传感器剩余寿命的预测方法、预测系统及电子设备与流程

本发明涉及传感器，具体地涉及一种传感器剩余寿命的预测方法、传感器剩余寿命的预测系统、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品。

背景技术：

1、电化学气体传感器是测量对象气体在电极处氧化或还原形成与气体浓度正相关(或负相关)电流的一种传感器。电化学气体传感器在使用过程中，其内部的电解液会因与应用环境气体状况发生改变，电解液状态的改变直接影响了电化学气体传感器的使用寿命，实际应用时与传感器生产厂家所标称的使用寿命并不一致。

2、电化学气体传感器投入使用后，其检测性能会逐渐下降，进而产生误报警、漏报警等情况，给用户人员及生产安全带来隐患。提前将即将失效的传感器进行更换，做出预测性维护，有利于提高现场安全防护水平，因此电化学气体传感器的剩余寿命，是电化学气体传感器使用过程中必须要关注的数据。尽管公开号为cn202110927686.9的专利，公开了一种脉冲激励测电化学传感器寿命的方法，但是其仍然存在以下不足：一方面，只是描述了传感器健康度计算，尚未阐明健康度与剩余寿命关系。另一方面，该计算方法容易受到当次计算时环境因素的影响，并且传感器在上电后，其所处的环境不是一成不变的。电化学气体传感器受到环境和目标气体浓度影响，其寿命的损耗程度是不一样的，因此上述的方法计算得到的结果并不精准。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种传感器剩余寿命的预测方法、预测系统、电子设备、计算机可读存储介质以及计算机程序产品，该预测方法可以解决现有技术无法较准确地预测传感器的剩余使用寿命。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供一种传感器剩余寿命的预测方法，所述预测方法包括，获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命；根据所述传感器的出厂灵敏度以及标准气体校准后的当前灵敏度，确定灵敏度衰减系数；以及利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命。

3、可选地，所述多个环境因素相关的衰减系数包括：第一衰减系数，通过目标气体浓度积分以及浓度时间积分初始值得到；第二衰减系数，通过第一衰减系数、实时采样温度值、所述传感器的非最佳工作温度对应的温度时间积分初始值、最佳工作温度上限与最佳工作温度下限得到；第三衰减系数，通过第一衰减系数、实时采样湿度值、所述传感器的非最佳工作湿度对应的湿度时间积分初始值、最佳工作湿度上限与最佳工作湿度下限得到；以及第四衰减系数，通过第三衰减系数、实时采样温度值、所述传感器的非最佳工作温度对应的温度时间积分初始值、最佳工作温度上限与最佳工作温度下限得到。

4、可选地，所述第一衰减系数，通过目标气体浓度积分以及浓度时间积分初始值得到，包括：通过下式，确定所述目标气体浓度积分为：ctn＝∫f(c)dt；通过所述目标气体浓度积分以及浓度时间积分初始值，得到浓度时间积分消耗比：pc＝∑cti/ct0，(i＝1……n)，pc≤1；根据所述浓度时间积分消耗比pc，得到所述第一衰减系数p1＝1-pc；其中，n表示第n次接触目标气体，f(c)为浓度变化函数，ct0表示浓度时间积分初始值。

5、可选地，当所述衰减系数为第一衰减系数时，所述获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命包括：根据下式，确定所述传感器的预估剩余寿命tr1：tr1＝(t-t)×p1，其中，t表示传感器的标称寿命，t表示累计通电时间。

6、可选地，当所述衰减系数为第一衰减系数时，所述利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命，包括：根据下式，得到校正后的传感器的剩余寿命tr2：tr2＝(t-t)×[(1–α)×p1+α×ps]，其中，α表示权重因子，ps表示灵敏度衰减系数。

7、可选地，所述第二衰减系数，通过第一衰减系数、实时采样温度值、所述传感器的非最佳工作温度对应的温度时间积分初始值、最佳工作温度上限与最佳工作温度下限得到，包括：根据所述最佳工作温度下限与所述实时采样温度值，得到所述传感器进入低于所述最佳工作温度下限时对应的低温时间积分；根据所述最佳工作温度上限与所述实时采样温度值，得到所述传感器进入高于所述最佳工作温度上限时对应的高温时间积分；根据所述低温时间积分、所述高温时间积分以及所述温度时间积分初始值，得到极限温度时间积分消耗比；以及根据所述第一衰减系数以及所述温度时间积分消耗比，得到所述第二衰减系数。

8、可选地，根据下式，确定所述低温时间积分：ltemptn＝∫(temp_l-temp)dt，根据下式，确定所述高温时间积分：htemptn＝∫(temp-temp_h)dt，根据下式，确定极限温度时间积分消耗比：pt＝∑ltempti/ttemp+∑htemptj/ttemp，(i＝1、2...n)，(j＝1、2...m)，以及根据所述第一衰减系数以及所述温度时间积分消耗比，得到所述第二衰减系数：p2＝p1×(1-pt)，其中，n表示传感器第n次进入低于所述最佳工作温度下限，m表示传感器第m次进入高于所述最佳工作温度上限，temp表示实时采样温度值，temp_l表示传感器的最佳工作温度下限，temp_h表示传感器的最佳工作温度上限。

9、可选地，当所述衰减系数为第二衰减系数时，获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命包括：根据下式，确定所述传感器的预估剩余寿命tr1：tr1＝(t-t)×p2。

10、可选地，当所述衰减系数为第二衰减系数时，利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命，包括：根据下式，得到校正后的传感器的剩余寿命tr2：tr2＝(t-t)×[(1–α)×p2+α×ps]。

11、可选地，所述第三衰减系数，通过第一衰减系数、实时采样湿度值、所述传感器的非最佳工作湿度对应的湿度时间积分初始值、最佳工作湿度上限与最佳工作湿度下限得到，包括：根据所述最佳工作湿度下限与所述实时采样湿度值，得到所述传感器进入低于所述最佳工作湿度下限时对应的低湿度时间积分；根据所述最佳工作湿度上限与所述实时采样湿度值，得到所述传感器进入高于所述最佳工作湿度上限时对应的高湿度时间积分；根据所述低湿度时间积分、所述高湿度时间积分以及所述湿度时间积分初始值，得到极限湿度时间积分消耗比；以及根据所述第一衰减系数以及极限湿度时间积分消耗比，得到所述第三衰减系数。

12、可选地，根据下式，确定所述低湿度时间积分：lhumitn＝∫(humi_l-humi)dt，根据下式，确定所述高湿度时间积分：hhumitm＝∫(humi-humi_h)dt，根据下式，确定所述极限湿度时间积分消耗比：ph＝(∑lhumiti+∑hhumitj)/thumi，(i＝1、2...n)，(j＝1、2...m)，以及根据所述第一衰减系数以及极限湿度时间积分消耗比，得到所述第三衰减系数：p3＝p1×(1-ph)，其中，n表示传感器第n次进入低于所述最佳工作湿度下限，m表示传感器第m次进入高于所述最佳工作湿度上限，humi表示实时采样湿度值，humi_l表示传感器的最佳工作湿度下限，humi_h表示传感器的最佳工作湿度上限。

13、可选地，第四衰减系数，通过第三衰减系数、实时采样温度值、所述传感器的非最佳工作温度对应的温度时间积分初始值、最佳工作温度上限与最佳工作温度下限得到，包括：根据所述实时采样温度值、所述传感器的非最佳工作温度对应的温度时间积分初始值、最佳工作温度上限与最佳工作温度下限，得到所述极限温度时间积分消耗比；根据第三衰减系数以及所述极限温度时间积分消耗比，得到所述第四衰减系数。

14、可选地，根据第三衰减系数以及所述极限温度时间积分消耗比，得到所述第四衰减系数，包括：根据下式，确定所述第四衰减系数p4：p4＝p3×(1-pt)。

15、可选地，当所述衰减系数为第四衰减系数时，所述获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命包括：根据下式，确定所述传感器的预估剩余寿命tr1：tr1＝(t-t)×p4。

16、可选地，当所述衰减系数为第四衰减系数时，利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命，包括：根据下式，得到校正后的传感器的剩余寿命tr2：tr2＝(t-t)×[(1–α)×p4+α×ps]。

17、可选地，在得到传感器的预估剩余寿命后，所述预测方法还包括：向所述传感器的工作电极间施加恒流电压脉冲；探测施加恒流电压脉冲后的传感器输出电信号，得到所述传感器输出电信号与剩余电解质之间的关联关系；根据所述传感器输出电信号与剩余电解质之间的关联关系，确定传感器当前的工作状态，其中，所述工作状态包括正常状态以及故障状态；以及当所述工作状态为正常状态时，利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，或者，当所述工作状态为故障状态时，得到所述传感器的剩余寿命为零。

18、第二方面，本发明还提供一种传感器剩余寿命的预测系统，所述预测系统包括：获取模块，用于获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命；确定模块，用于根据所述传感器的出厂灵敏度以及标准气体校准后的当前灵敏度，确定灵敏度衰减系数；以及校正模块，用于利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命。

19、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如所述的传感器剩余寿命的预测方法。

20、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现所述的传感器剩余寿命的预测方法。

21、第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如所述的传感器剩余寿命的预测方法。

22、通过上述技术方案，本发明提供的传感器剩余寿命的预测方法，包括获取传感器的标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个衰减系数，得到传感器的预估剩余寿命；根据所述传感器的出厂灵敏度以及标准气体校准后的当前灵敏度，确定灵敏度衰减系数；以及利用所述灵敏度衰减系数对所述传感器的预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命。本发明通过标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数中的任意一个，可以得到传感器的预估剩余寿命，再利用灵敏度衰减系数对预估剩余寿命进行校正，得到校正后的传感气的剩余寿命。

23、本发明实施例结合标称寿命、累计通电时间以及多个环境因素相关的衰减系数，对传感器的剩余寿命进行预测，并利用灵敏度衰减系数对得到的预估寿命进行校正，得到校正后的传感器的剩余寿命。该方法从多个维度对剩余寿命进行预测，可以较准确的统计上述环境因素对传感器的影响度，进而得到传感器相对准确的剩余寿命的值。此外，本发明还可以通过灵敏度和传感器衰减程度对剩余寿命进行修正和校准，得到更加准确的值。总而言之，本发明实施例可以提高预测传感器剩余寿命的精度。

24、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。