自动标校装置、标校机器人及标校方法与流程

本发明涉及传感器校准，尤其涉及一种自动标校装置、标校机器人及标校方法。

背景技术：

1、气体传感器是煤矿安全监控系统的重要组成设备，其测量的准确性和可靠性直接影响着煤矿是否可以安全可靠运行，对煤矿的安全生产起着至关重要的作用。由于煤矿井下环境恶劣，气体环境复杂，气体传感器极易产生测量偏移，在用的气体传感器需要在定期进行标校。煤矿井下传感器需要定期调校，不调校和异常调校会造成检测不准确、误报警等问题，严重影响煤矿生产和维护成本。

2、目前常见的标校装置有气囊和气瓶两种类型，标校工作主要由工作人员手动进行，整个过程操作繁琐、工作量大、耗时长，在传统方式中，标校人员替岗、不标、漏标、错标等情况时有发生，该方式只能从管理上规范传感器标校，且实际情况中，又与标校人员的责任心和经验关系很大，这导致传感器标校经常出现标校数据错误，在标校时容易造成系统误报警或断电，不利于维护和管理。

3、申请号为202211080360.8的中国专利提出了一种气体传感器进行零点标校和气体标校的方法。存在如下方面的不足：

4、1、传统标校装置内置2个气瓶，分别为标准气瓶和检测气瓶，标校时维护人员分别接入标准气瓶和检测气瓶以实现标校，但是这种标校方式较为麻烦，标校的复杂程度高，维护人员的工作量较大。

5、2、在实际标校时，标气的消耗量远大于零气的消耗量，零气往往消耗不完，标气直接决定了井下单次标校作业的可标校传感器数量，零气气瓶内气体也存在浪费问题。

6、3、传统的标校装置无法对环境参数进行修正，也很难对气体浓度进行修正。

7、4、井下现有的有线传输式矿用传感器上具有航插，但通过航插仅能提供供电、上传和下发数据至监控系统，不具备无线功能，数据无法与其他设备交互，也无法实现自动标校。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供自动标校装置、标校机器人及标校方法，可实现对传感器的自动标校，并具有对传感器异常操作的识别，该方法简化了传感器标校的操作步骤，降低了人员操作的复杂度，提高了对传感器标校的质量和异常操作的识别性。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动标校装置，包括检测模块，用于输出气体至待测传感器以进行检测；控制模块，所述控制模块与和检测模块电连接，以对检测模块进行控制；监控模块，所述监控模块与控制模块电连接，以便控制模块输出数据至监控模块；气体供给模块，所述气体供给模块与检测模块连接，以向检测模块供给检测气体。

3、进一步，所述气体供给模块包括气瓶组件，所述检测模块包括流量控制组件和气体浓度传感器，所述气瓶组件与流量控制组件连接，适于向流量控制组件输出零点标校气体和线性标校气体，所述流量控制组件适于将气瓶组件输出的两种气体混合后，并控制该混合气体的混合比例和通断，所述气体传感器与流量控制组件连接，以便于检测气体的浓度。

4、通过上述技术方案，利用气体浓度传感器对气体的浓度进行检测，进而确保输出的气体的气体浓度的一致性，通过气体浓度传感器实现对气体浓度的修正，提升标校的精准度。

5、进一步，所述控制模块包括环境传感器，适于对外界的环境进行检测；定位模组，适于进行位置检测；连接模组，适于与待测传感器进行连接，以进行数据传送；所述连接模组包括无线模组、有线模组和摄像仪；有线模组则包括数据中继器，数据中继器与待测传感器连接，数据中继器上还具有标校连接口和系统连接口，标校连接口用于与自动标校装置连接，系统连接口用于与安全监控系统连接。

6、通过上述技术方案，通过环境传感器获取环境参数，以对环境参数进行修正。

7、进一步，所述监控模块与安全监控系统电连接，以将将标校过程信息实时上传至安全监控系统，所述安全监控系统自动生成包含“通气时间-气路流量-气路浓度-传感器输出值”的多维数据包，并与历史通气数据进行比对，以实现传感器检测元件的故障诊断和寿命分析。

8、通过上述技术方案，通过监控模块对标校过程信息进行收集，并存储于安全监控系统内，便于与历史数据进行对比，进而便于对传感器进行健康效果评判。

9、一种标校机器人，其包括巡检机器人，所述巡检机器人适于移动上述的自动标校装置。

10、一种标校方法，基于上述的自动标校装置，包括如下步骤：

11、s1、标校装置开机，操作人员进行身份登录，并进行拍照，以保证操作人员的身份；

12、s2、拧开待测传感器的防尘罩，查看待测传感器是否被堵塞，是否需要维护，并进行拍摄记录，标校装置自动判别是否需要进行维护，确保传感器未堵塞后，执行下面步骤；

13、s3、将标校装置与待测传感器建立数据连接；

14、s4、标校装置获取到传感器的健康状况自诊断信息，如果出现传感器气体检测功能故障、传感器与系统的通信功能异常等影响传感器正常工作的问题，则停止对传感器的标校；

15、s5、将通气罩连接到待测传感器进气口，用遥控器启动对待测传感器的标校流程，启动操作也可以通过标校装置上的启动按键启动，标校装置自动完成标校相关操作；

16、s6、完成标校。

17、进一步，s5中，所述标校操作包含：

18、s51、进入在线标校状态；

19、s52、按指定流量通入零气；

20、s53、调整传感器零点；

21、s54、通入报警值浓度的标气(零气与标气的混合气)；

22、s55、测试传感器的报警点(传感器是否声光报警)；

23、s56、通入断电点浓度的标气(零气与标气的混合气)；

24、s57、测试传感器断电点(关联设备是否断电)；

25、s58、按指定流量通入标气；

26、s59、通标气计时；

27、s510、调整传感器线性；

28、s511、通入复电点浓度的标气(零气与标气的混合气)；

29、s512、测试传感器复电点(关联设备是否复电)；

30、s513、退出标校状态。

31、进一步，s2中，若需要测试传感器的滤片堵塞情况，则按默认开度打开零气，通过判断流量控制组件输出的流量数值大小，即可获取滤片的堵塞情况。

32、进一步，s5中，若需要测试传感器的响应时间，则通标校气体给传感器，响应时间为传感器在达到标校气样浓度90％的时刻与标校气样的通入时刻差。

33、进一步，s5中，标校装置完成通气标校作业的过程中，实时上传标校相关数据并形成标校记录。

34、进一步，s5中，标校装置实时对环境中的工况信息进行检测和判识，并将检测信息传递给待测传感器，待测传感器利用此信息进行信息比对和修正，并进一步反演出自身的位置信息，与历史位置信息进行比对，进行位置合规性判识。

35、本发明的有益效果是，

36、1、可实现对传感器的自动标校，并具有对传感器异常操作的识别、传感器健康状况的识别、标校装置工作异常的诊断；该方法简化了传感器标校的操作步骤，降低了人员操作的复杂度，提高了对传感器标校的质量和异常操作的识别性；该方法降低了现场调校的强度，提高了产品的稳定性和智能化。

37、2、传统方式只为传感器提供了零气和标校气，本方式通过环境传感器进一步提供了环境中的温度、湿度、压力等信息，传感器不但可以进行气体浓度修正还可以进行环境参数的修正。

38、3、利用自动标校装置可以实现零气和标准气的自动混气，进而输出标校需要的不同指定浓度气体，可以实现多点位、全覆盖的多点法校准，校准准确性更高，同时能够确保标校流程不发生漏项，确保安全监控系统获取全部数据，提升标校的合规性和质量。

39、4、利用自动标校装置可以检测探头堵塞情况，提醒标校人员及时更换滤片，确保传感器在自然扩散下正常工作，提升检测准确性。

40、5、基于本技术的方案，可以在相同压力、相同容积气瓶的基础上大幅提升标校装置的可标校传感器数量，减少气体浪费，降低气瓶维护工作量。

41、6、通过数据中继器的设置，维护人员维护时，只需将自动标校装置通过线缆与标校连接口连接，即可实现自动标校装置与待测传感器的交互，使得待测传感器自动进入标校状态，进而实现自动标校，且不受信号干扰或环境的影响，标校效率更高；同时自动标校装置与标校连接口连接后，自动标校装置也可通过数据中继器与安全监控系统进行连接，相比于无线模组76而言，此种方式的通信信号更加稳定；

42、7、通过数据中继器的设置，无需更换井下现有的有线传输式传感器，直接对现有传感器进行改造即可支持自动标校装置进行自动标校，方案简单，实施难度低，普适性强，大大拓展了自动标校装置的应用范围，并降低自动标校装置的应用成本。