应用嵌入式数据库SQLite编写应用程序的实现方法，使其完全不同于原有的检测系统。通过分析比较，确定选择了Linux操作系统、嵌入式GUI和嵌入式数据库SQLite。重点介绍了Linux内核、MiniGUI和SQLite开发环境的定制、移植、使用方法以及上层应用程序的设计与实现。同时，给出了甲烷浓度数据管理程序的图形运行界面。最后，对检测系统进行了实验研究，验证了检测方案的可行性。 该检测系统功能完善，操作简单，对保证煤矿工业安全生产，减少事故发生和生命财产损失有重要意义，市场应用前景广阔。 【关键词】：甲烷 嵌入式系统 MiniGUI SQLite
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 矿用红外气体检测技术的发展历程8-9
• 1.2 嵌入式系统的发展及应用现状9-11
• 1.3 本文的主要工作11-12
• 2 矿用红外甲烷检测系统的相关技术介绍12-25
• 2.1 煤矿甲烷检测技术概述12-13
• 2.2 红外瓦斯气体检测方法的理论依据13-17
• 2.2.1 气体分子的红外选择性吸收理论13-15
• 2.2.2 CH_4气体分子的吸收谱线与强度分布15-16
• 2.2.3 比尔－朗伯气体吸收定律16-17
• 2.3 嵌入式GUI(图形用户界面)概述17-21
• 2.3.1 嵌入式GUI 特点17-18
• 2.3.2 嵌入式GUI 系统发展状况18-21
• 2.4 嵌入式数据库21-24
• 2.4.1 嵌入式数据库的特点21-22
• 2.4.2 嵌入书数据库体系结构22-23
• 2.4.3 嵌入式数据库的选择23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 矿用红外甲烷检测系统硬件平台的选择与设计25-29
• 3.1 系统方案总体设计25
• 3.2 硬件体系结构25-28
• 3.2.1 ARM 微处理器26-27
• 3.2.2 瓦斯传感器27-28
• 3.3 系统硬件平台功能框图28
• 3.4 本章小结28-29
• 4 矿用红外甲烷检测系统软件的总体设计与实现29-54
• 4.1 嵌入式操作系统的定制29-31
• 4.1.1 嵌入式Linux 的特点29-30
• 4.1.2 嵌入式Linux 系统的组成30-31
• 4.2 图形用户界面支持系统MINIGUI31-39
• 4.2.1 MiniGUI 的发展和应用31-34
• 4.2.2 MiniGUI 的体系结构34-35
• 4.2.3 MiniGUI 的运行模式35-36
• 4.2.4 MiniGUI 的编译安装36-39
• 4.3 SQLITE 数据库39-46
• 4.3.1 SQLite 的体系结构分析40-42
• 4.3.2 SQLite3 的基本命令42
• 4.3.3 SQLite3 的API 函数42-44
• 4.3.4 SQLite3 的异常和错误处理44-45
• 4.3.5 SQLite3 的事务和锁机制45-46
• 4.3.6 SQLite3 的安装46
• 4.4 MINIGUI 与SQLITE 混合编程46-53
• 4.4.1 MiniGUI 的编程46-48
• 4.4.2 MiniGUI 中的ListView 控件48
• 4.4.3 SQLite 中表的内容显示到ListView 控件48-50
• 4.4.4 ListView 控件的显示内容保存到SQLite 数据库50-51
• 4.4.5 基于MiniGUI 与SQLite 数据管理系统的实现51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 矿用红外甲烷检测系统的实验研究54-57
• 5.1 红外探测器输出信号波形分析54
• 5.2 系统测试实验54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 6 结论57-59
• 6.1 论文总结57
• 6.2 今后展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62
• 附录62

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