瓦斯检查作业实操智能培训装置

KCMA-10型瓦斯检查作业实操智能培训装置

一、概述

该装置以瓦斯检查作业实操考试装置为本体，与智能考试系统连接，对学员进行培训和考核。考核完毕后，系统自动打分，并上传至考试终端，对信息进行综合管理。让学员真实的学到整个瓦斯检查作业的工作流程，无需分开独立设置考位，安全系数高，占地面积小，并且方便教师培训。让学员真实的学到井下瓦斯检查作业的各种安全操作技术和行为规范。瓦斯检查作业实操考试装置，使用改造后的光学瓦斯检测仪进行检查和调校工作，借助光学瓦斯监测仪上的传感器元件，监测人员对光学瓦斯检测仪的动作，实现考试科目K1的仿真模拟操作。在K2中，使用自主研发的模拟气体生成装置，可随机生成瓦斯浓度、瓦斯和二氧化碳混合气体浓度。使用真实的光学瓦斯检测仪，连接相应的输出接口，读取对应的气体浓度，实现光学瓦斯检测仪的真实操作，用此种方式，可测量瓦斯浓度、瓦斯和二氧化碳混合气体浓度，学员读出浓度数值输到55英寸触摸式电脑里与标准的答案对比，判分。成绩自动上传、智能评分，考核过程公平公正，彻底解决光干式瓦斯检测仪各项参数在机体内部不易教学及考评等问题。实现画面与操作一一对应，既有沉浸感，又有交互性，并伴随场景音效，光效。

二、设计依据及标准

瓦斯检查作业实操考试系统的设计依据：国家煤矿安全监察局印发煤矿特种作业安全技术实际操作考试标准（煤安监行管〔2016〕19号）之煤矿瓦斯检查作业安全技术实际操作考试标准

便携式光学甲烷检测仪安全操作（简称K1）

甲烷、二氧化碳、一氧化碳浓度检测安全操作（简称K2）

组卷方式，由K1和K2两个科目组成试卷。

考试成绩总分为100分，80分以上为合格。

考试时间：不大于30分钟。

三、系统构成及功能

（一）瓦斯检查操作作业硬件：

1.瓦斯检查作业操作设备

瓦斯检查作业实操考试装置由仿真巷道模拟井下环境、模拟气体生成装置可随机输出气体浓度。加装传感器改造光学甲烷传感器完成检查和调试。真实提供有随机浓度的安全稳定气源、使用真实光学瓦斯检测仪进行测量。让学员读出甲烷浓度值并输到电脑里与标准的答案对比，判分。

（1）组成

“煤矿瓦斯检查作业实操考核注意事项”图板1块、“严禁烟火”标志1块。加装传感器改造光学甲烷检测仪1台、光学瓦斯检测仪1台，便携甲烷检测报警仪1台，气样采样器1个，一氧化碳检定管50ppm，500ppm各1盒，瓦斯检测仗1个，硅胶、纳石灰各1瓶、模拟巷道1段。

①模拟巷道：

巷道断面为矩形断面，采用箱体式钢结构，采用锚网、锚杆、托盘、加强筋等支护形式。

模拟巷道规格：1.9m×1.2m×1.8m

②光干涉甲烷检测仪智能测试系统：

该系统模拟光干涉甲烷检测仪和瓦斯检查工智能考试系统实时连接。可以对光干涉甲烷检测仪进行外观安全检查、调零和读数，在瓦斯和二氧化碳测量读数环节，按下模拟光干涉甲烷检测仪主读数按钮或微读数按钮时，瓦斯检查工智能考试系统在显示屏上实时显示干涉条纹或微调读数刻度，方便学员和老师共同观察。改造后的光学瓦斯检测仪可检测动作包含以下内容：捏放吸气球动作，主调螺旋盖开闭动作，目镜筒盖开闭动作，目镜筒光源按钮动作，微读数光源按钮动作，主调旋钮动作，微调旋钮动作，CO2吸收管连接断开动作，进气口管路连接动作药品管路连接动作。

③气体浓度生成系统：

每个考位的统一气样模拟平台控制线路板1套、压力控制电机1套、压力泵1套、温度传感器1套。

④光学瓦斯检测仪

测量范围：(0～10)%；，基本误差：±0.3%；分化板分辨率：0.5%；

刻度盘量程：（0～1）%；刻度盘分辨率：0.02%；灯泡电压/电流：2.5V/0.3A；防爆型式：ExibⅠ；

⑤便携甲烷检测报警仪

测量范围：（0.00～4.00），报警点：（0.50～2.50）% CH4

范围内任意设置（默认1.00%CH4）；响应时间： ≤20s； 分辨率： 0.01%CH4； 载体催化元件：

工作电压2.8V，工作电流≤200mA；

显示方式： 4位LED，规格：90mm×49mm×25mm。

⑥气样采样器

每次进排气量（mL）：50±5%，密封阻力：1.11MPa ，采样器每分钟漏气量不大于测定容积的3%

质  量：500g，测量范围：一氧化碳：2.5ppm-100；二氧化碳：0.05；0.0001-0.5%；氧气：1.0外形尺寸（mm）：140×25×35

⑦一氧化碳检定管：50ppm，500ppm

⑧瓦斯检测仗：Φ12×500mm

⑨硅胶、纳石灰：硅胶含水率≤5%，钠石灰对二氧化碳吸收力大于19%。

（2）功能

①对光学瓦斯检测仪进行检查、归零。

②正确使用光学瓦斯检测仪。

③井下应急突发情况的处理。

④能够进行光学瓦斯检测仪的安全操作。

⑤能够进行甲烷浓度检测安全操作。

⑥能够进行二氧化碳浓度检测安全操作。

⑦能够进行一氧化碳浓度检测安全操作。

（3）技术指标

（4）规格

瓦斯检查实操装置规格：1.9m×1.2m×1.8m

2.智能控制部分：

采用55英寸高清液晶触摸显示一体机，内部主机配置为：cpu-I5四核处理器，8G内存。在保证系统运行稳定，硬件安装牢固可靠的基础上，充分发挥本系统的高质量三维场景画面，为用户提供更高质量的交互操作画面。以触摸代替鼠标的形式，脱离电脑操作的限制，增加人机交互的真实感。显示器自带音响系统，音量可自行调节，提供清晰声音效果的同时，避免多台设备同时工作时互相产生干扰。

（1）显示部分：

尺寸 55英寸高清液晶触摸显示器,屏类型 LED,最大显示尺寸（单位：mm） 1209.6（H）×680.4（V）

,分辨率 1920（H）×1080（V）,屏亮度（带玻璃） 397cd/m2,屏亮度（不带玻璃） 350cd/m2,对比度 1200：1,可视角度 1780,寿命 ≥30000H,触摸书写系统,识别原理 红外识别,响应时间 ＜15 毫秒,触摸有效识别 单点≥5毫米，多点≥8毫米（可支持10点触摸）,通信方式 全速 USB,书写屏表面硬度 7H,电视系统,TV 制式 PAL,视频解码 3D 数字梳状滤波器、3D 图像运动降噪、3D 运动自适应梳状滤波等,频道存储 ATV 通道 100 个，DTV 通道 900 个,声音输出功率 2×10W.

（2）主机部分:

PC 类型 超薄插拔式 Intel Core 系列模块化电脑,CPU （不低于）Intel Core I5四核高频处理器

,声卡 集成高清晰立体音效声卡,网卡 集成 10/100/1000M 自适应网卡,Wi-Fi 集成无线网卡 802.11 b/g/n,内存 DDR3L 8G,固态硬盘 SATA3.0 128G,USB2.0 接口 ,USB3.0 接口 ,网络接口 ,VGA 输出 ,HDMI 输出 ,耳机输出 ,麦克风输入 ,防盗锁孔 ,可兼容安卓系统,安卓系统:,智能操作系统 Android 4.4.4,存储容量 4G ROM,系统内存 1G RAM,处理核心 高清智能引擎双核 1.2Ghz，双核图形加速芯片,显示接口:,射频接口 1,AV 输入（音视频复合） 1,VGA 输入（15 针 D-Sub） 2,HDMI 输入 3,PC-Audio 输入 2,LINE IN(MIC 输入) 1,Mini YPbPr 色差分量接口 1,HDMI 输出 1,音频耳机输出 1,音频同轴输出 1,USB2.0 端口 4（其中 2 组前置）,USB3.0 端口 1（USB3.0 仅在 PC 通道下有效，在安卓通道下 USB3.0会自动切换为 USB2.0）,外接 USB 触摸端口 1,RJ45 有线网络 1,RS232 1.

智能电子产品一键式设计：同一物理按键完成Android系统和Windows系统的节能熄屏操作，通过轻按按键实现节能熄屏/唤醒，长按按键实现关机。

具备电视遥控功能和电脑键盘常用的F1至F12功能键及Alt+F4、Alt+Tab、Space、Enter、windows等快捷按键，可实现一键开启交互白板软件、PPT上下翻页、一键锁定/解锁触摸及整机实体按键、一键冻结屏幕、一键查看整机温度、一键黑屏的功能。

（3）二代身份证识别设备：

在进行考核操作时，需要使用身份证验证系统进行身份确认，验证成功后，可进入考核系统，在考核完成后，可将身份信息考核成绩，一起存储并打包上传到服务器，做综合管理。

1.符合GA450-2013台式居民身份证阅读器通用技术要求，兼容ISO14443（TypeB）标准；

2.读卡响应速度：<1s；

3.阅读距离:0～30mm；

4.电源规格:USB(DC 5V)；

5.工作频率：13.56MHZ（fc）；

6.使用环境：工作温度：0℃～45℃；相对湿度：20%～80%RH；

7.推荐平台：WIN7/WIN10

（二）瓦斯检查操作作业软件：

瓦斯检查考试系统软件主体包含以下模块：教学模式，训练模式，考核模式。均依据瓦斯检查作业安全技术实际操作考试标准进行设计。

1.软件场景中的素材均根据煤矿瓦斯检查工作现场场景1:1比例进行建模设计制作，严格按照考试标准进行设计。

2.软件系统具有设计合理，运行稳定可靠，数据传输高效稳定，互动操作响应迅速，操作简单，安全环保等特点。

3.虚拟场景与硬件系统互动，画面与操作一一对应，并伴随响应的场景音效，光效，以及必要的语音文字提示。

4.系统满足瓦斯检查操作作业基础规范要求，可进行光学瓦斯检测仪检查操作，以及对甲烷，二氧化碳，一氧化碳等气体检测的模拟操作。

5.训练模式下，系统会以声光，文字，图标的形式，对每一步进行操作引导，考核项目讲解，操作提示，错误纠正，实现“无老师化”的训练模式。

6.考核模式下，系统除了提供必要的语音文字引导外，不会提供涉及具体考试内容的提示，全凭操作人员训练和对考试标准的记忆，完成全部考核题目，并在考核完成后，将个人信息和成绩信息，一起打包存储并上传至服务器，做综合管理。

7.训练和考核过程，提示检查环境时，使用手指点击触摸屏的形式，检查三维场景中的检查点。

8.考核过程中，若连接考核终端管理系统，则在管理平台上，可对当前考核画面进行远程查看和控制。

9.软件系统连接到考核管理平台，可对考试人员进行综合管理。管理功能包括人员信息采集，人员工种，单位等参数设置，考核安排，考试信息存储，考核状态监控，考试信息查阅，打印，删除，增加，修改。

10.在瓦斯和二氧化碳测量读数环节，按下模拟光干涉甲烷检测仪主读数按钮或微读数按钮时，瓦斯检查工智能考试系统在显示屏上实时显示干涉条纹或微调读数刻度，方便学员和老师共同观察。读数结束后，瓦斯检查工智能考试系统在显示屏上随机显示测点的压力、温度等环境参数，学员根据环境参数进行计算，将计算结果输入智能考试系统，由系统进行自动判别对错，并显示标准计算步骤，用于核对学员计算结果。成绩自动上传、智能评分，考核过程公平公正，彻底解决光干式瓦斯检测仪各项参数在机体内部不易教学及考评等问题。

11.二氧化碳浓度实测

用光学瓦斯检查仪测定 0-10%CH范围内的一个混合气体浓度，再测量一个瓦斯浓度，并将检测结果换算、校正成CO2实际值后填写汇报表。

四、可实操的科目及内容

1.便携式光学甲烷检测仪安全操作（简称K1）

2.甲烷、二氧化碳、一氧化碳浓度检测安全操作（简称K2）

3.光学瓦斯检查仪故障判断及合格仪器选定。

4.现场模拟检测操作演示。

5.瓦斯浓度实测。

6.设备可满足技能培训。