煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法技术

本发明专利技术涉及一种煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，属于煤矿技术领域。该方法为：通过对电化学原理传感器测量的一氧化碳、乙烯和乙炔气体浓度值进行交叉干扰抑制算法计算，消除交叉干扰给传感器带来的测量误差，实现煤自燃标志性气体的精准测量。本发明专利技术能够消除电化学检测技术存在的一氧化碳、乙烯、乙炔气体交叉干扰问题，提高一氧化碳、乙烯、乙炔气体检测的准确度，防止在线监测错报、漏报等问题，保障了科学判断和预警煤炭自然发火程度监测数据的准确性和可靠性，大大提高了煤矿自然发火科学预判水平，降低了煤矿煤炭资源损失，保障了煤矿的安全生产与工人的生命安全。具有明显的实用性和创新性。

【技术实现步骤摘要】
煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法
本专利技术属于煤矿
，涉及煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法。
技术介绍
煤炭自燃发火的三个阶段受煤炭种类的影响，煤炭种类不同，各个阶段的标志性气体的选择也不同，但是基本都从一氧化碳、乙烯、乙炔三种气体中进行选择，因此需要对三种气体进行监测以准确的判断煤自燃发火的状态。目前大多煤矿企业采用人工取气或束管系统将采空区气体输送到地面监控室，采用色谱仪对气体成分进行定量分析，但是色谱仪的分辨率为100ppm，无法实现100ppm以内的气体浓度检测，不利于早期发现煤炭自燃苗头。目前电化学检测技术已经实现一氧化碳、乙烯、乙炔1ppm的分辨率，能够用于煤矿本安型传感器的开发，实现煤矿井下煤自燃标志性气体的实时测量。目前有一些厂家开发了采用电化学原理的乙烯或乙炔传感器，但对相关交叉干扰问题没有研究。现有电化学检测原理及技术实现了一氧化碳、乙烯、乙炔气体1ppm分辨率的检测，而没有研究电化学检测原理客观存在的一氧化碳、乙烯、乙炔气体交叉干扰问题，检测数据和实际情况存在较大差异，降低了煤自燃预测的准确性和灵敏度，影响用户做出防火灭火决策的科学性。为了解决电化学检测原理客观存在的一氧化碳、乙烯、乙炔气体交叉干扰问题，需要一种交叉干扰抑制方法消除交叉干扰问题，提高一氧化碳、乙烯、乙炔气体检测的准确度，防止在线监测错报、漏报等问题，保障了科学判断和预警煤炭自燃发火程度监测数据的准确性和可靠性，大大提高了煤矿自然发火科学预判水平，降低了煤矿煤炭资源损失，保障了煤矿的安全生产与工人的生命安全。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，为了更加准确的判断煤自燃发火的状态，需要在0～200ppm范围内准确测量一氧化碳、乙烯、乙炔气体的浓度，而电化学检测原理虽然能够实现1ppm分辨率的气体浓度测量，但存在交叉干扰问题，严重影响了检测结果的准确性和可信度。本专利技术提出了一种煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，能够消除电化学检测技术存在的一氧化碳、乙烯、乙炔气体交叉干扰问题。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，该方法为：通过对电化学原理传感器测量的一氧化碳、乙烯和乙炔气体浓度值进行交叉干扰抑制算法计算，消除交叉干扰给传感器带来的测量误差，实现煤自燃标志性气体的精准测量。可选的，所述方法具体包括以下步骤：S1：采用基于电化学检测原理的一氧化碳敏感元件、乙烯敏感元件和乙炔敏感元件设计一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块，三种模块实现同一气样中一氧化碳气体浓度、乙烯气体浓度和乙炔气体浓度的测量；S2：确定乙炔气体对乙烯模块测量值的交叉影响系数α，确定乙炔气体对一氧化碳模块测量值的交叉影响系数β，确定乙烯气体对一氧化碳模块测量值的交叉影响系数γ；S3：一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块采样并计算待测量气样，一氧化碳模块测量得到一氧化碳气体浓度初值A0，乙烯模块测量得到乙烯气体浓度初值B0，乙炔模块测量得到乙炔气体浓度初值C0；S4：计算待测量乙炔气体实际浓度值C1，乙烯气体实际浓度值B1，气样一氧化碳气体实际浓度值A1；S5：重复步骤S3和S4，不断测量待测量气样中一氧化碳、乙烯和乙炔气体实际浓度值并更新显示输出。可选的，所述S4中，乙炔气体的实际浓度值C1的计算公式如下：C1＝C0(1)乙烯气体的实际浓度值B1的计算公式如下：B1＝B0-α×C1(2)一氧化碳气体的实际浓度值A1的计算公式如下：A1＝A0-β×C1-γ×B1(3)。可选的，所述S2中，S2步骤中交叉影响系数α、β、γ的确定包括：S21：确定交叉影响系数试验标准样气浓度；设定一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块的检测量程分别为L0、L1和L2，则用于交叉影响系数试验的标准气样的浓度分别为N0、N1、N2，则N0、N1、N2满足公式(4)、(5)和(6)的要求：0.40×L0≤N0≤0.60×L0(4)0.40×L1≤N1≤0.60×L1(5)0.40×L2≤N2≤0.60×L2(6)S22：校准一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块精度；用经过检验的浓度为N0、不确定度小于3％的一氧化碳标准气体校准一氧化碳模块的测量值，将测量值校准为N0；用经过检验的浓度为N1、不确定度小于3％的乙烯标准气体校准乙烯模块的测量值，将测量值校准为N1；用经过检验的浓度为N2、不确定度小于3％的乙炔标准气体校准乙炔模块的测量值，将测量值校准为N2；S23：确定交叉影响系数α、β、γ的计算公式。可选的，所述确定交叉影响系数α的计算公式为：用经过检验的浓度为N2、不确定度小于3％的乙炔标准气体测试乙烯模块，乙烯模块的的测量值为N3，则交叉影响系数α计算公式为α＝N3÷N2(7)。可选的，所述确定交叉影响系数β的计算公式为：用经过检验的浓度为N2、不确定度小于3％的乙炔标准气体测试一氧化碳模块，一氧化碳模块的的测量值为N4，则交叉影响系数β计算公式为β＝N4÷N2(8)。可选的，所述确定交叉影响系数γ的计算公式为：用经过检验的浓度为N1、不确定度小于3％的乙烯标准气体测试一氧化碳模块，一氧化碳模块的的测量值为N5，则交叉影响系数γ计算公式为γ＝N5÷N1(9)。本专利技术的有益效果在于：能够消除电化学检测技术存在的一氧化碳、乙烯、乙炔气体交叉干扰问题，提高一氧化碳、乙烯、乙炔气体检测的准确度，防止在线监测错报、漏报等问题，保障了科学判断和预警煤炭自燃发火程度监测数据的准确性和可靠性，大大提高了煤矿自然发火科学预判水平，降低了煤矿煤炭资源损失，保障了煤矿的安全生产与工人的生命安全。具有明显的实用性和创新性。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术原理图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，其特征在于：该方法为：通过对电化学原理传感器测量的一氧化碳、乙烯和乙炔气体浓度值进行交叉干扰抑制算法计算，消除交叉干扰给传感器带来的测量误差，实现煤自燃标志性气体的精准测量。/n

【技术特征摘要】
1.煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，其特征在于：该方法为：通过对电化学原理传感器测量的一氧化碳、乙烯和乙炔气体浓度值进行交叉干扰抑制算法计算，消除交叉干扰给传感器带来的测量误差，实现煤自燃标志性气体的精准测量。


2.根据权利要求1所述的煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
S1：采用基于电化学检测原理的一氧化碳敏感元件、乙烯敏感元件和乙炔敏感元件设计一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块，三种模块实现同一气样中一氧化碳气体浓度、乙烯气体浓度和乙炔气体浓度的测量；
S2：确定乙炔气体对乙烯模块测量值的交叉影响系数α，确定乙炔气体对一氧化碳模块测量值的交叉影响系数β，确定乙烯气体对一氧化碳模块测量值的交叉影响系数γ；
S3：一氧化碳模块、乙烯模块和乙炔模块采样并计算待测量气样，一氧化碳模块测量得到一氧化碳气体浓度初值A0，乙烯模块测量得到乙烯气体浓度初值B0，乙炔模块测量得到乙炔气体浓度初值C0；
S4：计算待测量乙炔气体实际浓度值C1，乙烯气体实际浓度值B1，气样一氧化碳气体实际浓度值A1；
S5：重复步骤S3和S4，不断测量待测量气样中一氧化碳、乙烯和乙炔气体实际浓度值并更新显示输出。


3.根据权利要求2所述的煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，其特征在于：所述S4中，乙炔气体的实际浓度值C1的计算公式如下：
C1＝C0(1)
乙烯气体的实际浓度值B1的计算公式如下：
B1＝B0-α×C1(2)
一氧化碳气体的实际浓度值A1的计算公式如下：
A1＝A0-β×C1-γ×B1(3)。


4.根据权利要求3所述的煤自燃标志性气体检测交叉干扰抑制方法，其特征在于：所述S2中，S2步骤中交叉影响系数α、β、γ的确定包括：
S21：确定交叉影响系数试验标准样气浓度；设定一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆川，梁光清，张远征，于庆，但强，周德胜，蒋洪庆，薛宗杰，郭清华，李军，孙世岭，柏思忠，王祖迅，张书林，路萍，王博文，于林，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50