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随着我国煤炭经济的发展，煤矿的安全生产也越来越引起重视。伴随在生产中的瓦斯事故在矿井事故总数中占比极重，且频繁发生，严重地威胁到煤矿的生产安全，而采用甲烷监控装置对瓦斯进行实时测量与监控对煤矿安全生产具有重要意义。甲烷监控装置是矿井安全生产中最重要的辅助设备，通过测量浓度、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的报警闭锁控制功能。装备于煤矿辅助运输设备单轨吊车上的甲烷监控装置普遍采用黑白元件，检测精度和可靠性不高，需要频繁调校。其次，该装置普遍工作于单机模式，仅仅对装置附近的浓度进行检测，不能与其他设备联合工作实现更为安全的管理控制功能。除此之外，在输出环节上，现有装置采用了传统的电磁继电器，延时长，可靠性低，不能保证煤矿的安全生产。
针对现有甲烷监控装置测量误差大、闭锁输出可靠性低、通信功能不完善等问题，自主设计了一套甲烷监控装置，并研发了装置的硬件和软件。具体研究内容如下：
查阅相关文献，了解了目前的研究动态和产品现状，结合太原矿机电气股份有限公司多年来对该类产品的使用体验以及新需求，构建和规划了装置的总方案。采用面向对象、系统化的方法开发装置，在分析需求的基础上，明确功能规划，设计了装置的框架结构。
根据装置框架结构，选择基于半导体激光器的光谱吸收原理的检测头检测浓度；选择RS-485总线、CAN总线以及无线通信技术实现装置的数据通信功能；选择新型固态继电器实现可靠闭锁控制。在确定关键部位后，设计了STM32单片机最小系统、浓度检测接口电路、缓启动电路、双电源切换电路、电池充电管理电路、闭锁输出电路、声光报警电路、频率输出电路、人机交互单元(包括按键和显示部分)、RS-485、CAN以及无线通信接口等硬件电路。
在硬件电路基础上，采用自上而下和自下而上相结合的软件设计方法，划分多任务如故障处理任务、按键扫描任务等，编写了存储访问STM32的FLASH的读写程序、频率输出更新程序和禁止频率输出程序、用于实现信息交互的显示和按键程序，以及CAN通信程序、无线模块的串口与网络的通信程序，最后，通过μC/OS-Ⅱ管理调度各任务及子程序，来实现通信、按键设置、浓度检测与显示、频率输出等功能。
最后，在实验室条件下，进行装置的运行调试，并用检定装置KA83J检定。实验结果表明：装置达到设计要求，满足功能需求，运行可靠稳定；实现了外部电源和备用电池的切换供电，以及对充电电路的供电控制；实现了对电池的充电管理；能够完成浓度检测、存储参数以及恢复初始化设置等任务；能够可靠闭锁输出以及声光报警；能够可靠通信，实现浓度上传等功能。
针对现有甲烷监控装置测量误差大、闭锁输出可靠性低、通信功能不完善等问题，自主设计了一套甲烷监控装置，并研发了装置的硬件和软件。具体研究内容如下：
查阅相关文献，了解了目前的研究动态和产品现状，结合太原矿机电气股份有限公司多年来对该类产品的使用体验以及新需求，构建和规划了装置的总方案。采用面向对象、系统化的方法开发装置，在分析需求的基础上，明确功能规划，设计了装置的框架结构。
根据装置框架结构，选择基于半导体激光器的光谱吸收原理的检测头检测浓度；选择RS-485总线、CAN总线以及无线通信技术实现装置的数据通信功能；选择新型固态继电器实现可靠闭锁控制。在确定关键部位后，设计了STM32单片机最小系统、浓度检测接口电路、缓启动电路、双电源切换电路、电池充电管理电路、闭锁输出电路、声光报警电路、频率输出电路、人机交互单元(包括按键和显示部分)、RS-485、CAN以及无线通信接口等硬件电路。
在硬件电路基础上，采用自上而下和自下而上相结合的软件设计方法，划分多任务如故障处理任务、按键扫描任务等，编写了存储访问STM32的FLASH的读写程序、频率输出更新程序和禁止频率输出程序、用于实现信息交互的显示和按键程序，以及CAN通信程序、无线模块的串口与网络的通信程序，最后，通过μC/OS-Ⅱ管理调度各任务及子程序，来实现通信、按键设置、浓度检测与显示、频率输出等功能。
最后，在实验室条件下，进行装置的运行调试，并用检定装置KA83J检定。实验结果表明：装置达到设计要求，满足功能需求，运行可靠稳定；实现了外部电源和备用电池的切换供电，以及对充电电路的供电控制；实现了对电池的充电管理；能够完成浓度检测、存储参数以及恢复初始化设置等任务；能够可靠闭锁输出以及声光报警；能够可靠通信，实现浓度上传等功能。