[发明专利]具有自对比功能的甲烷传感器及其测量值冗余处理方法

说明书

本发明涉及一种具有自对比功能的甲烷传感器及其测量值冗余处理方法，包括传感器主板及与传感器主板电性连接的多个检测模块，所述检测模块通过TTL信号处理模块与传感器主板电性连接。本发明针对现有甲烷传感器采用的单一检测模块存在数据的不可靠等问题，根据不同的使用环境和成本等因素，综合考虑，选择不同检测原理的甲烷检测模块，用于提升自对比甲烷传感器的可靠性；本发明提出了一种基于基本误差判断后采用投票机制和中位值平均滤波等算法冗余，为甲烷传感器提供可靠的检测数据，在异常情况下可及时诊断出故障，方便使用人员及时维护处理，保证了煤矿安全生产。

技术领域：

本发明涉及矿用安全技术领域，尤其涉及一种具有自对比功能的甲烷传感器及其测量值冗余处理方法。

背景技术：

目前，在煤矿安全监控系统中，拥有多种不同原理类型测甲烷的传感器，甲烷传感器每年需求量大，大型煤矿甲烷传感器使用数量多达一两百台，传感器作为煤矿安全监控系统中环境检测参数的源头，其重要性不言而喻。现在甲烷传感器普遍采用一种检测模块，其准确性和稳定性无法保证。

现在煤炭行业内，测量甲烷的技术主要有催化原理、热导原理、红外原理和激光等几种原理方式，都有各自的优势和不足之处，如催化原理成本低，但稳定性一般，内部黑白元件容易断丝；热导原理成本低，可检测全量程甲烷浓度，但低端测量不准；红外原理成本高，测量准确，但是易受环境中的温度和水汽等影响；激光原理测量准确，抗干扰性强，但是成本高。现在国家推荐矿上优先使用激光原理的甲烷传感器，一定程度上提升了现场装备技术水平，提升了矿井下瓦斯浓度监测的准确性。受环境和日常维护等因素的影响，采用激光或其他单一甲烷检测技术，都无法保证传感器在井下长期使用时数据的稳定性和可靠性。

《煤矿安全规程2016》第四百九十二条规定：采用载体催化元件的甲烷传感器必须使用校准气样和空气气样在设备设置地点调校，便携式甲烷检测报警仪在仪器维修室调校，每15天至少1次。甲烷电闭锁和风电闭锁功能每15天至少测试1次。可能造成局部通风机停电的，每半年测试1次。第四百九十三条规定：必须每天检查安全监控设备及线缆是否正常，使用便携式光学甲烷检测仪或者便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报矿值班员；当两者读数差大于允许误差时，应当以读数较大者为依据，采取安全措施并在8h内对2种设备调校完毕。

为了弥补单一检测模块导致的传感器数据不可靠的问题，目前煤矿行业规定需要定期的调校，煤矿井下每天需安排专业人员定期的与瓦解仪或便携仪对比，这一工作量相当巨大，耗费了大量的人力和物力。

发明内容：

通常传感器都配置单个检测探头的架构设计，即每一种甲烷传感器有固定的甲烷检测模块，完成甲烷浓度参数的采集、显示和传输等全部功能。若检测模块或者电路发生故障，则会检测出错误的甲烷浓度值，可能引起甲烷传感器误报警，严重影响了煤矿安全生产。本发明创新的提出了一种自对比功能的甲烷传感器及其测量值冗余处理方法，即在传感器中增加多个甲烷检测模块，通过硬件冗余和软件算法冗余处理后，实现具有自对比功能的甲烷传感器，确保传感器检测数据的可靠性，方便现场人员对传感器的使用和维护，为煤矿安全生产提供可靠数据来源。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有自对比功能的甲烷传感器，包括传感器主板及与传感器主板电性连接的多个检测模块，所述检测模块通过TTL信号处理模块与传感器主板电性连接。

作为优选，所述传感器主板包括主板MCU及与主板MCU电性连接的光报警模块、声报警模块、数码管显示模块、外部存储模块、复位电路模块、RS485/频率模块、开出/频率模块、红外遥控模块，所述主板MCU与TTL信号处理模块电性连接；所述检测模块包括检测MCU及与检测MCU电性连接的外部存储模块、LDO模块、检测元件模块，所述检测MCU与TTL信号处理模块电性连接，所述LDO模块与检测元件模块电性连接。

在本发明一较佳实施例中，所述检测模块为三个，各检测模块采用独立气室。