CN109949557A - 便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台。本发明包括具有防爆性能的检测模块、具有防爆性能的控制模块和具有防爆性能的上位机模块。所述的具有防爆性能的检测模块包括具有防爆性能的多个气样气瓶、具有防爆性能的废气气瓶、具有防爆性能的单向阀、开关、多个压力表、具有多个防爆性能且密封良好的工装箱和高清摄像机。所述的具有防爆性能的控制模块包括具有防爆性能的微处理器、具有防爆性能的多个电磁阀、检测阀门位置的位置检测电阻、稳压和滤波电路、光耦、可控硅、多个压力变送器、多个温度变送器、风机、变压器、变压芯片和伺服电机。本发明具有低成本，准确度高、安全性强等优点，可以实现半自动化。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台，最适用于检测便携式热催化甲烷检测报警仪。
背景技术
在矿难发生的事故中，瓦斯爆炸是最重要的原因，因此检测甲烷浓度至关重要，而便携式热催化甲烷检测报警仪是国内使用最多的检测甲烷仪器，因此对便携式热催化甲烷检测报警仪的校验至关重要。而现在国内的便携式热催化甲烷检测报警仪的校验基本是人工手动校验，需要消耗大量的时间与人力。因此便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台能够节约大量的时间与人力，实现自动化校验。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台。
本发明的解决技术问题所采取的技术方案为：
本发明包括具有防爆性能的检测模块、具有防爆性能的控制模块和具有防爆性能的上位机模块。
所述的具有防爆性能的检测模块包括具有防爆性能的多个气样气瓶、具有防爆性能的废气气瓶、具有防爆性能的单向阀、开关、多个压力表、具有多个防爆性能且密封良好的工装箱和高清摄像机。
每个气样气瓶的出气口通过开关与对应的电磁阀的输入口相连接，电磁阀的输出口连接流量计的输入端；工装箱的入气口与流量计的输出端相连接，工装箱的出气口与单向阀的输入口相连接、单向阀的输出端与废气气瓶相连接；多个压力表分别检测气样气瓶与废气气瓶的气压，高清摄像头安装在工装箱上，其中：
具有防爆性能的多个气样气瓶，存放不同浓度的标准甲烷气样，装在设备前端，用于向装置提供不同的标准甲烷气样，具有可供手动开启闭合的开关，气样气瓶可以更换。
具有防爆性能的废气气瓶，存放检测完的使用废气，装在设备尾端，用于收集使用完的废气，废气气瓶底部有可排放的排气口。
具有防爆防腐蚀的高清摄像头，安装在工装箱内，与上位机相连接，检测便携式甲烷检测仪的读数，并将数据传输至上位机。
具有防爆性能的单向阀，放置在废气气瓶之前，使气体只能延正方向流动，出口无法回流。
具有防爆性能且密封良好的工装箱，安装在外部，用于放置被检测的便携式热催化甲烷检测仪。
具有防爆性能的多个压力表，分别安装在气样气瓶之及废气气瓶之前，检测气样气瓶与废气气瓶的压力。
所述的具有防爆性能的控制模块包括具有防爆性能的微处理器、具有防爆性能的多个电磁阀、检测阀门位置的位置检测电阻、稳压和滤波电路、光耦、可控硅、多个压力变送器、多个温度变送器、风机、变压器、变压芯片和伺服电机。
220V市电通过变压器给伺服电机供电，伺服电机与电磁阀连接，用于检测阀门位置的位置检测电阻与伺服电机的传感齿轮同轴安装，位置检测电阻的输出端与稳压和滤波电路的输入端连接，稳压和滤波电路的输出端与微处理器的信号处理端口连接；所述的变压器与变压芯片连接，220V市电通过变压器与变压芯片给微处理器供电；微处理器的控制端与光耦的输入端连接，光耦的输出端与可控硅连接，可控硅的输出端与伺服电机连接，可控硅控制伺服电机正反转；流量计的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；温度变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；压力变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；220V市电通过变压器给风机供电，风机的信号输入端与微处理器的信号输出端连接，其中：
具有防爆性能的多个电磁阀与微处理器相连接，给其传输数据；能够分步直动，受微处理器的控制，并将控制信号反馈给微处理器；安装在气样气瓶的开关之后，用于控制气瓶中气样的流量。
具有防爆性能的多个压力变送器，安装在工装箱之上，与微处理器相连接，用于检测工装箱的气压，使各部件在正常工作的压力下工作。
具有防爆性能的多个温度变送器，安装在工装箱上，与微处理器相连接，用于检测工装箱的温度，使各部件在正常工作的温度下工作。
具有防爆性能的流量计，安装在电磁阀之后，与微处理器相连接，与其传输数据，检测所传输气样的流量。
具有防爆功能微处理器，与多个电磁阀、多个压力表、多个温度变送器、流量计、风机相连接，从中接收并处理相应数据，并将数据传输至上位机。
进一步说，所述的具有防爆性能的上位机模块包括上位机和可触显示屏；220V市电通过变压器给上位机供电，可触显示屏的信号处理端口与上位机的信号处理端口连接；所述的220V市电通过变压器给高清摄像头供电，高清摄像头的信号输出端与上位机的信号输入端连接，其中：具有接收和发送数据功能的上位机，与中央处理器、高清摄像头、可触显示屏相连接，组成上位机模块；具有能够接收和发送数据的可触显示屏，安装在工装箱外，与上位机相连接，显示数据，同时也是上位机的控制界面。
本发明的有益效果：本发明的基于便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台，微处理器控制多个电磁阀门、通过摄像头将读数拍摄成图片，运用图像处理技术，上位机得出读数。与气样相对比，进行基本误差、报警误差及响应时间实验。相对于现有的测试系统，具有低成本，准确度高、安全性强等优点，可以实现半自动化。
附图说明
图1是本发明的便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台的整体结构示意图；
图2是本发明的便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台的气路示意图；
图3是本发明的便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明：
请参阅图1和图2，本实施例提供的一种基于便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台，包括：具有防爆性能的检测模块、具有防爆性能的控制模块和具有防爆性能的上位机模块：
所述的具有防爆性能的检测模块包括具有防爆性能的多个气样气瓶1（图中以四个气样气瓶为例，实际可以根据测试要求进行增加或者减少）、具有防爆性能的废气气瓶10、具有防爆性能的单向阀9、开关3、多个压力表2、具有多个防爆性能且密封良好的工装箱6、高清摄像机。
每个气样气瓶的出气口通过开关与对应的电磁阀4的输入口相连接；工装箱的入气口与流量计5的输出端相连接，工装箱的出气口与单向阀的输入口相连接、单向阀的输出端与废气气瓶相连接；多个压力表分别检测气样气瓶与废气气瓶的气压高清摄像头安装在工装箱上。
具有防爆性能的多个气样气瓶，存放不同浓度的标准甲烷气样，装在设备前端，用于向装置提供不同的标准甲烷气样，具有可供手动开启闭合的开关，气样气瓶可以更换；具有防爆性能的废气气瓶，存放检测完的使用废气，装在设备尾端，用于收集使用完的废气，废气气瓶底部有可排放的排气口；具有防爆防腐蚀的高清摄像头，安装在工装箱内，与上位机相连接，检测便携式甲烷检测仪的读数，并将数据传输至上位机；具有防爆性能的单向阀，放置在废气气瓶之前，使气体只能延正方向流动，出口无法回流；具有防爆性能且密封良好的工装箱，安装在外部，用于放置被检测的便携式热催化甲烷检测仪；具有防爆性能的多个压力表，分别安装在气样气瓶之及废气气瓶之前，检测气样气瓶与废气气瓶的压力。
所述的具有防爆性能的控制模块包括具有防爆性能的微处理器、具有防爆性能的多个电磁阀、检测阀门位置的位置检测电阻、稳压和滤波电路、光耦、可控硅、多个压力变送器8、多个温度变送器7、风机、变压器、变压芯片和伺服电机。
220V市电通过变压器给伺服电机供电，伺服电机与电磁阀连接，用于检测阀门位置的位置检测电阻与伺服电机的传感齿轮同轴安装，位置检测电阻的输出端与稳压和滤波电路的输入端连接，稳压和滤波电路的输出端与微处理器的信号处理端口连接；所述的变压器与变压芯片连接，220V市电通过变压器与变压芯片给微处理器供电；微处理器的控制端与光耦的输入端连接，光耦的输出端与可控硅连接，可控硅的输出端与伺服电机连接，可控硅控制伺服电机正反转；流量计的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；温度变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；压力变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；220V市电通过变压器给风机供电，风机的信号输入端与微处理器的信号输出端连接。
具有防爆性能的多个电磁阀与微处理器相连接，给其传输数据；能够分步直动，受微处理器的控制，并将控制信号反馈给微处理器；安装在气样气瓶的开关之后，用于控制气瓶中气样的流量；具有防爆性能的多个压力变送器，安装在工装箱之上，与微处理器相连接，用于检测工装箱的气压，使各部件在正常工作的压力下工作；具有防爆性能的多个温度变送器，安装在工装箱上，与微处理器相连接，用于检测工装的温度，使各部件在正常工作的温度下工作；具有防爆性能的流量计，安装在电磁阀之后，与微处理器相连接，与其传输数据，检测所传输气样的流量；具有防爆功能微处理器，与多个电磁阀、多个压力表、多个温度变送器、流量计、风机相连接，从中接收并处理相应数据，并将数据传输至上位机。
所述的具有防爆性能的上位机模块包括上位机和可触显示屏。
所述的220V市电通过变压器给上位机供电，可触显示屏的信号处理端口与上位机的信号处理端口连接；所述的220V市电通过变压器给高清摄像头供电，高清摄像头的信号输出端与上位机的信号输入端连接。
具有接收和发送数据功能的上位机，与中央处理器、高清摄像头、可触显示屏相连接，组成上位机模块；具有能够接收和发送数据的可触显示屏，安装在工装箱外，与上位机相连接，显示数据，同时也是上位机的控制界面。
如图3所示为该平台的校验过程，包括：
步骤：1）上位机通电后，进行初始化，启动高清摄像头，启动可触液晶屏。
2）微处理器通电后，进行初始化，与上位机建立连接；检测电磁阀门位置，若阀门未关闭则关闭阀门。
3）手动开启气样气瓶开关。
4）选择基本误差、报警误差及响应时间中的一项，两项或全项。
5）基本误差测试：微处理器控制浓度0.5%气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.5%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制2.5%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制4.5%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。
6）报警误差测试：微处理器控制0.9%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.0%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.15%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.35%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.50%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。微处理器控制1.65%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，与气样气瓶的浓度进行比较，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体；重复进行三次实验。
7）报警时间测试：微处理器控制1.0%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体，微处理器记录到4分钟时，开启1.0%气样气瓶的电磁阀，通入气样气体20s后，关闭阀门，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，判断读数是否达到0.9%；重复进行三次实验。微处理器控制1.5%浓度气样气瓶的电磁阀开启，同时微处理器开始计时，记录到1分钟时，微处理器控制电磁阀关闭，记录到2分钟时，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，上位机通过图像处理，得出读数并通过显示屏显示，微处理器记录到3分钟时，开启电磁阀及风机开关，排出工装内的气样气体，微处理器记录到4分钟时，开启1.5%气样气瓶的电磁阀，通入气样气体20s后，关闭阀门，高清摄像头拍摄便携式热催化甲烷检测报警仪的读数，判断读数是否达到1.35%；重复进行三次实验。
综上所述，本发明的便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台通过上位机与微处理器的控制，由此可实现对便携式热催化甲烷检测报警仪有效校验，实现自动化校验节省人力物力。相对于现有技术的优点是：1、减小检测误差；2、由于各器件采用防爆材料，其实际使用中安全性能强；3、相对于现有的便携式热催化甲烷检测报警仪校验装置，实现了自动化校验。
Claims (2)
1.便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台，包括具有防爆性能的检测模块、具有防爆性能的控制模块和具有防爆性能的上位机模块，其特征在于：
所述的具有防爆性能的检测模块包括具有防爆性能的多个气样气瓶、具有防爆性能的废气气瓶、具有防爆性能的单向阀、开关、多个压力表、具有多个防爆性能且密封良好的工装箱和高清摄像机；
每个气样气瓶的出气口通过开关与对应的电磁阀的输入口相连接，电磁阀的输出口连接流量计的输入端；工装箱的入气口与流量计的输出端相连接，工装箱的出气口与单向阀的输入口相连接、单向阀的输出端与废气气瓶相连接；多个压力表分别检测气样气瓶与废气气瓶的气压，高清摄像头安装在工装箱上，其中：
具有防爆性能的多个气样气瓶，存放不同浓度的标准甲烷气样，装在设备前端，用于向装置提供不同的标准甲烷气样，具有可供手动开启闭合的开关，气样气瓶可以更换；
具有防爆性能的废气气瓶，存放检测完的使用废气，装在设备尾端，用于收集使用完的废气，废气气瓶底部有可排放的排气口；
具有防爆防腐蚀的高清摄像头，安装在工装箱内，与上位机相连接，检测便携式甲烷检测仪的读数，并将数据传输至上位机；
具有防爆性能的单向阀，放置在废气气瓶之前，使气体只能延正方向流动，出口无法回流；
具有防爆性能且密封良好的工装箱，安装在外部，用于放置被检测的便携式热催化甲烷检测仪；
具有防爆性能的多个压力表，分别安装在气样气瓶之及废气气瓶之前，检测气样气瓶与废气气瓶的压力；
所述的具有防爆性能的控制模块包括具有防爆性能的微处理器、具有防爆性能的多个电磁阀、检测阀门位置的位置检测电阻、稳压和滤波电路、光耦、可控硅、多个压力变送器、多个温度变送器、风机、变压器、变压芯片和伺服电机；
220V市电通过变压器给伺服电机供电，伺服电机与电磁阀连接，用于检测阀门位置的位置检测电阻与伺服电机的传感齿轮同轴安装，位置检测电阻的输出端与稳压和滤波电路的输入端连接，稳压和滤波电路的输出端与微处理器的信号处理端口连接；所述的变压器与变压芯片连接，220V市电通过变压器与变压芯片给微处理器供电；微处理器的控制端与光耦的输入端连接，光耦的输出端与可控硅连接，可控硅的输出端与伺服电机连接，可控硅控制伺服电机正反转；流量计的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；温度变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；压力变送器的信号输出端与微处理器的信号输入端连接；220V市电通过变压器给风机供电，风机的信号输入端与微处理器的信号输出端连接，其中：
具有防爆性能的多个电磁阀与微处理器相连接，给其传输数据；能够分步直动，受微处理器的控制，并将控制信号反馈给微处理器；安装在气样气瓶的开关之后，用于控制气瓶中气样的流量；
具有防爆性能的多个压力变送器，安装在工装箱之上，与微处理器相连接，用于检测工装箱的气压，使各部件在正常工作的压力下工作；
具有防爆性能的多个温度变送器，安装在工装箱上，与微处理器相连接，用于检测工装箱的温度，使各部件在正常工作的温度下工作；
具有防爆性能的流量计，安装在电磁阀之后，与微处理器相连接，与其传输数据，检测所传输气样的流量；
具有防爆功能微处理器，与多个电磁阀、多个压力表、多个温度变送器、流量计、风机相连接，从中接收并处理相应数据，并将数据传输至上位机。
2.根据权利要求1所述的便携式热催化甲烷检测报警仪自动校验平台，其特征在于：所述的具有防爆性能的上位机模块包括上位机和可触显示屏；220V市电通过变压器给上位机供电，可触显示屏的信号处理端口与上位机的信号处理端口连接；所述的220V市电通过变压器给高清摄像头供电，高清摄像头的信号输出端与上位机的信号输入端连接，其中：具有接收和发送数据功能的上位机，与中央处理器、高清摄像头、可触显示屏相连接，组成上位机模块；具有能够接收和发送数据的可触显示屏，安装在工装箱外，与上位机相连接，显示数据，同时也是上位机的控制界面。
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- 2019-03-29 CN CN201910247511.6A patent/CN109949557B/zh active Active
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Also Published As
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