基本信息
- 项目名称：
- 数字式瓦斯报警器可视化标定系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 热催化式瓦斯检测报警仪是我国煤矿应用最广泛的一种瓦斯检测设备。针对当前市场上数字式瓦斯检测仪器标定繁琐、后继使用成本大等问题，本作品设计一种可视化标定系统，有效解决了标定过程繁琐，对调校人员要求高，且标准气体浪费大等困扰瓦斯报警矿灯推广应用的关键技术问题。具有广阔的应用价值和市场前景。
- 详细介绍：
- 本作品按照模块化设计思想，结合无线通信技术和分布式信息处理技术，设计一种可视化标定系统，借助上位计算机实现标定过程瓦斯浓度的实时响应曲线显示，经信息分析和处理后，确定零点和报警点最佳标定值下发给智能瓦斯报警器，写入EEPROM，实现标定过程自动化，有效解决了标定过程繁琐，对调校人员要求高，且标准气体浪费大等困扰瓦斯报警矿灯推广应用的关键技术问题。另外，提出利用无线传感器网络对瓦斯报警矿灯进行管理，感知和采集网络分布区域内的瓦斯浓度信息，通过信息的分析和处理，为各节点系统的校正决策提供了有效的支持，有效延长了单个检测节点的校准周期，提高了整个系统的精度、可靠性和容错能力，为提高检测的可靠性和检测效率奠定了基础。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：热催化式瓦斯报警器是我国煤矿应用最广泛的一种瓦斯检测设备，其灵敏度高，价格便宜，适于矿井隧道、化工厂等恶劣环境，但需要频繁调校，费时费力。本作品设计一种标定系统实现数字式瓦斯报警器标定过程的可视化和自动化。 基本思路：作品设计的可视化标定系统，在标定过程中用LCD显示标定过程的瓦斯浓度值，方便使用者更直观的判断；标定仪还可与上位计算机串口通信，基于虚拟仪器技术实现标定过程瓦斯报警器对瓦斯浓度的实时响应曲线，经数据分析和处理后，确定零点和报警点最佳标定值下发给智能瓦斯报警器，实现标定过程自动化。 创新点：实时显示标定过程瓦斯传感器响应曲线，可远程确定最佳标定值，下发并控制微处理器写入EEPROM，实现标定可视化、自动化，具有很高的实用价值和推广应用的前景。 主要技术指标：瓦斯检测，可视化标定，无线传感器网络。
科学性、先进性
- 本作品旨在克服现有瓦斯报警器调校技术的不足，提供一种实现调校过程实时监测，并具有标定操作自动化，可靠性高的瓦斯报警器可视化标定系统。当前市场上的瓦斯监测系统，特别是瓦斯报警矿灯的标定主要靠人工调校可调电阻，或者报警器上设置按键触发采集获取标定值的方法。标定过程繁琐，对调校人员要求高，且标准气体浪费大，大大增大了瓦斯报警矿灯等瓦斯检测设备的后继使用成本。 本作品具有突出的技术特点，表现在：①标定过程可视化，通过瓦斯传感器实时响应曲线，可方便、准确确定标定值；②远程写入EEPROM，通过上位机发送指令，可远程控制瓦斯报警器将下发的标定值写入其微处理器内的EEPROM，实现标定过程自动化；③建立瓦斯报警器电子表单，将其属性参数、标定值、标定次数等关键参数写入存储器，建立相关数据库，为瓦斯报警器使用过程管理奠定了基础。
获奖情况及鉴定结果
- 作品涉及的矿用智能瓦斯报警器，2007年获得第六届陕西省“挑战杯”课外作品竞赛“特等奖”和第十届全国“挑战杯”科技作品竞赛“三等奖”。 数字式瓦斯报警器可视化标定系统是针对矿用智能瓦斯报警器工业试验过程中存在的问题，旨在解决标定难题的研究。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品包括标定电路板和可视化标定软件两部分。标定电路板包括电源模块，智能瓦斯报警器电源接口，LCD显示模块和串口通信接口电路，电源模块提供可调电压源的电压LED显示。标定时，智能瓦斯报警器上的微处理器串口通过通信接口与上位计算机串口相连，上位标定软件读取并显示标定过程智能瓦斯报警器数据，经数据分析和处理后，确定零点和报警点值下发给智能瓦斯报警器，并控制写入EEPROM，实现标定过程自动化。 2010年国家目标是将全国煤矿数量控制在1万处左右，另据“中国煤炭报”统计，从业矿工800多万。无论便携式瓦斯检测仪，还是瓦斯报警矿灯市场非常广阔，本产品作为该领域发展的更新换代产品——数字式瓦斯检测系统附属设备，具有巨大的应用前景和市场潜力。
同类课题研究水平概述
- 目前的瓦斯检测系统校准大多采用电位器调节电桥平衡，调校、测试过程繁琐，对调试人员水平要求高，受人为因素影响较大，按键触发微处理器采集标定点值的方式在使用中难以保证标定值的准确性。 世界各国都在研究智能型矿用瓦斯检测仪器。基于模拟电路设计的代表产品是德国GFG公司研制的IYONI II型矿灯用便携式瓦斯报警器，美国国家职业安全与健康研究所2002年对IYONI II进行了全面的测试和评价，证明了瓦斯报警矿灯在矿山安生产中的可靠性。多功能化是瓦斯检测仪的发展趋势之一，如美国RKI公司的GX-86型可以同时检测可燃气体、O2、CO和H2S等四种气体进行检测，TBE公司（Teledyne Brown Engineering， Inc.）的MAX5型便携式可燃气体检测仪可以同时对可燃气体、O2、CO和温度进行检测。随着微电子技术和网络等技术的迅速发展，瓦斯检测仪器正朝着网络化方向发展。如美国加州General Monitors公司的TS4000型智能瓦斯检测仪，利用4-20mA模拟信号和双冗余Modbus现场总线通信接口提供远程测控功能，实现系统的自动校正等过程控制。但是直接进口此类产品成本太高，特别是传感器价格昂贵，且维护存在一定问题。国内由于热催化瓦斯传感器本身还存在稳定性等方面的问题难以解决，短期内的标定大大增大了使用该方法检测的仪器使用难度和成本。实际煤矿生产中瓦斯报警矿灯一直存在相关部门检查时使用，过后闲置的现状。造成这种现象的主因是标定过程繁琐，且难以保证标定的可靠性。因此，为了方便系统实验、校正，设计一种数字式瓦斯报警器标定系统迫在眉睫。 本作品的设计，有效解决了标定过程繁琐，对调校人员要求高，且标准气体浪费大等困扰瓦斯报警矿灯推广应用的关键技术问题。另外，提出利用无线传感器网络对瓦斯报警矿灯进行管理，感知和采集网络分布区域内的瓦斯浓度信息，通过信息的分析和处理，为各节点系统的校正决策提供了有效的支持，有效延长了单个检测节点的校准周期，提高了整个系统的精度、可靠性和容错能力，为提高检测的可靠性和检测效率奠定了基础。本作品设计思路新颖，方案合理，具有广阔的应用价值和市场前景。
