CN116991797A - 一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 - Google Patents
一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116991797A CN116991797A CN202310966742.9A CN202310966742A CN116991797A CN 116991797 A CN116991797 A CN 116991797A CN 202310966742 A CN202310966742 A CN 202310966742A CN 116991797 A CN116991797 A CN 116991797A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas sensor
- data
- upper computer
- acquisition circuit
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000013523 data management Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 27
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 5
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 290
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001745 non-dispersive infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000013100 final test Methods 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/11—File system administration, e.g. details of archiving or snapshots
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/14—Error detection or correction of the data by redundancy in operation
- G06F11/1402—Saving, restoring, recovering or retrying
- G06F11/1446—Point-in-time backing up or restoration of persistent data
- G06F11/1448—Management of the data involved in backup or backup restore
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
- G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
- G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
- G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/11—File system administration, e.g. details of archiving or snapshots
- G06F16/116—Details of conversion of file system types or formats
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/16—File or folder operations, e.g. details of user interfaces specifically adapted to file systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
- G06F16/10—File systems; File servers
- G06F16/17—Details of further file system functions
- G06F16/172—Caching, prefetching or hoarding of files
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
- G06F18/20—Analysing
- G06F18/24—Classification techniques
- G06F18/241—Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明涉及一种气体传感器的智能数据管理系统，包括数据采集电路板、气体传感器上位机和直流开关电源，数据采集电路板用于放置气体传感器并与气体传感器通讯连接，直流开关电源用于供电，数据采集电路板通过USB转RS485串口线实现连接，接收返回信号，以对不同气体传感器的数据进行采集。本发明通过数据采集电路板建立起与气体传感器上位机的数据通讯，实现对多个气体传感器的地址分配、信号读取、参数写入，数据采集电路板适用于气体传感器装配、老化、标定、检测全生产工艺过程，对测试数据进行智能分析判断，自动判定气体传感器品质，筛出不良品，对批量气体传感器全过程数据自动生成分析报告，并同步保存到本地硬盘、上传服务器。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器智能化数据管理领域，具体的说，是涉及一种气体传感器的智能数据管理系统和方法。
背景技术
近年来，工业气体已经成为重要的化工原料和能源，在国民经济中的重要地位和作用日益凸显，广泛存在于能源化工、生物制药、精细化工、半导体等行业领域。然而，工业气体往往存在一定的易燃性、有毒性、腐蚀性等危险性。气体传感器是对气体浓度进行传感测量专业器件，是保障工业气体安全的重要手段。因此，气体传感器的稳定性、重复性、一致性成为了影响工业生产安全的重要因素。
红外气体传感器利用气体分子的红外吸收光谱特性，可对碳氢可燃气体、二氧化碳、六氟化硫、冷媒等气体浓度精确检测。随着红外气体传感器开始广泛应用到石油化工、天然气、煤化工、电力系统等领域，其需求量正在不断增长。然而，由于红外气体传感器涉及精密光学器件和复杂制备工艺，如何有效保障大规模批量化红外气体传感器的稳定性、重复性、一致性等关键性能已成为了红外气体传感器产业界面临的重要挑战。
为了保障气体传感器的关键性能，需要在制备过程中对批量化气体传感器进行全生命周期的数据测试和分析管理，以验证气体传感器的可靠性，筛除不良品传感器，保证气体传感器性能的可溯性。现阶段，红外气体传感器的数据管理主要面临如下3个方面的难题：
1、系统性不足。在气体传感器装配、老化、标定等制备的各工艺中，分别采用独立的测试工具进行数据检测，需要适配不同的测试工具，测试效率低，可追溯性差。
2、智能化不足。通常采用人工录入、阈值判定、逐个读写等方式对测试数据进行采集、判断和写入，数据处理效率低，难以满足大规模气体传感器的数据管理需求。
3、有效性不足。通常对气体传感器的最终测试数据进行分析管理，缺乏对过程数据的分析管理，难以满足对气体传感器长期稳定性、抗干扰能力等综合性能的分析需求。
发明内容
本发明围绕批量化红外气体传感器全生命周期数据管理需求，提出了一种气体传感器的智能数据管理系统和方法，解决大规模气体传感器数据管理的系统性、智能化和有效性难题，保障批量化制备气体传感器的稳定性、重复性、一致性等关键性能。
本发明技术方案如下所述：
一种气体传感器的智能数据管理系统，包括：
数据采集电路板，设有多个传感器容纳槽或连接线端子容纳槽，每个传感器容纳槽设有连接端口，置于传感器容纳槽内的气体传感器通过对应的所述连接端口与数据采集电路板通讯连接；或者，气体传感器通过所述连接线端子容纳槽与数据采集电路板线连接；
气体传感器上位机，与所述数据采集电路板连接，并用于传输指令信号至所述数据采集电路板，以及用于接收所述数据采集电路板获取的气体传感器的数据，且将数据进行本地保存，并上传该数据至服务器；所述气体传感器上位机还用于分析该数据，自动筛出不达标的气体传感器；
直流开关电源，与所述数据采集电路板连接，用于为所述数据采集电路板及其上的多个所述气体传感器供电。
根据上述方案的本发明，包括多个串联的所述数据采集电路板，且多个所述数据采集电路板通过同一个通讯接口与所述气体传感器上位机连接；每个所述数据采集电路板设有8位拨码开关，用于调整该拨码开关，以改变传感器容纳槽或连接线端子容纳槽的地址位。
根据上述方案的本发明，所述气体传感器上位机的预设地址对应数据采集电路板上的每一个气体传感器；且气体传感器上位机基于预设地址的范围，检索该范围内数据并返回正常的气体传感器，并记录返回结果、显示在气体传感器上位机的界面。
本发明还提供一种气体传感器的智能数据管理系统的实现方法，在气体传感器装配、气体传感器老化、气体传感器高低温测试、气体传感器标定的不同阶段，气体传感器上位机循环遍历访问数据采集电路板上的气体传感器，以获取不同阶段每个气体传感器的数据，并按照不同阶段分类保存数据；在每个阶段，气体传感器上位机分析、筛除出不良品；且气体传感器上位机定时将数据上传到服务器。
根据上述方案的本发明，在气体传感器装配阶段，未装配的半成品传感器和与其接口适配的治具可拆卸连接，通过治具连接线端子放置于数据采集电路板的传感器容纳槽中，并通过数据采集电路板与气体传感器上位机连接，以采集半成品传感器的数据，气体传感器上位机在界面显示采集到的数据，基于该数据经过阈值判定识别出不达标的半成品传感器，并在界面显示出其在数据采集电路板上对应位置。
根据上述方案的本发明，在气体传感器老化阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验内，气体传感器上位机持续采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，气体传感器上位机标记出不达标的气体传感器所在的位置。
根据上述方案的本发明，在气体传感器高低温测试阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱内，气体传感器上位机在每个温度循环变化中采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，筛出不良品，计算并记录达标的气体传感器的数据。
进一步的，气体传感器上位机在每个温度循环变化中采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，具体包括以下步骤：
步骤1、恒温恒湿试验箱的温度设定为具有五个温度点的温度循环变化，包括第一高温-第二高温-常温-第一低温-第二低温；
步骤2、气体传感器上位机在该温度循环变化过程中，采集气体传感器的温度值，并从气体传感器的温度值的变化，判断气体传感器是否完成一个完整的高低温轮次：常温开始-升到高温-降到低温-回到常温，且在五个温度点，每个温度点处稳定需保持2小时以上，以获取完整所需数据；
步骤3、气体传感器上位机判断气体传感器从高温降到低温的阶段，具有的温度梯度值的个数是否达标，将不达标的判定为不良品并筛出；
步骤4、气体传感器上位机采集达标的气体传感器的测试信号和参考信号；
步骤5、气体传感器上位机执行数据分析，包括剔除无用数据，提取每个温度梯度下对应的多个测试信号值和多个参考信号值；
步骤6、气体传感器上位机计算出每个温度梯度下的平均测试信号值和平均参考信号值；
步骤7、气体传感器上位机保存数据。
更进一步的，气体传感器上位机采集气体传感器两轮高低温轮次的数据。
进一步的，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱时，数据采集电路板与直流开关电源的连接线、以及数据采集电路板与气体传感器上位机的连接线均通过恒温恒湿试验箱的穿线口。
进一步的，步骤7中，气体传感器上位机根据采集的数据，对应每台气体传感器的生成一个系数表，并将每台气体传感器的系数写入系数表中。
根据上述方案的本发明，在气体传感器标定阶段，将装载有气体传感器的多个数据采集电路板放入配比箱内，气体传感器上位机定时采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，以便将气体传感器浓度值与分析仪浓度值进行比较，当分析仪浓度值达到预设值时，气体传感器上位机发送气体传感器标定的指令，对气体传感器进行标定，将气体传感器浓度值校准到分析仪浓度值。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于：
本发明通过数据采集电路板建立起与气体传感器上位机的数据通讯，实现对多个气体传感器的地址分配、信号读取、参数写入；气体传感器上位机能够一键实现批量气体传感器的通讯状态检测，同步获取气体传感器软件版本号、产品序列号、原始信号、计算数据；
本发明能够自动采集气体传感器的全过程数据信息，包括气体传感器装配、气体传感器老化、气体传感器高低温测试、气体传感器标定的不同阶段，自动判定气体传感器品质，筛出不良品，对批量气体传感器全过程数据自动生成分析报告，并同步保存到本地硬盘、上传服务器；
故本发明能够实现：1、批量化操作，实现批量化的红外传感器进行同时数据采集；2、实现批量化的红外传感器采集的数据存储到本地文件，并定时上传到服务器；3、操作简便，原本复杂的、需要专业人员才能做的工作转变为普通人员通过操作气体传感器上位机应用软件就可以做；4、气体传感器上位机搭配采集板等组件建立的数据采集系统，方便了数据采集，使数据采集规范化、模块化、高效化；5、智能化的数据管理方式，通过气体传感器上位机软件实现软件的存储、分析、备份、结果判定等一些列操作，节省了中间过程的人工，资源使用效率的提高；6、把控气体传感器品质的效果好，智能化数据管理系统有效地利用了现有资源，搭配气体传感器上位机软件的应用，实现了气体传感器的优劣分析。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明应用于恒温恒湿试验箱的示意图；
图3为气体传感器温度曲线图；
图4为气体传感器测试信号曲线图；
图5为气体传感器参考信号曲线图；
图6为气体传感器上位机剔除无用数据的示意图。
在图中，
1、数据采集电路板；2、气体传感器上位机；21、USB转RS485模块；3、直流开关电源；4、恒温恒湿试验箱。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。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。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
如图1和图2所示，一种气体传感器的智能数据管理系统，包括数据采集电路板1、气体传感器上位机2和直流开关电源3，数据采集电路板1用于放置气体传感器并与气体传感器通讯连接，直流开关电源给数据采集电路板和其上的气体传感器供电，气体传感器上位机与数据采集电路板1连接，发送指令信号给数据采集电路板1，以对不同气体传感器的数据进行采集。
在一个可选实施例中，数据采集电路板1，设有多个传感器容纳槽，每个传感器容纳槽设有连接端口，连接端口包含供电正极、供电负极、串口通讯发送、串口通讯接收的连接点，置于传感器容纳槽内的气体传感器通过对应的连接端口与数据采集电路板通讯连接；该实施例适用于体积小的微型气体传感器。
在另一个可选实施例中，针对体积较大、重量较重的气体传感器，数据采集电路板设有连接线端子容纳槽，使用时，数据采集电路板安装在定值温箱的支撑钢板下面，支撑钢板上面放置气体传感器，利用支撑钢板来支撑大型的气体传感器；并且支撑钢板设有过线孔供数据采集电路板与气体传感器之间的连接线穿线、连接，可见该实施例适用于体积较大，数据采集电路板无法直接支撑的气体传感器。
每个传感器容纳槽或者连接线端子容纳槽设置的端口号不同，实现了对容纳在该数据采集电路板上的气体传感器的区分。最后数据采集电路板1通过USB转485模块21实现与气体传感器上位机串口通讯。
在一个优选实施例中，多个数据采集电路板1之间串联，可以实现数据通讯，形成拓展的多数据采集电路板组合，并通过同一个通讯接口与气体传感器上位机连接，从而实现对大规模气体传感器的数据采集功能。每个数据采集电路板设有8位拨码开关，通过调整该拨码开关，可令数据采集电路板的容纳槽(传感器容纳槽或连接线端子容纳槽)的地址位按容纳槽数量为基数做增加，实现数据采集电路板的区分，从而达到多个数据采集电路板可串联一起使用。
在本发明中，数据采集电路板1设有15个或30个传感器容纳槽，每个传感器容纳槽内设置有连接端口，用于连接气体传感器，实现一个数据采集电路板同时为15或30个气体传感器供电的同时，采集15或30个气体传感器的数据。在一个具体实施例中，多数据采集电路板组合可做到电脑端(即气体传感器上位机2)通过1个通信串口同步采集255个气体传感器。而反观现有传感器，采用的TTL通信方式，若要通过电脑直接采集传感器的数据，需要通过USB转RS232+RS232转TTL模块来实现，该方式具有如下缺陷：每个串口通道仅能采集1台传感器的数据，导致外设配置消耗大、无法大批量使用。
气体传感器上位机2，与数据采集电路板1连接，并用于传输指令信号至所述数据采集电路板，以及用于接收所述数据采集电路板1获取的气体传感器的数据。气体传感器上位机2设有GUI界面供使用者操作，气体传感器上位机2预设地址位对应数据采集电路板1上的每一个气体传感器；且气体传感器上位机基于预设地址的范围，检索该范围内数据并返回正常的气体传感器，并记录返回结果、显示在气体传感器上位机的界面。气体传感器上位机可遍历地址发送指令信号给每一个气体传感器，实现通讯，具体实现逻辑是数据采集电路板对应每个传感器容纳槽内的连接端口定义了不同的地址位口，并且有拨码开关在不同地址位进行选择；在通讯上，气体传感器上位机通过串口发送的指令信号到达数据采集电路板，数据采集电路板将指令根据地址位，发送到对应的气体传感器，去读取气体传感器。
在一个具体实施例中，数据采集电路板1将指令根据地址位，发送到对应的气体传感器，去读取气体传感器的16进制数据返回，数据采集电路板根据该返回的数据，调整数据格式，返回可读、易读的文本形式的数据到气体传感器上位机。例如，气体传感器上位机发送指令“01 03 01 0A”，若不通过数据采集电路板调整数据格式，返回的数据为“01 03 050000 00 03 25 00 00 27 10”，第四个数值“00”代表故障信息：00，对应无故障，第五数值至第八个数值“00 00 03 25”代表温度值：00 00 03 25，该数值从16进制转为10进制对应805，经过计算，最终对应温度值为(805-500)/10＝30.5℃。可见，不通过数据采集电路板调整数据格式，可读性会差。
调整过格式后输出内容为：
“[001#正常V1:05838V0:28695T1:00301]”，其中，001#为编号(该编号对应传感器所处数据采集电路板的地址位)，故障信息显示“正常”，浓度1：V1＝05838，浓度2：V0＝28695，温度：T1＝00301。相对可读性强，易于理解。
需要说明的是，本发明的气体传感器上位机基于python编译而成，气体传感器上位机的串口连接，气体传感器上位机基于serial库实现串口的连接、通讯，向串口发送的16进制指令，会被传数据采集电路板1接受并执行，数据采集电路板1按照制定好的协议，向气体传感器发送对应指令获取数据，并调整格式返回到串口，气体传感器上位机再读取该数据，完成一次数据的采集。
在本发明中，气体传感器上位机2还将数据进行本地保存，自动存储到.txt文本中。
在本发明中，气体传感器上位机2还能上传采集到的数据至服务器，可通过气体传感器上位机2在数据保存后，转存到指定文件，电脑端安装有文件备份软件，该文件夹中的内容会定期定时上传到服务器，用于备份。气体传感器上位机2可实现在气体传感器数据采集完后、处理完成时，将所有配套文件转存到该文件夹，从而达成该功能实现的完美衔接。在一个具体是实施例中，服务器对应的数据备份上传软件“Synology Drive Client-3.2.1-13272.exe”，通过安装执行该软件，可实现上述数据上传功能。
气体传感器上位机2，还用于分析该数据，自动筛出不达标的气体传感器。气体传感器上位机2对于不达标或不良品的气体传感器的筛查，可参见气体传感器的智能数据管理系统的实现方法。
本发明还提供一种气体传感器的智能数据管理系统的实现方法，在气体传感器装配、气体传感器老化、气体传感器高低温测试、气体传感器标定的不同阶段，气体传感器上位机会基于气体传感器的地址位，自动生成气体传感器对应指令，循环遍历访问数据采集电路板上的气体传感器，以获取不同阶段每个气体传感器的数据，并按照不同阶段分类保存数据；在每个阶段，气体传感器上位机分析、筛除出不良品；且气体传感器上位机定时将数据上传到服务器。
其中，在气体传感器装配阶段，未装配的半成品传感器和与其接口适配的治具可拆卸连接，通过治具连接线端子放置于数据采集电路板的传感器容纳槽中，并通过数据采集电路板与气体传感器上位机连接，以采集半成品传感器的数据，气体传感器上位机在界面显示采集到的数据，基于该数据经过阈值判定识别出不达标的半成品传感器，并在界面显示出其在数据采集电路板上对应位置。半成品传感器是装配为成品传感器之前的质量检测，筛查不良的半成品传感器，治具起到的作用是固定半成品传感器，并搭配半成品传感器实现成品传感器的基本功能。气体传感器上位机通过数据采集电路板实时与气体传感器形成通讯，获取传感器的实时数据，符合参数指标的显示良品，不符合参数指标的显示不良品。
其中，在气体传感器老化阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱内，气体传感器上位机持续采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，气体传感器上位机标记出不达标的气体传感器所在的位置。此时的恒温恒湿试验箱作为老化测试箱，恒温恒湿试验箱运行设定好的老化程式组。恒温恒湿试验箱内的测试环境是搭建好的，搭建一次就进行固定，不做变更，仅不同批次、不同型号的气体传感器循环进行测试、数据采集等。老化测试箱为温度箱，仅设置两个温度值：一个高温和一个低温，在两个温度范围内循环进行。每隔一段时间采集所有气体传感器的各项参数，判断是否仍在合格值，筛出老化测试后不达标的气体传感器。
需要说明的是，常见的气体传感器的参数指标包括：检测信号波动大小及漂移范围、温度信号、测试信号、参考信号的变化趋势、测量误差、响应速度、交叉干扰、温湿度影响等。
在气体传感器高低温测试阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱4内，数据采集电路板及其气体传感器位于箱体内，气体传感器上位机和直流开关电源位于箱体外，且数据采集电路板与直流开关电源的连接线、以及数据采集电路板与气体传感器上位机的连接线均通过恒温恒湿试验箱4的穿线口穿出。气体传感器上位机在每个温度循环变化中采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，筛出不良品，计算并记录达标的气体传感器的数据。
具体包括以下步骤：
步骤1、恒温恒湿试验箱的温度设定为具有五个温度点的温度循环变化，包括第一高温-第二高温-常温-第一低温-第二低温；
所谓的高温指的是高于常温的温度，低温指的是低于常温的温度，而具体高温温度值和低温温度值的设定根据实际试验要求而定，本实施例的两个高温分别为第一高温(85℃)和第二高温(55℃)，两个高温分别为第一低温(-10℃)和第二低温(-40℃)。
形成：常温(23℃)-高温(85℃)--高温(55℃)常温(23℃)-低温(-10℃)-低温(-40℃)-常温(23℃)。在初始常温和结束的常温，只是表明温箱从常温开始升温、在结束时回归常温，这两个温度不需要令温度稳定2小时以上的，仅中间五个温度点保持2小时以上，以获取完整所需数据，进行分析处理。
步骤2、气体传感器上位机在该温度循环变化过程中，采集气体传感器的温度值，并从气体传感器的温度值的变化，判断气体传感器是否完成一个完整的高低温轮次：升到高温-降到低温-回到常温；
气体传感器上位机设定好上述五个温度点，对于温箱(即恒温恒湿试验箱)温度点的设定需要按照固定的变温过程，即从常温升温至高温，再逐步降温到低温，再从低温回温到常温，每台气体传感器内部拥有温度传感器，可检测每台气体传感器在设定的温度环境下对应的温度值，可从气体传感器的温度变化过程，来判断是否完成一个完成的高低温轮次，即通过气体传感器到达高温—降到低温—回到常温的过程，即判断其为完成一轮高低温5个点数据的采集。
为了确保气体传感器在温度循环变化中，测得的数据的稳定性，可以进行两轮高低温轮次，进行检测，第二轮的判定与第一轮相同。
步骤3、气体传感器上位机判断气体传感器从高温降到低温的阶段，具有的温度梯度值的个数是否达标，将不达标的判定为不良品并筛出；
气体传感器上位机获得在循环变化的温度环境下气体传感器对应的温度值后，先判定在从高温降低到低温的阶段，该温度曲线展现出来的温度梯度的个数是否达标，例如，本实施例的气体传感器应该具有五个温度梯度值，曲线应该展现出五个温度梯度，若不存在五个温度梯度则为不良品，气体传感器上位机将标记出不良品的气体传感器对应的地址位。
步骤4、气体传感器上位机采集达标的气体传感器的测试信号和参考信号；
需要说明的是，气体传感器信号模型如图3至图5所示，分为三个信号：温度信号(传感器内部温度传感器的值)、测试信号(NDIR检测器测试通道的信号值)、参考信号(NDIR检测器参考通道的信号值)。气体传感器上位机筛除不良品后，逐个采集气体传感器的测试信号和参考信号，进行保存。图4和图5的纵坐标为信号强度，该值是经过仪器一系列计算得来的，对应的是气体传感器中检测器芯片参考通道所输出的信号强度，该信号经过硬件放大后，再经软件滤波、软件一系列计算得出的一个值，没有明确单位。
在一个优选实施例中，气体传感器上位机具有自学习的功能，具体地，自学习过程分两个过程：1、通过气体传感器上位机预先设定目标值，气体传感器上位机基于该目标值及采集过程的数据，会自动调整各项参数的阈值，达到自学习的目的，例如：需要保证良品在90％以上，基于过程数据，判断良品的参数气体传感器上位机可在范围内自动调整，使输出最终结果满足预期90％良品。2、气体传感器上位机记录以往所有数据的关键参数，基于关键参数及对应计算逻辑，调整阈值参数等，达到自学习的目的。例如：记录所有气体传感器的数据，计算出所有数据的众数，偏移众数的值为非预期值，可在气体传感器上位机根据实际需要预设，如偏移众数超过5％的值为非预期值；随着采集数据量的增加，各项参数的阈值不断地调整，达到学习的目的。
步骤5、气体传感器上位机执行数据分析，包括剔除无用数据，提取每个温度梯度下对应的多个测试信号值和多个参考信号值；
气体传感器上位机采集到气体传感器的温度信号、测试信号和参考信号后，只有在温度稳定时的数据是所需要的，而初始阶段温度从常温/低温升至高温过程的一段数据(参照图6中的虚线框)是无用的，且会干扰正常数据的处理及分析。因此，气体传感器上位机需要剔除该段数据。实际操作中，利用气体传感器上位机在升温阶段处设置60℃(具体数值根据实际需要而定)，固定删除低于60℃的升温阶段的数据，只保留温度值大于等于设定的60℃的数据段。
在本实施例中，采用的气体传感器具有五个温度梯度，即五个稳定状态的温度阶段，在该五个温度稳定阶段，提取对应的测试信号值和参考信号值，从图中可知，而每个温度梯度阶段下，测试信号值和参考信号值不只一个。
步骤6、气体传感器上位机计算出每个温度梯度下的平均测试信号值和平均参考信号值；
气体传感器上位机计算出每个温度梯度下，多个测试信号值的平均值，多个参考信号值的平均值，即对温度稳定阶段的数据求平均值，用平均值表示该稳定温度状态下的数值。基于本实施例中的气体传感器，最终得到五个温度值，每个温度值都对应有一个测试信号值和一个参考信号值。
步骤7、气体传感器上位机保存数据。
在一个具体实施例中，气体传感器上位机的本地保存方式为将各种所需参数根据需求写入到Excel中存储。气体传感器上位机在上述数据分析过程中会提取每台气体传感器需变动的数据参数(例如前述的温度值、测试信号和参考信号)，搭配其他默认参数值(指的是适用所有气体传感器或同一批次适用的系数，例如传感器测试的量程、单位、计算过程方程的常量等)，生成对应每台气体传感器独有的系数表，系数表包括气体传感器的基础参数、序列号、软件版本等信息。
气体传感器上位机生成系数表后，执行系数写入，具体地，调用系数表中的内容，该表中内容格式固定，故可按照一定的规则循环遍历去写入每台正常的(即筛除不良品)气体传感器的系数。
其中，sensors_data表的格式为：第一列--所有系数对应的名称；第二列--写入系数到寄存器对应的规范指令；第三列--读取系数在寄存器中数值对应的规范指令；第四列--写入使能位，用于规定第二列对应行指令是否进行写入操作；第五列--读取使能位，用于规定第三列对应行指令是否进行读取操作；第六列--第一台传感器的序号及对应行所需的参数；第七列--第二台传感器的序号及对应行所需的参数；第*列--第(*-5)台传感器的序号及对应行所需的参数。
遵循的规则为：1、系数表名称固定：data_output3.xlsx；2、Excel中sheet表的名称固定：sensors_data。
因此，气体传感器上位机基于数据分析中提取的所需数据，按照制定的标准，各项指标符合预设值的为良品，否则为不良品，气体传感器上位机将判定结果存储到系数表Excel的另一表中。气体传感器上位机还可以对该结果显示到GUI界面。
在其他可选实施中，气体传感器上位机的本地保存方式还可以是存到程序变量中。
本发明的气体传感器的智能数据管理系统的实现方法，在气体传感器标定阶段，将装载有气体传感器的多个数据采集电路板放入配比箱内，气体传感器上位机定时采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，以便将气体传感器测得的浓度值与分析仪浓度值进行比较，。
在一个具体实施例中，气体传感器每20个为一批，依次放入到配比箱中，注入一定浓度的标准气体到配比箱中，配比箱内起到密封作用，使用分析仪设备实时监测配比箱内气体浓度。至于气体传感器的供电与通讯，如前文所述，配比箱内配置了气体传感器数据采集电路板作为中转，仍旧使用直流稳压电源(即直流开关电源)供电，USB转RS485实现通讯。
操作人员在实操时，先搭建好标定所需的环境，标定动作的执行由气体传感器上位机控制，实现半自动化操作，即气体传感器上位机处执行标定，会依次提示操作人员进行相应地操作，气体传感器上位机执行逻辑为：气体传感器上位机处点击按钮标定开--自动检测该批通讯状态，对通讯状态做显示--提示操作人员令气体传感器处于无气体状态，操作人员点击按钮确认--自动执行清零--经判定提示清零成功--提示操作人员对配比箱进行通气--监控气体浓度，达到预期浓度前提示操作人员停止通入气体--待气体浓度稳定后，根据分析仪反馈的浓度值，发送对应的标定指令到每台气体传感器，根据指令发送后，气体传感器浓度值与分析仪浓度值的比较，提示操作人员是否标定成功。
综上所述，本发明通过数据采集电路板建立起与气体传感器上位机的数据通讯，实现对多个气体传感器的地址分配、信号读取、参数写入，数据采集电路板适用于气体传感器装配、老化、标定、检测全生产工艺过程，对各个工艺环节的测试数据进行智能分析判断和数据管理，自动判定气体传感器品质，筛出不良品，对批量气体传感器全过程数据自动生成分析报告，并同步保存到本地硬盘、上传服务器。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种气体传感器的智能数据管理系统，其特征在于，包括：
数据采集电路板，设有多个传感器容纳槽或连接线端子容纳槽，每个传感器容纳槽设有连接端口，置于传感器容纳槽内的气体传感器通过对应的所述连接端口与数据采集电路板通讯连接；或者，气体传感器通过所述连接线端子容纳槽与数据采集电路板线连接；
气体传感器上位机，与所述数据采集电路板连接，并用于传输指令信号至所述数据采集电路板，以及用于接收所述数据采集电路板获取的气体传感器的数据，且将数据进行本地保存，并上传该数据至服务器；所述气体传感器上位机还用于分析该数据，自动筛出不达标的气体传感器；
直流开关电源，与所述数据采集电路板连接，用于为所述数据采集电路板和所述气体传感器供电。
2.根据权利要求1所述的气体传感器的智能数据管理系统，其特征在于，包括多个串联的所述数据采集电路板，且多个所述数据采集电路板通过同一个通讯接口与所述气体传感器上位机连接；
每个所述数据采集电路板设有8位拨码开关，用于调整该拨码开关，以改变传感器容纳槽或连接线端子容纳槽的地址位。
3.根据权利要求1所述的气体传感器的智能数据管理系统，其特征在于，所述气体传感器上位机的预设地址对应数据采集电路板上的每一个气体传感器；
且气体传感器上位机基于预设地址的范围，检索该范围内数据并返回正常的气体传感器，并记录返回结果、显示在气体传感器上位机的界面。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的气体传感器的智能数据管理系统的实现方法，其特征在于，在气体传感器装配、气体传感器老化、气体传感器高低温测试、气体传感器标定的不同阶段，气体传感器上位机循环遍历访问数据采集电路板上的气体传感器，以获取不同阶段每个气体传感器的数据，并按照不同阶段分类保存数据；在每个阶段，气体传感器上位机分析、筛除出不良品；且气体传感器上位机定时将数据上传到服务器。
5.根据权利要求4所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，在气体传感器装配阶段，未装配的半成品传感器和与其接口适配的治具可拆卸连接，通过治具连接线端子放置于数据采集电路板的传感器容纳槽中，并通过数据采集电路板与气体传感器上位机连接，以采集半成品传感器的数据，气体传感器上位机在界面显示采集到的数据，基于该数据经过阈值判定识别出不达标的半成品传感器，并在界面显示出其在数据采集电路板上对应位置。
6.根据权利要求4所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，在气体传感器老化阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱内，气体传感器上位机持续采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，气体传感器上位机标记出不达标的气体传感器所在的位置。
7.根据权利要求4所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，在气体传感器高低温测试阶段，将装载有气体传感器的数据采集电路板放入恒温恒湿试验箱内，气体传感器上位机在每个温度循环变化中采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，筛出不良品，计算并记录达标的气体传感器的数据。
8.根据权利要求7所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，气体传感器上位机在每个温度循环变化中采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，具体包括以下步骤：
步骤1、恒温恒湿试验箱的温度设定为具有五个温度点的温度循环变化，包括第一高温-第二高温-常温-第一低温-第二低温；
步骤2、气体传感器上位机在该温度循环变化过程中，采集气体传感器的温度值，并从气体传感器的温度值的变化，判断气体传感器是否完成一个完整的高低温轮次：常温开始-升到高温-降到低温-回到常温，且在五个温度点，每个温度点处稳定需保持2小时以上，以获取完整所需数据；
步骤3、气体传感器上位机判断气体传感器从高温降到低温的阶段，具有的温度梯度值的个数是否达标，将不达标的判定为不良品并筛出；
步骤4、气体传感器上位机采集达标的气体传感器的测试信号和参考信号；
步骤5、气体传感器上位机执行数据分析，包括剔除无用数据，提取每个温度梯度下对应的多个测试信号值和多个参考信号值；
步骤6、气体传感器上位机计算出每个温度梯度下的平均测试信号值和平均参考信号值；
步骤7、气体传感器上位机保存数据。
9.根据权利要求8所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，步骤7中，气体传感器上位机根据采集的数据，对应每台气体传感器的生成一个系数表，并将每台气体传感器的系数写入系数表中。
10.根据权利要求4所述的气体传感器的智能数据管理方法，其特征在于，在气体传感器标定阶段，将装载有气体传感器的多个数据采集电路板放入配比箱内，气体传感器上位机定时采集数据采集电路板上所有气体传感器的数据，以便将气体传感器浓度值与分析仪浓度值进行比较，当分析仪浓度值达到预设值时，气体传感器上位机发送气体传感器标定的指令，对气体传感器进行标定，将气体传感器浓度值校准到分析仪浓度值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310966742.9A CN116991797A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310966742.9A CN116991797A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116991797A true CN116991797A (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=88527867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310966742.9A Pending CN116991797A (zh) | 2023-08-02 | 2023-08-02 | 一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116991797A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034361A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 一种大批量传感器质量检验方法 |
| CN109189008A (zh) * | 2018-06-04 | 2019-01-11 | 杭州瑞纽宝科技有限公司 | 一种基于电子标识和云平台的传感器监测系统、便捷的检测数据采集系统及方法 |
| CN212254612U (zh) * | 2020-05-15 | 2020-12-29 | 天津德科汽车部件股份有限公司 | 一种批量高低温老化装置 |
| CN114993474A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-02 | 南京艾伊科技有限公司 | 一种红外传感器标定、温度补偿装置及方法 |
| CN116203100A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-06-02 | 深圳市森世泰科技有限公司 | 一种氮氧传感器智能活化系统及方法 |
-
2023
- 2023-08-02 CN CN202310966742.9A patent/CN116991797A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034361A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 上海大学 | 一种大批量传感器质量检验方法 |
| CN109189008A (zh) * | 2018-06-04 | 2019-01-11 | 杭州瑞纽宝科技有限公司 | 一种基于电子标识和云平台的传感器监测系统、便捷的检测数据采集系统及方法 |
| CN212254612U (zh) * | 2020-05-15 | 2020-12-29 | 天津德科汽车部件股份有限公司 | 一种批量高低温老化装置 |
| CN114993474A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-02 | 南京艾伊科技有限公司 | 一种红外传感器标定、温度补偿装置及方法 |
| CN116203100A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-06-02 | 深圳市森世泰科技有限公司 | 一种氮氧传感器智能活化系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106291060B (zh) | 一种手机电流测试系统及手机电流测试方法 | |
| CN116991797A (zh) | 一种气体传感器的智能数据管理系统和方法 | |
| CN116106465B (zh) | 一种基于参数分析的色谱仪故障诊断方法及装置 | |
| KR20180114371A (ko) | 변압기의 유중가스 분석 시스템 및 분석 방법 | |
| CN111595558A (zh) | 5g／6g用光器件全温自动测试系统和方法 | |
| CN106199486A (zh) | 一种电能表温度影响试验的测量系统 | |
| CN105842560A (zh) | 一种继电保护类元件测试系统 | |
| CN116067625A (zh) | 一种光谱仪内置光源长时间波长稳定性测试系统及方法 | |
| CN107543574B (zh) | 机载传感器高温老炼试验自动检测仪及操作方法 | |
| CN115759761A (zh) | 一种用于电能计量装置的运行数据智能管理系统 | |
| CN110865324B (zh) | 一种线路故障指示器自动整定方法与系统 | |
| CN113156208A (zh) | 一种自动检测设备 | |
| CN112526009A (zh) | 一种基于水活度测定加热卷烟芯材含水量的方法 | |
| CN112068067A (zh) | 流水线计量检定装置的表位隔离变压器带载误差检测系统 | |
| CN220855063U (zh) | 一种半导体气体传感器电气性能检测工装及系统 | |
| CN110865152A (zh) | 一种煤矿用气体传感器老化装置及检测方法 | |
| CN103630772A (zh) | 电容器温度特性自动测试系统及测试方法 | |
| CN201852816U (zh) | 测量湿度和氧的分析仪 | |
| CN216899261U (zh) | 一种热电堆温度传感器测试装备 | |
| CN115639339B (zh) | 一种煤场在线煤质分析方法 | |
| CN116184802B (zh) | 一种基于fpga实现的原子钟电参数自动调试测试装置及方法 | |
| CN220455459U (zh) | 一种引信控制电路性能参数综合检测系统 | |
| US7911218B2 (en) | Device and method for analyzing a sample plate | |
| CN118131004A (zh) | 一种自动检测的上位机系统及测试方法 | |
| CN116430146A (zh) | 一种基于损耗因子的s参数自动化测量方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |