中国矿业大学(北京)专业硕士学位研究生开题报告及选题情况表格式模板2016版.doc

China University of Mining & Technology, Beijing硕士专业学位研究生学位论文选题报告论文题目：全数字化矿用分站的设计与实现学院 (系)：机电与信息工程学院 学生姓名： 邵靖隆 学 号： TSZ150403032Q 专业学位类别： 工程硕士 专业领域名称： 控制工程 研究方向： 信号与信息处理 校内导师： 程红 教授 校外导师： 苗丙 高工 填表日期： 2017-01-03 研究生院学位办制说明1专业学位研究生学位论文选题报告须采用计算机录入和打印。2选题报告为A4大小，正文为小四号宋体，1.5倍行距，于左侧装订成册。3选题报告的内容包括以下几个方面：（1）阐述所选课题的来源、选题依据、在理论和实践上的意义及价值。（2）该课题的文献综述，须详细阐述国内外有关文献在该研究方向的动态，并将查阅的资料在选题报告中列出。（3）阐述研究内容，确定技术路线、实施方案及所采用的方法、手段和工作计划。（4）该课题达到的预期效果和拟解决的问题。（5）该课题在研究过程中可能遇到的困难、问题以及解决的方法和措施。（6）估计该课题的工作量和所需经费。 （报告正文） China University of Mining & Technology, Beijing硕士专业学位研究生学位论文选题情况表论文题目：全数字化矿用分站的设计与实现学院 (系)：机电与信息工程学院 学生姓名： 邵靖隆 学 号： TSZ150403032Q 专业学位类别： 工程硕士 专业领域名称： 控制工程 研究方向： 信号与信息处理 校内导师： 程红 教授 校外导师： 苗丙 高工 填表日期： 2017-01-03 研究生院学位办制填表注意事项1. 专业学位硕士研究生学位论文的选题工作是保证学位论文质量的重要一环。研究生应在导师的指导下认真完成，具体要求参见中国矿业大学(北京)关于专业学位研究生论文选题工作的规定。2. 专业学位硕士研究生一般应在第三学期内（备注：若学制二年的全日制专业学位硕士研究生，请于第三学期学期初）完成学位论文的开题报告。本表的第3、4、6页须由研究生本人认真填写。3. 本表经过导师和有关专家签字后，与选题报告一同留存。专业学位研究生交所在学院，由学院交研究生院专业学位办留存。4. 专业学位硕士研究生学位论文选题报告会应由35位副教授以上专家参加，其中至少有1为来自校外的具有副高及以上专业技术职务的专家。请专家在本表第5页签字。论文题目矿用全量程甲烷检测装置的研究与实现选题内容意义及国内外在这方面已进行的工作：煤矿在开采过程中时常伴随产生一种无色无味有害气体，这种混合气体主要包括甲烷、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳和氮气等，这些有毒有害气体混合后统称为煤矿瓦斯（另称煤层瓦斯、煤层气）。虽然不同煤矿的瓦斯组份不尽相同，但几乎所有煤矿瓦斯的成分中超80%为甲烷，因此通常甲烷也被叫做瓦斯。瓦斯虽然无毒，但浓度过高时会造成人呼吸困难，含量超过40%时将使人窒息死亡。煤矿瓦斯的爆炸极限是4.6%15.4%，在此浓度下遇明火会发生爆炸，9.5%浓度时的爆炸破坏力最大，但此数据受空气中粉尘浓度的影响上下波动。瓦斯发生爆炸后，会在很短时间内产生强烈的高温高压，造成的高速气流以极快的速度冲击煤矿通道，造成严重的人员和设备损失。同时，爆炸还会造成煤矿中可燃粉尘的我国煤矿资源储量十分丰富，是世界上煤产量最高的国家，但我国的煤矿事故发生率却相当高，高居世界之首，而在引发事故的各种原因中，煤矿瓦斯爆炸是公认的主要原因1，可以称得上是“罪魁祸首”。煤矿瓦斯易燃易爆，但由于其无色无味，融入空气后不易被人察觉持续连锁爆炸2，破坏后果十分严重。据中国煤炭安全网相关报道，仅2014年16月半年间，我国就发生大大小小各类煤矿瓦斯事故多达22起，事故造成多达143人死亡。其中事故比较严重的有：4月21日，云南东部曲靖市富源县红土田矿井下发生一起瓦斯爆炸事故，造成14人遇难；5月14日，陕西榆林中煤大海则煤矿发生安全事故，共造成13人死亡；6月3日，重庆南桐公司砚石台煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，造成井下22人全部死亡；6月中旬，贵州六枝公司新华煤矿半月内连续两次发生瓦斯突出爆炸事故，造成10人死亡。虽然瓦斯爆炸造成了严重的破坏，是煤矿事故的“罪魁祸首”，甚至会使矿井工作人员谈之色变，但从另外的角度来看，瓦斯却是一种十分优质的清洁能源与异常宝贵的化工资源3。瓦斯是含碳量最低的烃类，与氧气燃烧完全反应后生成水和二氧化碳，是石油之后的最主要绿色清洁能源。将煤矿产生的瓦斯最大化利用早已成为各国共识。但据了解，由于受到重视程度不够、资金投入不足和技术水平较低等因素的影响，虽然早在上世纪三十年代煤矿产业起步之初，我国就开始尝试矿井瓦斯的抽放和利用，但一直到今天，我国的瓦斯抽放量和利用效率相对来讲都依然很低4。根据我国煤矿安全监察局数据研究中心提供数据，当前我国煤矿瓦斯的总体抽放利用率平均下来只有仅仅不到30%，与此同时，世界上一些产煤大国如美国以及澳大利亚等，平均瓦斯抽放利用率却能达到50%5，这足以看出我国在这一方面还有很大差距。瓦斯抽放利用率低，也就有大量的煤矿瓦斯在煤炭开采过程中逸出排放到大气中，这不仅浪费了大量的宝贵绿色清洁能源，也对大气环境造成严重的污染煤矿瓦斯的温室效应是二氧化碳的二十一倍之多，而这也是近年来全国各地雾霾严重、PM2.5爆表的众多原因之一。既然瓦斯爆炸是造成煤矿事故的主要原因，那快捷合理且高效地防范瓦斯爆炸便成了煤矿安全任务的首要工作。综合治理煤矿瓦斯爆炸有许多种途径，比如可以从加强安全责任管理机制、建立健全相关政策法规、提高瓦斯抽放利用率等角度进行预防，同时也可以从加强矿井内瓦斯的早期可靠性检测监控的角度进行预防6。采用简单、安全、便携、易操作的瓦斯检测仪器，及时对矿井内瓦斯浓度进行检测，对得到的不同浓度结果进行判断，根据浓度结果采取相应的应对措施，相信可以在很大程度上减少瓦斯爆炸事故的发生，最大限度地减少国家财产损失。因此，满足上述要求的量程为0100%的矿用全量程瓦斯气体检测设备的研制就十分必要了。瓦斯的主要成分是甲烷，因此对煤矿瓦斯的检测在实际操作中往往转换为对煤矿混合气体中甲烷的浓度进行检测。当前气体检测技术已经十分成熟，一般的气体检测器由传感部分、信号处理及显示部分、报警部分和标准信号输出四部分组成7。其检测原理为，气体传感器与气室中的待检测气体充分接触，传感元件将检测得到的气体类别和浓度信息转化成容易识别的电信号，此电信号送入处理器后由处理器计算出对应浓度，最终显示器部分将气体类别和浓度信息进行显示，测量结果也可采用工业现场要求的电压、电流或频率等标准信号进行输出。测量过程中，若所得测量结果高于预先设定的阈值则进行蜂鸣和红色闪光灯报警。对于这一类设备，气体敏感元件是其最重要部分。当前，在煤矿系统中进行甲烷检测的检测设备有大中小多种型号十几个种类，但根据原理来区分，使用最广泛的主要有热传导原理、红外吸收原理、载体催化原理、光干涉原理等四类传感器8。在四类甲烷气体传感器中，从市场份额占有率来看，光干涉很少实际应用于井下作业；热传导则仅在高浓度检测领域应用较广泛，仅占不到5%的份额；红外吸收式气体传感器因其对环境的要求较高，不适宜我国矿井下比较恶劣的开采环境，仅占了国内市场5%左右的份额；而催化燃烧式气体传感器是目前使用范围最广的传感器，占据我国内陆90%以上的份额。通过研究分析当前煤矿瓦斯现状，针对煤矿瓦斯安全监测监控需求，综合比较不同检测原理的甲烷传感器的优缺点，设计出一种基于载体催化与热传导原理相结合的矿用甲烷全量程检测设备具有重要意义。论文类型(打“”)基础研究( )应用研究( )综合研究( )其它( )选题来源(打“”)指导教师的科研课题( )委托或定向单位的科研课题( )自选题( )非立项( )其它( )论文工作计划起止日期阶段工作内容及计划完成的指标第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段第五阶段2016年10月-2016年11月2016年11月-2016年12月2016年12月-2017年2月2017年2月-2017年3月2017年3月-2017年4月查阅研究方向相关的学术资料，完成硕士论文选题报告；整理所收集资料,分析和研究甲烷检测装置的相关要求，作总体结构设计和相关硬件的原理性分析和设计；设计出硬件电路。包括电源模块和温度采样模块