煤矿井下低爆综合保护系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

1.1煤矿井下低爆综合保护系统的背景

随着煤矿自动化技术的发展，井下用电设备不断地增多，供电距离不断地增加，供电系统对于煤矿生产越来越重要。而井下工作环境恶劣，用电设备的负载变化较大，由于工作人员的失误操作或者供电线路的老化，经常会引起漏电及短路故障，若不能及时发现并解决，则会产生电弧，在瓦斯浓度或煤粉浓度较高的地方，容易引起爆炸。因此，井下生产工作的安全性要求变得越来越重要。

我国早期的继电保护装置都是由电磁型、感应型或电动型继电器组成的，这些继电器在矿井生产中得到广泛的应用。但是,这种保护装置体积大、动作反应速度慢,不能在故障出现后的第一时间排除故障，给井下生产工作的带来不必要的安全问题。基于单片机的综合保护系统可以有效地解决井下的这类问题，为工作人员的生命财产安全提供保障。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

本课题的研究内容主要是基于单片机设计一个低爆综合保护系统，针对煤矿井下低压电网的防爆要求，设计整体的低爆综合保护系统，实现对电网的各个参数进行采集、记录、监测、报警以及跳闸保护的功能，能够解决矿井低压电网中常见的故障。

硬件设计包括：单片机最小系统模块、人机交互模块、输入模块、a/d转换模块、输出模块等各部分。

3. 研究的方法与步骤

初期准备阶段：先搜集查阅煤矿井下低爆综合保护系统的相关资料了解有关的基本情况，了解煤矿井下低压电网面临的主要威胁和隐患，并参考其他系统的设计方法结合此次设计运用的技术确定设计方案。

设计阶段：确定系统设计方案即设计出系统的网络结构图。

在硬件设计中通过查阅资料结合本课题的具体功能对硬件选择。该系统中主要是为实现对低压电网各参数的采集、记录、监测、报警和保护。硬件设计包括单片机最小系统模块、人机交互模块、输入模块、a/d转换模块、输出模块等各部分。为了提高系统的抗干扰能力，分析了煤矿井下各种干扰源的作用机理，制定了相应的抗干扰措施，其中光电耦合器可以有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，防止干扰信号从通道进入微机系统。

4. 参考文献

[1] 吴险锋. 51单片机项目教程(c语言版),人民邮电出版社, 2016.

[2] 张毅刚, 刘旺, 邓立宝. 单片机原理及接口技术,人民邮电出版社, 2016.

[3] 沈红卫, 任沙浦, 朱敏杰等. stm32单片机应用于全案例实践,电子工业出版社, 2017.

5. 计划与进度安排

（1）2021.2.25—2022.3.15查阅资料，撰写开题报告；

（2）2021.3.16—2022.3.31硬件功能分析，熟悉单片机系统指令及编程语言；

（3）2021.4.01—2022.5.12设计电路原理图、编制应用程序；