基于半導(dǎo)體氣體傳感器的煤礦火災(zāi)探測(cè)(編輯修改稿)
2025-07-21 18:15 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳感器操作（Gramm and Schu 168。 tze，2003年；Schu 168。 tze等人，2004年）。圖4 像平均值似得規(guī)范化的原始數(shù)據(jù)，尤其是被提取的坡度歸傳感器響應(yīng)曲線如圖4所示甲烷在空氣中的（1％），二元混合物甲烷222。CO（10 ppm）和乙烯（100 ppb）的分別，終于為三元混合物CH4，CO和C2H4。溫度斜坡在3268C溫度恒定水平，2258C和1858C顯示特征的斜坡和平均值適合之間的氣體混合物的辨別顯示放大的部分。此外，系數(shù)曲線擬合提取也適當(dāng)?shù)墓δ?。?qǐng)注意絕對(duì)的傳感器電阻，通常是主信號(hào)，但往往具有較大的漂移，被淘汰傳感器響應(yīng)曲線正?；?，即分工通過(guò)其平均值，再增加穩(wěn)定性，但也降低濕度的交叉靈敏度（Gramm and Schu 168。 tze，2003；Schu 168。 tze et al.，2004）。圖5 分層決策樹數(shù)據(jù)正?；吞卣魈崛∑浯问菦Q策過(guò)程（圖2），其目的是區(qū)分“報(bào)警”和“不報(bào)警”的情況。辨別進(jìn)行了使用線性判別分析（LDA）（古鐵雷斯Osuna的，2002年）。辨別火災(zāi)和非火災(zāi)情況下，在場(chǎng)的所有人之間考慮干擾氣體的使用只有一個(gè)LDA的一步不可能的。因此，在評(píng)估實(shí)驗(yàn)室測(cè)量并反復(fù)優(yōu)化的信號(hào)處理，我們制定了四步分層策略與火的辨別和非火災(zāi)情況（圖5）。初始培訓(xùn)的基礎(chǔ)上從剖面圖3中獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生各自的系數(shù)向量需要進(jìn)行各自的辨別的步驟。強(qiáng)調(diào)在正式的戰(zhàn)略路徑圖5所示，由圖6所示的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。起初，相對(duì)濕度水平只是一個(gè)專用的系數(shù)向量確定。在約的情況。 50％RH，選擇相應(yīng)的系數(shù)乘以特征向量確定theCH4濃度?；谒詃eterminedCH4濃度（％），在這種情況下，為下一步的系數(shù)向量后（第三）LDA限定干擾氣體的存在和一套系數(shù)依賴的的存在H2 和NO2（組1）或“無(wú)干擾”（第2組）被選中?？s寫“X”表示“乙烯”或“沒(méi)有額外的組件”和因此，進(jìn)行“報(bào)警”/“不報(bào)警”的信息內(nèi)辨別的過(guò)程中作出決定。示例所示在圖6是基于2組。在最后一步（fourthLDA）基于之間的“報(bào)警”和“不報(bào)警”的決定在場(chǎng)ofC2H4。組合CO和NOx是“不報(bào)警”情況，而乙烯的存在標(biāo)志著一個(gè)“報(bào)警”情況。該組的“警告”包含CO，氮氧化物和C2H4是一個(gè)例外，因?yàn)椴裼蛷U氣，還可以包含乙烯。圖6 用于所選擇策略投影校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的插圖5. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)圖7 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng) 基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段，我們?cè)O(shè)置一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集。在UG的環(huán)境下，這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)是UG的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)與傳感器系統(tǒng)仍處于運(yùn)行（例如，ATEX）研究階段，需要最大的靈活性。完整的因此，系統(tǒng)安裝在耐壓外殼（圖7）。目前九個(gè)半導(dǎo)體氣體傳感器經(jīng)營(yíng)UG的，六分之一和另三個(gè)個(gè)控制點(diǎn)在生產(chǎn)線中的不同位置。距離之間是橋的控制點(diǎn)和我們的測(cè)試系統(tǒng)傳感器通過(guò)管抽的氣氛。傳感器選擇裁員，以確定從一個(gè)變化傳感器的未來(lái)，并確定傳感器的穩(wěn)定性與統(tǒng)計(jì)確定性程度較高。圖8 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)示意圖 圖8顯示了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。每個(gè)氣體傳感器控制，并具有相同的讀出從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的硬件平臺(tái)和設(shè)置，以確?？梢浦残詮膶?shí)驗(yàn)室到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。原始數(shù)據(jù)（傳感器電阻，溫度設(shè)定點(diǎn)和實(shí)際溫度）宣讀了上述評(píng)價(jià)的地面?zhèn)鬏敗?shù)據(jù)地上控制室的通訊實(shí)現(xiàn)通過(guò)一個(gè)光纖連接和轉(zhuǎn)換光學(xué)設(shè)備信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)連接，最后以USB接口。泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和周圍氣體條件還使用流量計(jì)和雙傳感器記錄相對(duì)濕度和環(huán)境溫度。對(duì)于一個(gè)硬復(fù)位系統(tǒng)，它可以通過(guò)遙控器上的電源關(guān)掉。地上的PC是用來(lái)控制和調(diào)整系統(tǒng)一個(gè)特殊的LabVIEW的前端，以及聯(lián)機(jī)或脫機(jī)信號(hào)處理。為系統(tǒng)重新校準(zhǔn)，這是兩個(gè)測(cè)試氣體還可以遠(yuǎn)程控制從地上。在一個(gè)重新標(biāo)定階段，定期氣路關(guān)閉通過(guò)閥門和校準(zhǔn)氣體，蘸用1 Permapure管，流過(guò)傳感器。圖7顯示了校準(zhǔn)單位與兩個(gè)測(cè)試氣體瓶。6. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果圖9 通過(guò)系統(tǒng)的測(cè)試得到的CO于UG 的相關(guān)性 脫機(jī)和所獲得的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估與經(jīng)常UG的測(cè)量系統(tǒng)，即對(duì)于CO和CH4。圖9顯示之間的相關(guān)性獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)我們的實(shí)地測(cè)試系統(tǒng)和固定CO在測(cè)試期間UG的測(cè)量系統(tǒng)。在此圖中，“準(zhǔn)靜態(tài)”傳感器的信號(hào)，即某些樣本的T—周期對(duì)應(yīng)到特定的溫度下（這里的T—周期從三個(gè)恒溫水平）正在策劃與時(shí)間。最低溫度級(jí)（185176。）“準(zhǔn)靜態(tài)“的傳感器信號(hào)，顯示了良好的參考相關(guān)CO濃度，因?yàn)樵诖藴囟葌鞲衅髦饕舾杏邢薰綜H4濃度和RH是在此期間幾乎不變。圖9顯示了不同不
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