一种矿用防爆气体传感器标校方法及装置与流程

1.本发明涉及气体传感器技术领域，尤其涉及一种矿用防爆气体传感器标校方法及装置。


背景技术：

2.气体传感器是煤矿安全监控系统的重要组成设备，其测量的准确性和可靠性直接影响着煤矿是否可以安全可靠运行，对煤矿的安全生产起着至关重要的作用。由于煤矿井下环境恶劣，气体环境复杂，气体传感器极易产生测量偏移，在用的气体传感器需要在定期进行标校。
3.目前标校工作主要由工作人员手动进行，整个过程操作繁琐、工作量大、耗时长，且不能将标校信息实时自动上传煤矿安全监控系统，在标校时容易造成系统误报警或断电，不利于维护和管理。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种矿用防爆气体传感器标校方法及装置。
5.依据本发明的第一个方面，提供了一种矿用防爆气体传感器标校方法，由矿用防爆气体传感器标校装置实施，包括：
6.与矿井安全监控系统建立通信连接；
7.采集气体传感器的属性信息；
8.向矿井安全监控系统发送标校请求，矿井安全监控系统根据标校请求关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能；
9.在关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，根据气体传感器的属性信息，对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校；
10.在气体传感器完成零点标校以及检测气体标校后，向矿井安全监控系统发送恢复指令，以恢复气体传感器的超限报警和超限断电的功能。
11.可选的，与矿井安全监控系统建立通信连接，包括：
12.矿用防爆气体传感器标校装置在开机初始化后，自动建立与矿井安全监控系统的通信连接；
13.若检测到自动通信连接建立失败，则通过矿用防爆气体传感器标校装置的遥控器与矿井安全监控系统手动设置通信连接。
14.可选的，在向矿井安全监控系统发送标校请求，矿井安全监控系统根据标校请求关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能之后，还包括：
15.向矿井安全监控系统发送标校录入信息，并存储在矿井安全监控系统。
16.可选的，标校录入信息包括标校开始时间、标校人员姓名及待标校的气体传感器编号。
17.可选的，根据气体传感器的属性信息，对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校，包括：
18.持续预设时间的将标准气体通入到气体传感器中，待气体传感器浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器浓度显示值调零的指令，完成零点标校；
19.根据气体传感器的属性信息，确定气体传感器的类型；
20.根据气体传感器的类型，确定通入到气体传感器中检测气体的种类，并持续预设时间的将该检测气体通入到气体传感器中，待气体传感器浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器浓度显示值调整为该检测气体浓度值的指令，完成检测气体标校。
21.可选的，在与矿井安全监控系统建立通信连接之前，还包括：
22.检测矿用防爆气体传感器标校装置中各储气瓶压力是否正常；
23.检测矿用防爆气体传感器标校装置内部通信是否正常。
24.依据本发明的第二个方面，提供一种矿用防爆气体传感器标校装置，包括：标校控制器、电源模块、显示屏、储气瓶以及用于远程控制的遥控器；
25.其中，标校控制器用于采集气体传感器的属性信息，标校控制器与矿井安全监控系统通信连接，并向矿井安全监控系统发送标校请求，以使矿井安全监控系统关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能；在关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，根据气体传感器的属性信息，对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校；在气体传感器完成零点标校以及检测气体标校后，向矿井安全监控系统发送恢复指令，以恢复气体传感器的超限报警和超限断电的功能；
26.储气瓶用于零点标校或检测气体标校时，向气体传感器通入存储在储气瓶中的气体。
27.可选的，储气瓶包括标准气瓶以及检测气瓶，标准气瓶用于在零点标校时向气体传感器通入存储在标准气瓶中的标准气体；标准气体为氮气或空气；
28.检测气瓶用于在检测气体标校时向气体传感器通入存储在检测气瓶中的检测气体。
29.可选的，检测气瓶至少有2个。
30.依据本发明的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任意一种矿用防爆气体传感器标校方法。
31.本说明书实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：
32.本实施例提供的一种矿用防爆气体传感器标方法及装置，满足本安防爆要求，可以在煤矿井下爆炸性环境中使用，保证了装置使用的安全性。并且装置为可移动式设计，气瓶为可更换设计，大大提高该装置的通用性和灵活性，可满足多种参数气体传感器的标校工作，且降低气体传感器的标校复杂度，可减少煤矿工作人员的劳动强度，提高工作效率，同时保证标校工作质量。重要的是，由于在标校时能够建立与矿井安全监控系统的通信连接，可以有效避免矿井安全监控系统产生误报警或误断电。
附图说明
33.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明
的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。
34.在附图中：
35.图1示出了本发明实施例中一种矿用防爆气体传感器标校装置的示意图。
36.图2示出了本发明实施例中的一种矿用防爆气体传感器标校方法的流程图。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.气体传感器是煤矿安全监控系统的重要组成设备，其测量的准确性和可靠性直接影响着煤矿是否可以安全可靠运行，对煤矿的安全生产起着至关重要的作用。由于煤矿井下环境恶劣，气体环境复杂，气体传感器极易产生测量偏移，在用的气体传感器需要在定期进行标校。
42.发明人在研究中发现，目前标校工作主要由工作人员手动进行，整个过程操作繁琐、工作量大、耗时长，且不能将标校信息实时自动上传煤矿安全监控系统，在标校时容易造成系统误报警或断电，不利于维护和管理。
43.基于上述研究内容，结合图1所示，本实施例提供矿用防爆气体传感器标校装置，包括标校控制器、电源模块、显示屏、储气瓶以及用于远程控制的遥控器。
44.在本实施例中，矿井安全监控系统是用于监测矿井安全的系统，例如监测矿井中甲烷、一氧化碳、二氧化硫的含量是否处于安全范围等。常见的，矿井安全监控系统用于煤矿矿井中。
45.矿井中一般安装有多个气体传感器，气体传感器的类型可以相同也可以不同，具体安装则根据实际情况。不管哪种气体传感器，大都需要定期进行标校。需要注意的是，不同类型的气体传感器在进行标校时，选用的检测气体不同。例如，检测甲烷的气体传感器在标校时，其检测气体为甲烷。检测一氧化碳的气体传感器在标校时，其检测气体为一氧化碳。
46.在本实施例中，电源模块包括电池、电池保护模块、充电端口和开关，安装在装置
内部，为整个装置正常运行提供电能，充电端口设置在整个装置的侧面，可实现在地面充电，开关也设置在装置的侧面，实现装置的开关。
47.显示屏安装在装置的外部，用于显示储气瓶压力、标校时间、标校地点、标校人员姓名、标校的气体传感器编号、待标校的气体传感器类型和报警信息等。
48.无线通信模块安装在装置内部，用于实现标校装置与遥控器、煤矿安全监控系统或传感器之间的无线通信。
49.储气瓶用于在零点标校或检测气体标校时，向气体传感器通入存储在储气瓶中的气体。在本实施例中，储气瓶包括标准气瓶以及检测气瓶，标准气瓶用于在零点标校时向气体传感器通入存储在标准气瓶中的标准气体，标准气体可以为氮气或洁净空气。检测气瓶用于在检测气体标校时向气体传感器通入存储在检测气瓶中的检测气体。检测气体可以是甲烷或二氧化硫或一氧化碳等。检测气瓶至少有2个，且装置内的检测气瓶可以更换，从而可以检测多种气体传感器，提高装置的通用性和标校效率。结合图1所示，图中有气瓶1、气瓶2及气瓶3，气瓶1可以作为标准气瓶，气瓶2和气瓶3可以作为检测气瓶，气瓶2与气瓶3中的检测气体不同。
50.常见的，在储气瓶上还设置有压力传感器、流量计、电磁阀及减压阀，压力传感器用于采集储气瓶的压力，并将采集的信息发送给标校控制器。减压阀用于将储气瓶内的压力调整到固定输出压力，例如，0.2兆帕。而流量计、电磁阀均与储气瓶的数量相同，流量计可测量通入气体传感器的气体流量，并将流量信息实时发送给标校控制器。电磁阀用于控制气路的通断，调整气体流量大小，并将开关的大小信息发送个标校控制器。
51.遥控器可实现对标校装置的远程控制，可与标校控制器之间进行无线通信。
52.标校控制器与矿井安全监控系统通信连接，并向矿井安全监控系统发送标校请求，以使矿井安全监控系统关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能。标校控制器采集压力传感器、遥控器、流量计、矿井安全监控系统以及气体传感器的属性信息，经信息处理和分析，实现对电磁阀闭环精确控制，将开始标校时间、结束标校时间、标校地点、标校人员姓名和标校的传感器编号信息以无线通信的方式发送矿井安全监控系统，并就地存储和显示，存在异常信息时声光报警。并且，在关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，根据气体传感器的属性信息，可以对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校；在气体传感器完成零点标校以及检测气体标校后，向矿井安全监控系统发送恢复指令，以恢复气体传感器的超限报警和超限断电的功能。
53.为了使矿用防爆气体传感器标校装置便于自由移动使用，本实施例将整个装置集成在一个壳体中，壳体底部安装至少四个移动轮。
54.值得一提的是，本装置还包括本安电路保护板，用于对电气部分保护，起到双重限流限压的作用，使装置满足本质安全型防爆的要求。
55.另外，矿用防爆气体传感器标校装置还包括一些附件，例如橡胶软管、四通等，安装在装置的内部，保证气路的畅通。
56.基于同一发明构思，本实施例还提供一种矿用防爆气体传感器标校方法，由矿用防爆气体传感器标校装置实施，矿用防爆气体传感器标校装置，包括标校控制器、电源模块、显示屏、储气瓶以及用于远程控制的遥控器。
57.该方法在标校时，可以自动建立与矿井安全监控系统的通信，自动发送解除和恢
复超限报警和断电的指令，防止在标校时矿井安全监控系统发生误报警或断电。
58.结合图2所示，该标校方法包括步骤101至步骤105：
59.步骤101：与矿井安全监控系统建立通信连接；
60.步骤102：采集气体传感器的属性信息；
61.步骤103：向矿井安全监控系统发送标校请求，矿井安全监控系统根据标校请求关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能；
62.步骤104：在关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，根据气体传感器的属性信息，对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校；
63.步骤105：在气体传感器完成零点标校以及检测气体标校后，向矿井安全监控系统发送恢复指令，以恢复气体传感器的超限报警和超限断电的功能。
64.在进行标校时，利用橡胶软管连接矿用防爆气体传感器标校装置与气体传感器，然后打开该装置的电源，装置进行初始化。然后装置会进行自检，例如，检测各储气瓶的压力是否正常；检测装置内部通信是否正常。可以保证装置运行的可靠性，及时发现装置存在的问题。当自检没有问题后，矿用防爆气体传感器标校装置会与矿井安全监控系统的建立通信连接。
65.为了确保与矿井安全监控系统通信连接成功，在本实施例中，通信连接有两种方式。一种是自动连接，一种是手动连接。矿用防爆气体传感器标校装置会先自动与矿井安全监控系统的建立通信连接，通信方式覆盖目前主流的通信方式，例如，红外、wifi、蓝牙、rfid、uwb、wavemesh、lora、zigbee、4g、5g等。若检测到自动通信连接建立失败，则进行遥控器手动设置通信连接。
66.需要说明的是，如前所述，储气瓶包括标准气瓶以及多个检测气瓶，且装置内的检测气瓶可以更换，从而可以检测多种气体传感器，提高装置的通用性和标校效率。常见的，在储气瓶上还设置有压力传感器、流量计、电磁阀及减压阀，压力传感器用于采集储气瓶的压力，并将采集的信息发送给标校控制器。减压阀用于将高压气瓶内的压力调整到固定输出压力，例如，0.2兆帕。流量计、电磁阀均与储气瓶的数量相同，流量计可测量通入气体传感器的气体流量，并将流量信息实时发送给标校控制器。电磁阀用于控制气路的通断，调整气体流量大小，并将开关的大小信息发送个标校控制器。在与矿井安全监控系统建立通信连接后，工作人员通过遥控器设置标校人员姓名，不同电磁阀对应的气体类型和通气流量信息，并就地存储到装置中。然后工作人员可以通过遥控器发送一键智能标校开始指令。
67.值得一提的是，遥控器可以是集成在矿用防爆气体传感器标校装置中，也可以是独立于矿用防爆气体传感器标校装置之外的遥控设备，本实施例对此不作限定。
68.之后标校控制器向矿井安全监控系统发送标校请求，以使矿井安全监控系统关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能。标校请求代表标校控制器向矿井安全监控系统申请开始标校，并请求矿井安全监控系统关闭相应气体传感器超限报警和超限断电的功能，如此，在后续的标校过程，不会导致矿井安全监控系统误报警或断电。
69.标校控制器采集压力传感器、遥控器、流量计、矿井安全监控系统以及气体传感器的属性信息，经信息处理和分析，实现对电磁阀闭环精确控制。其中属性信息是指气体传感器的类型和编号。
70.在矿井安全监控系统关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，标校控制
器向矿井安全监控系统发送标校录入信息，标校录入信息包括开始标校时间、结束标校时间、标校地点、标校人员姓名和待标校的气体传感器编号，并存储在矿井安全监控系统中，若存在异常信息时则声光报警。无需工作人员手动记录，避免遗漏或出错，且使标校过程具备可追溯性。
71.并且，在关闭气体传感器的超限报警和超限断电的功能后，根据气体传感器的属性信息，可以对气体传感器进行零点标校以及检测气体标校；在气体传感器完成零点标校以及检测气体标校后，向矿井安全监控系统发送恢复指令，以恢复气体传感器的超限报警和超限断电的功能。
72.具体的，矿用防爆气体传感器标校装置在完成以上的准备工作后，开始标校工作的步骤包括：
73.持续预设时间的将标准气体通入到气体传感器中，待气体传感器浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器浓度显示值调零的指令，完成零点标校；
74.根据气体传感器的属性信息，确定气体传感器的类型；
75.根据气体传感器的类型，确定通入到气体传感器中检测气体的种类，并持续预设时间的将该检测气体通入到气体传感器中，待气体传感器浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器浓度显示值调整为该检测气体浓度值的指令，完成检测气体标校。
76.详细的说，标校控制器采集到气体传感器的属性信息后，可以得到该气体传感器的类型及编号。开始标校工作后，首先打开标准气瓶的电磁阀，并调整到指定的流量，持续通气预设时间，例如90s，待气体传感器的浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器显示值调零的指令，完成零点标校；然后关闭标准气瓶，根据标校的气体传感器类型，例如，甲烷或一氧化碳或二氧化硫等，打开相应的检测气瓶的电磁阀，并调整到指定流量，持续通气预设时间，例如90s，待气体传感器浓度显示值稳定后，向气体传感器发送将气体传感器浓度显示值调整为该检测气体浓度值的指令，完成检测气体标校。需要说明的是，根据相关标准要求，上述零点标校以及检测气体标校需要重复进行3次。之后矿用防爆气体传感器标校装置向矿井安全监控系统发送标校结束请求，并向矿井安全监控系统发送恢复该气体传感器超限报警和超限断电的请求；同时向矿井安全监控系统发送标校结束时间，并就地存储和显示；最终结束该气体传感器的标校。
77.综上，本实施例提供的一种矿用防爆气体传感器标方法及装置，满足本安防爆要求，可以在煤矿井下爆炸性环境中使用，保证了装置使用的安全性。并且装置为可移动式设计，气瓶为可更换设计，大大提高该装置的通用性和灵活性，可满足多种参数气体传感器的标校工作，且降低气体传感器的标校复杂度，可减少煤矿工作人员的劳动强度，提高工作效率，同时保证标校工作质量。重要的是，由于在标校时能够建立与矿井安全监控系统的通信连接，可以有效避免矿井安全监控系统产生误报警或误断电。
78.在上述基础上，本实施例提供一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述任一实施方式的矿用防爆气体传感器标校方法。
79.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，由于为描述的方便和简洁，上述描述的可读存储介质的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
80.以上，仅为本发明的各种实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。