CN115586226A - 现场气体双传感器检测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场气体双传感器检测系统，涉及现场气体传感器技术领域，系统包括实时传感器、校准及备份用传感器、封闭阀门、变送器和控制系统；控制系统用于控制封闭阀门定时开启，使校准及备份用传感器与现场气体接触，以校准气体浓度值为基准数值，对实时气体浓度值进行校准并检验校准及备份用传感器是否处于正常使用性能中；当校准及备份用传感器处于正常使用性能中，且完成对实时气体浓度值的校准后，关闭封闭阀门使校准及备份用传感器恢复至封闭状态；当实时传感器已到寿命，则使用校准及备份用传感器替代实时传感器进行气体浓度检测并发出警示。本发明能够大幅度提高现场综合使用时间，保障传感器部件拥有更长的使用寿命。

Description

现场气体双传感器检测系统及其控制方法

本发明是发明名称为“现场气体双传感器检测系统及其控制方法”的分案申请，其中，母案的申请号为201810757258.4，申请日为2018.07.11。

技术领域

本发明涉及现场气体传感器技术领域，特别是涉及一种现场气体双传感器检测系统及其控制方法。

背景技术

目前大多数气体传感器的工作原理是催化燃烧或电化学反应两种，工作原理是通过传感器内部的化学物质与检测气体之间发生化学反应输出电流至变送器，变送器基于接收电流的强度形成电流信号，从而确定电流信号数值相对应的气体浓度值，并通过485/4-20mA等信号传输单元将电流信号传输给PLC系统或其他接收装置。这两种传感器工作寿命的长短主要取决于传感器内部的化学物质的多少以及在现场与相关气体发生反应的累计时间长短。

如果传感器内部的化学物质通过反应消耗完毕，传感器寿命也就结束了，气体检测仪也失去了作用。届时必须更换此台气体检测仪的传感器才可以重新工作。所以说气体检测仪中使用的传感器是一种随着反应频次而不断消耗的工业物品。而在传感器寿命结束至新传感器更换之间存在着一个现场气体安全监测的盲区，这也提高了工业企业安全生产防护的风险，存在很大的事故隐患。而现场每一个传感器具体什么时间失效不可能得出准确的判断，为了降低事故隐患发生总数。一般工矿企业在财力允许的情况下，每2-3年对相同批次的气体检测仪不论传感器好坏而进行全部更换，这在相当程度上增加企业财务负担而在经济形式不佳的情况下很多企业因为做不到这点不得不默认生产安全总数的下降。

在气体检测仪日常工作过程中，由于传感器频繁的使用，相隔一段时间后，传感器测量气体数值的精度会出现偏差，主要是低于实际数值，传统的气体检测仪需要每隔一段时间采用人工方式用标准气体对气体检测仪进行校准标定，使传感器在变送器上所反应出的气体浓度数值与标准气体浓度数值相匹配，即通过改变每一时期传感器遇到标准气体产生的电流量大小所对应的变送器上反应出数值的大小的比值来恢复或确定气体检测仪测量气体浓度的精度。此步骤需要耗费大量的人力及采购标准气体而带来的物力，国家并没有对气体检测仪(特种气体除外)日常的校准标定维护作出相关规定，主要取决于各企业的实际情况及对安全防范的重视程度。如果企业对此方面重视就会增加大量的人力物力消耗，如企业不重视则势必增加安全隐患。这使许多企业在目前的经济形势下决策上陷于两难。

发明内容

本发明的目的是提供一种现场气体双传感器检测系统及其控制方法，大幅度提升气体传感器的现场综合使用时间，具有更长的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种现场气体双传感器检测系统，包括实时传感器、校准及备份用传感器、封闭阀门、变送器和控制系统；

所述实时传感器和所述校准及备份用传感器为同种类型的气体传感器，且所述实时传感器和所述校准及备份用传感器均与所述变送器相连；

所述变送器和所述封闭阀门均与所述控制系统相连；所述封闭阀门用于在关闭时封闭所述校准及备份用传感器的气体采集通道，以及在开启时暴露所述校准及备份用传感器的探头在现场气体中；

所述变送器用于获取所述实时传感器检测得到的实时气体浓度值，以及所述校准及备份用传感器检测得到的校准气体浓度值，并将所述实时气体浓度值、所述校准气体浓度值输送至控制系统；

所述控制系统用于：

控制所述封闭阀门定时开启，使所述校准及备份用传感器与现场气体接触，以所述校准气体浓度值为基准数值，对所述实时气体浓度值进行校准并检验所述校准及备份用传感器是否处于正常使用性能中；

当检验显示所述校准及备份用传感器处于正常使用性能中，且完成对所述实时气体浓度值的校准后，关闭所述封闭阀门使所述校准及备份用传感器恢复至封闭状态；

当检验显示所述实时传感器已到寿命，则使用所述校准及备份用传感器替代所述实时传感器进行气体浓度检测并发出警示。

可选地，所述控制系统还用于计算所述校准气体浓度值与所述实时气体浓度值的倍数，并控制所述变送器根据所述倍数放大基于所述实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值，从而实现对变送器的校准。

可选地，所述控制系统用于：

在校准时出现实时传感器产生的电流大小与变送器处理后的气体浓度值，通过调整放大倍数也无法达到所述校准气体浓度数值时，设置指定阈值，在所述倍数超过指定阈值时控制所述封闭阀门不再关闭，所述校准及备份用传感器开始替代实时传感器进行日常工作。

可选地，所述控制系统还用于在所述倍数超过指定阈值时进行报警。

可选地，所述现场气体双传感器检测系统还包括报警系统。

为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

一种现场气体双传感器检测系统的控制方法，控制系统定时开启封闭阀门，校准及备份用传感器对现场气体进行检测；实时传感器与校准及备份用传感器分别输出电流至变送器，变送器获得实时气体浓度值和校准气体浓度值并发送至控制系统；控制系统基于校准气体浓度值对变送器进行校准。

可选地，所述控制系统对变送器进行校准的步骤包括：控制系统计算校准气体浓度值与实时气体浓度值的倍数关系，并控制变送器以该倍数放大基于实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值。

可选地，所述现场气体双传感器检测系统的控制方法还包括：所述控制系统在所述倍数超过指定阈值时控制所述封闭阀门处于常开状态。

可选地，所述现场气体双传感器检测系统的控制方法还包括：所述控制系统在所述倍数超过指定阈值时进行报警。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种现场气体双传感器检测系统及其控制方法，通过控制系统控制封闭阀门定时开启，使校准及备份用传感器与现场气体接触，以校准气体浓度值为基准数值，对实时气体浓度值进行校准并检验校准及备份用传感器是否处于正常使用性能中；当检验显示校准及备份用传感器处于正常使用性能中，且完成对实时气体浓度值的校准后，关闭封闭阀门所述校准及备份用传感器恢复至封闭状态；当检验显示实时传感器已到寿命，则使用校准及备份用传感器替代实时传感器进行气体浓度检测并发出警示。本发明能够大幅度的提高检测系统的现场综合使用时间，保障检测系统中的传感器部件拥有更长的使用寿命，并有效的降低现场检测系统因传感器部分失效而停止工作的概率，通过提前更换失效的传感器消除为此而产生的安全隐患，同时该检测系统具有部分校准、调零检测传感器是否正常等功能，可以替代相当部分的人工维护工作，提高工作效率及降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的结构示意图。

图1为本发明现场气体双传感器检测系统的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明提供一种现场气体双传感器检测系统及其控制方法，该检测系统包括实时传感器、校准及备份用传感器、封闭阀门、变送器、报警系统以及控制系统。

实时传感器以及校准及备份用传感器与变送器相连；所述变送器以及封闭阀门与所述控制系统相连。所述封闭阀门用于在关闭时封闭所述校准及备份用传感器的气体采集通道，以及在开启时暴露所述校准及备份用传感器的探头在现场气体中；所述变送器用于确定基于实时传感器所检测得到的实时气体浓度值，用于确定基于校准及备份用传感器所检测得到的校准气体浓度值，用于将实时气体浓度值、校准气体浓度值输送至控制系统。

所述控制系统用于控制所述封闭阀门定时开启和关闭，用于接收变送器输送的实时气体浓度值、校准气体浓度值，用于计算校准气体浓度值与实时气体浓度值的倍数关系，并控制变送器以该倍数放大基于实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值，从而实现对变送器的校准。

所述现场气体双传感器检测系统在现场安装后开始使用时，实时传感器如传统气体检测仪中的传感器那样实时正常工作，而校准及备份用传感器的气体采集通道受到封闭阀门的封闭，从而与现场气体隔离，虽处于通电状态下，但此时却不会在校准及备份用传感器内部发生化学反应而消耗传感器中的化学物质，因此不会产生电流，其与变送器之间的联系也处于暂时性的中断，因而校准及备份用传感器拥有比实时传感器更长的寿命，及维持长久的初始化测量精度。

在使用一段时间后，根据现场的实际情况，通过事先设定在控制系统中的自动操作程序，每隔一段时期打开校准及备份用传感器的封闭阀门，使实时传感器、校准及备份用传感器同时暴露在现场气体当中，实时传感器产生电流给变送器，变送器根据从实时传感器输出的电流强度获得对应的实时气体浓度值，校准及备份用传感器也同样将电流输出给变送器获得校准气体浓度值。而此时控制系统计算校准气体浓度值与实时气体浓度值的倍数关系，并控制变送器以该倍数放大基于实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值，从而使实时传感器在经过长时间的使用后其测量精度能够得到恢复或提高。这大大减少了企业平时用于气体检测仪校准标定维护上的人力物力及财力，同时在气体检测仪人工维护的基础上，增加了这种自动维护功能，气体泄露风险防范的安全指数也大大地提高。

所述控制系统用于在所述倍数超过指定阈值时进行报警并且控制封闭阀门处于常开状态。在检测系统经过相当长时间使用后，在校准时出现实时传感器产生的电流大小与变送器处理后的气体浓度值，通过调整放大倍数也有可能无法达到校准及备份用传感器的气体浓度数值时，因此为了保证安全，设置一个指定阈值，当控制系统在所述倍数超过指定阈值时则控制封闭阀门不再关闭，校准及备份用传感器开始替代实时传感器进行日常工作，在校准及备份用传感器寿命到达之前，检测系统还可以工作很长时间也有足够的时间更换新的传感器，从而达到了提高气体泄露防范安全的目的。

本发明的现场气体双传感器检测系统及其控制方法，能够大幅度的提高检测系统的现场综合使用时间，保障检测系统中的传感器部件拥有更长的使用寿命，并有效的降低现场检测系统因传感器部分失效而停止工作的概率，通过提前更换失效的传感器消除为此而产生的安全隐患，同时该检测系统具有部分校准、调零检测传感器是否正常等功能，可以替代相当部分的人工维护工作，提高工作效率及降低成本。

本发明的检测系统与其他气体检测仪区别在于：配置二个同种类型的气体传感器(设定为实时传感器、校准及备份用传感器)其中实时传感器处于正常工作状态，而校准及备份用传感器通过封闭阀门使其处于通电状况下的封闭状态，使其平时不与现场的气体相接触，减少校准及备份用传感器内化学物质的反应次数和时间，以延长校准及备份用传感器的寿命。

在该检测系统的使用过程中，通过定时程序每隔一段时期打开封闭阀门使校准及备份用传感器与现场气体接触，以校准及备份用传感器为基准数值，对基于实时传感器的气体浓度数据进行校准并检验校准及备份用传感器是否处于正常使用性能中。校准及检验完成后如检测正常及完成校准后，关闭校准及备份用传感器的阀门使其恢复至封闭状态。如检验显示实时传感器性能已到寿命，则校准及备份用传感器将替代实时传感器进行日常检测并发出警示，直到作业人员更换上新的实时传感器为止，这样就避免了单传感器气体检测仪在传感器失效后，在没有更换新传感器前现场无法进行气体监测所产生的安全隐患，同时也大大提高了本类气体检测仪整体传感器部件的使用时间和寿命。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种现场气体双传感器检测系统，其特征在于，所述现场气体双传感器检测系统包括实时传感器、校准及备份用传感器、封闭阀门、变送器和控制系统；

所述实时传感器和所述校准及备份用传感器为同种类型的气体传感器，且所述实时传感器和所述校准及备份用传感器均与所述变送器相连；

所述变送器和所述封闭阀门均与所述控制系统相连；所述封闭阀门用于在关闭时封闭所述校准及备份用传感器的气体采集通道，以及在开启时暴露所述校准及备份用传感器的探头在现场气体中；

所述变送器用于获取所述实时传感器检测得到的实时气体浓度值，以及所述校准及备份用传感器检测得到的校准气体浓度值，并将所述实时气体浓度值、所述校准气体浓度值输送至控制系统；

所述控制系统用于：

控制所述封闭阀门定时开启，使所述校准及备份用传感器与现场气体接触，以所述校准气体浓度值为基准数值，对所述实时气体浓度值进行校准并检验所述校准及备份用传感器是否处于正常使用性能中；

当检验显示所述校准及备份用传感器处于正常使用性能中，且完成对所述实时气体浓度值的校准后，关闭所述封闭阀门使所述校准及备份用传感器恢复至封闭状态；

当检验显示所述实时传感器已到寿命，则使用所述校准及备份用传感器替代所述实时传感器进行气体浓度检测并发出警示。

2.根据权利要求1所述的现场气体双传感器检测系统，其特征在于，所述控制系统还用于计算所述校准气体浓度值与所述实时气体浓度值的倍数，并控制所述变送器根据所述倍数放大基于所述实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值，从而实现对变送器的校准。

3.根据权利要求2所述的现场气体双传感器检测系统，其特征在于，所述控制系统用于：

在校准时出现实时传感器产生的电流大小与变送器处理后的气体浓度值，通过调整放大倍数也无法达到所述校准气体浓度数值时，设置指定阈值，在所述倍数超过指定阈值时控制所述封闭阀门不再关闭，所述校准及备份用传感器开始替代实时传感器进行日常工作。

4.根据权利要求3所述的现场气体双传感器检测系统，其特征在于，所述控制系统还用于在所述倍数超过指定阈值时进行报警。

5.根据权利要求1所述的现场气体双传感器检测系统，其特征在于，所述现场气体双传感器检测系统还包括报警系统。

6.一种现场气体双传感器检测系统的控制方法，其特征在于，控制系统定时开启封闭阀门，校准及备份用传感器对现场气体进行检测；实时传感器与校准及备份用传感器分别输出电流至变送器，变送器获得实时气体浓度值和校准气体浓度值并发送至控制系统；控制系统基于校准气体浓度值对变送器进行校准。

7.根据权利要求6所述的现场气体双传感器检测系统的控制方法，其特征在于，所述控制系统对变送器进行校准的步骤包括：控制系统计算校准气体浓度值与实时气体浓度值的倍数关系，并控制变送器以该倍数放大基于实时传感器输出的电流所形成的电流信号数值。

8.根据权利要求7所述的现场气体双传感器检测系统的控制方法，其特征在于，所述现场气体双传感器检测系统的控制方法还包括：所述控制系统在所述倍数超过指定阈值时控制所述封闭阀门处于常开状态。

9.根据权利要求7所述的现场气体双传感器检测系统的控制方法，其特征在于，所述现场气体双传感器检测系统的控制方法还包括：所述控制系统在所述倍数超过指定阈值时进行报警。

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