CN103105205A - 燃气、热水、采暖综合检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气、热水、采暖综合检测系统及方法。其中，一种燃气、热水、采暖综合检测系统，包括温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置、信号采集控制器、信号采集卡、显示屏、工控机、温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置的输出端与信号采集控制器的输入端连接，信号采集控制器通过并口与插在工控机上ISA槽上的信号采集卡连接，工控机上的综合检测软件读取信号采集卡的数据并且进行处理，结果显示在显示屏上。本发明能自动、全面地检测涉及燃气、热水、采暖的设备的运行过程中的温度、压力和流量等参数和安全性能。

Description

燃气、热水、采暖综合检测系统及方法

技术领域

本发明涉及温度、流量、压力的综合检测技术领域，特别是一种用于涉及燃气、热水、采暖的家电产品的综合检测系统及方法。

背景技术

随着我国天然气开采和西气东输工程的不断推进，天然气管网的进一步普及，为逐步实现我国燃煤改燃气及“气化工程”的实施，改善全球大气环境污染问题，采用环保、高效的采暖及生活热水成为目前供暖消费的必然发展趋势。同时，随着生活水平的不断提高，南方采暖需求也在不断提高，燃气采暖将是分户采暖最理想的选择。燃气、热水、采暖产品市场前景广阔，但是目前对相关产品进行测试和安全检测的水平还停留在10年前的人工阶段，测试精度低，半手工操作，耗时费力，难以满足日益扩大的生产过程中的检测需求。智能检测系统改变当前人工检测的落后现状，提高检测效率和水平。燃气、热水、采暖行业检测进行更新换代，使用全自动的智能检测设备是必然的发展趋势。

当前存在以下问题：

1）目前现有市场上的检测系统多数使用台湾公司研发的采集卡，昂贵的国外进口采集装置，再配以简单功能的上位机检测软件整合而成，没有自主核心技术，价格昂贵，不便于整机维修；

2）编制的软件系统较为简单，检测工艺为固定式，不可自由编制及组合，新的测试工艺无法增、减，无法形成检测数据表及打印，对数据无法查寻；

3）检测功能有限，检测对象单一；现有的检测系统多数针对固定型号的燃气锅炉或者热水采暖产品设计，检测功能简单，兼容性差；

4）智能化程度低；现有的检测系统没有检测工艺预设功能，无法预设进行全自动的连续检测；

5）检测精度低；目前市场提供的对燃气、热水、采暖等家电进行安全性能监测的产品，往往只能提供单调的水压或者温度等分离检测，检测精度低，自动化程序不高，远远满足不了巨大的家电严格检测需求和质量保障提升趋势；

6）数据处理和分析功能差；同时可采集的信号通路少，无法进行长时间的信号保存和图形化处理分析。目前，随着消费者对燃气、热水等产品安全意识日益提高，对相关产品进行严格检测的需求已经成为生产厂商需要急需面对的问题，怎样改变原来人工或者半人工检测的落后状态，实现对各种不同型号的产品进行高效率、全自动、无限时的连续检测是摆在相关生产厂家面前的一个关键课题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种燃气、热水、采暖综合检测系统，在燃气、热水、采暖等相关产品出厂使用之前，自动在线实时检测相关产品运行时的温度、压力、流量等过程参数，便于预测并且及早发现相关产品的安全漏洞，提高产品质量和用户使用相关产品的安全性。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种燃气、热水、采暖综合检测方法，在燃气、热水、采暖等相关产品出厂使用之前，自动在线实时检测相关产品运行时的温度、压力、流量等过程参数，便于预测并且及早发现相关产品的安全漏洞，提高产品质量和用户使用相关产品的安全性。

上述第一个技术问题通过以下技术方案实现：

一种燃气、热水、采暖综合检测系统，其特征在于，包括温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置、信号采集控制器、信号采集卡、显示屏、工控机；温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置的输出端与信号采集控制器的输入端连接，信号采集控制器通过并口与插在工控机的ISA槽上的信号采集卡连接，工控机读取信号采集卡的数据并且进行综合处理，将结果显示在显示屏。

进一步的方案是，还包括与工控机ISA槽连接的处理控制卡，处理控制卡连有继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块连接多个开关装置。

进一步的方案是，所述三个开关装置具体为水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置，该三个开关分别对应地控制水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、相关开关工作电源的电压电流调节和通断。

上述第二个技术问题通过以下技术方案实现：

利用上述的一种燃气、热水、采暖综合检测系统对检测对象进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、设置温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置分别对应采集检测对象的多路温度参数、压力参数、流量参数；

步骤（2）、信号采集控制器接收温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置采集的参数信号，并转成电压信号，将电压信号通过并口传给信号采集卡；

步骤（3）、信号采集卡接收信号采集控制器传输的所述电压信号，进行由模拟信号变成数字信号的转换；

步骤（4）、工控机从信号采集卡上读取上述参数，并进行包括运行性能分析、故障判别的综合处理，并将数据分析结果、故障判别结果、参数值传给显示装置，由显示装置进行实时显示。

进一步的方案是，步骤（3）还包括：用户在工控机中设置控制信号采集卡的控制命令并传给信号采集卡，信号采集卡根据控制命令有选择地接收信号采集控制器传输过来的所述电压信号。

进一步的方案是，还包括：

步骤（5）、设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置分别对应地控制检测对象的水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、相关开关工作电源的电压电流调节和通断。

步骤（6）、在工控机中预设控制值，工控机中将读取到的参数与预设控制值对比，若检测对象参数超过对应的预设控制值，则发出相应的控制指令给处理控制卡，处理控制卡将控制指进行由数字信号变成模拟信号的转换并给到继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块根据转换后的控制指令控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的工作。

进一步的方案是，还包括：

步骤（7）、通过在工控机中设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的控制指令，控制指令由插在工控机的ISA槽上的处理控制卡经过由数字信号变成模拟信号的转换后，通过继电器控制阵列模块进行控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置。

进一步的方案是，还包括：

步骤（3’）、在工控机中设置参数的保存频率工控机根据保存频率将上述所采集到的温度参数、压力参数、流量参数进行选择性保存。

本发明在燃气、热水、采暖等相关产品出厂使用之前，自动全面在线实时检测相关产品运行时的温度、压力、流量等过程参数，方便进行运行性能分析和故障判别，便于预测并且及早发现相关产品的安全漏洞，提高产品质量和用户使用相关产品的安全性，可广泛应用于各种燃气家电、热水卫浴、燃气锅炉和壁挂炉等产品的检测。另外，本发明使用开关装置控制检测对象的相关工作，当根据运行参数超过对应的预设控制值，进而控制停止检测对象的相应工作部分，达到安全检测的目的。另外，本发明通过将检测的参数进行选择性保存，可以便于日后进行查询、打印，以及了解设备的历史运行状态。

附图说明

图1为燃气、热水、采暖综合检测系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的一种燃气、热水、采暖综合检测系统，包括温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置、信号采集控制器、信号采集卡、显示屏、工控机、处理控制卡、继电器控制阵列模块及三个开关装置；温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置的输出端与信号采集控制器的输入端连接，信号采集控制器通过并口与信号采集卡连接，信号采集卡插在工控机的ISA槽上，工控机通过相应的驱动程序读取信号采集卡的数据，处理控制卡插在工控机的ISA槽，处理控制卡通过串口连接继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块连接三个开关装置。

所述三个开关装置具体为水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置，该三个控制开关装置分别对应地控制水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、工作电源的电压电流调节和通断。

信号采集控制器支持同时16路（通过扩展可达32路）的传感采集装置进行信号采集检测。

上述燃气、热水、采暖综合检测系统的工作原理具体如下：

温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置分别对应实时采集待检测设备的温度参数、压力参数、流量参数；信号采集控制器将温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置分别采集到的参数信号（参数信号为电流模拟信号）先进行滤波后进行电流-电压的转换，然后将转换后的电压信号通过并口传给信号采集卡（即信号采集控制器接收几路信号就发出几路信号给信号采集卡），信号采集卡接收上述电压信号并转成数字信号，工控机读取信号采集卡转换后的数字信号，进行综合处理，然后按照用户需求，将综合处理结果显示在显示屏上，综合处理结果包括但不限于运行性能分析结果、故障判别结果、实时运行参数；若在处理过程中，发现有实时参数超过对应的预设控制值，工控机就会按照预设程式向处理控制卡发出控制指令，处理控制卡对控制指令进行由数字信号变成模拟信号的转换，再通过其串口发送到继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块根据串口信号做出相应的开关控制动作来控制相应的开关装置；预设控制值的设置，可由用户在工控机中的综合检测软件进行设置；用户在工控机中设置控制指令，向工控机ISA槽上的处理控制卡发出控制指令；

用户在工控机中设置控制信号采集卡的控制命令（控制信号采集卡选择接收信号采集控制器的那一路信号及接收的频率）并通过相应的驱动程序传给信号采集卡，信号采集卡根据控制命令有选择地接收信号采集控制器传输过来的电压信号。

另外可以单独控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的工作，具体是：通过在工控机中设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的控制指令，控制指令由插在工控机的ISA槽上的处理控制卡经过由数字信号变成模拟信号的转换后，通过继电器控制阵列模块进行控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置。

上述工控机的功能是由工控机的硬件结合安装在硬件上的综合检测软件共同来完成，综合处理包括但不限于参数的图形化或者表格化、运行性能分析、故障判别、记录参数值。工控机的硬件，是指电脑主机，通常包括处理器及与处理器连接的存储器、内存、输入模块。

同时，综合检测软件还提供以下功能模块：用户管理模块、检测控制模块、检测参数工艺设置模块、历史参数保存与查询模块；用户可以结合输入模块和显示屏幕使用综合检测软件的上述功能。

对于检测参数工艺设置模块，用户可以设置传感采集装置的工作参数（例如，是否工作、采集频率）、工艺流程设置、工艺文件管理；工控机根据用户的设置，就会给信号采集控制器发出控制命令，信号采集控制器根据控制命令相应地控制传感采集装置的工作参数；其中，工艺流程设置包括对预设控制值的设置。

对于历史参数保存与查询模块，用户设置参数的保存频率，也可以根据日期对历史数据进行查询，或者生成检测报告，或者讲历史数据图形化，从而直观的分析检测对象的性能；还可以结合外接打印机进行打印。

对于检测控制模块，在其检测界面可以看到实时检测到的参数值,用户也可以根据需要通过检测控制模块设置控制信号，工控机根据控制信号向处理控制卡发出控制指令。

上述燃气、热水、采暖综合检测系统进行燃气、热水、采暖综合检测的方法，包括以下步骤：

步骤（1）、设置温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置分别对应采集检测对象的多路温度参数、压力参数、流量参数；

步骤（2）、信号采集控制器接收温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置采集的参数信号，并转成电压信号，将电压信号通过并口传给信号采集卡；

步骤（3）、用户在工控机中设置控制信号采集卡的控制命令并传给信号采集卡，信号采集卡根据控制命令有选择地接收信号采集控制器传输过来的所述电压信号，进行由模拟信号变成数字信号的转换；

步骤（4）、工控机从信号采集卡上读取上述参数，并进行包括运行性能分析、故障判别的综合处理，并将数据分析结果、故障判别结果、参数值传给显示装置，由显示装置进行实时显示；

步骤（5）、设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置分别对应地控制检测对象的水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、相关开关工作电源的电压电流调节和通断；

步骤（6）、在工控机中预设控制值，工控机中将读取到的参数与预设控制值对比，若检测对象参数超过对应的预设控制值，则发出相应的控制指令给处理控制卡，处理控制卡将控制指进行由数字信号变成模拟信号的转换并给到继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块根据转换后的控制指令控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的工作。

上述方法还包括步骤（7）、通过在工控机中设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的控制指令，控制指令由插在工控机的ISA槽上的处理控制卡经过由数字信号变成模拟信号的转换后，通过继电器控制阵列模块进行控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置。

上述方法还包括步骤（8）、在工控机中设置参数的保存频率工控机根据保存频率将上述所采集到的温度参数、压力参数、流量参数进行选择性保存。上述方法还包括：

在此，以对设有循环水路、循环采暖回路、气阀门的壁挂炉燃气采暖供水系统进行综合检测为例陈述本发明的应用：

为了全面检测壁挂炉燃气采暖供水系统，检测燃气、热水、采暖综合检测系统设有三个温度采集装置、三个压力采集装置、三个流量采集装置，利用套接管路跟壁挂炉的的水路和气路进行连接，然后在循环水路、循环采暖回路均设置温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置；设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置，对应地控制检测对象的水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、工作电源的电压电流调节和通断；信号采集控制器将温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置分别采集到的参数信号（参数信号为电流模拟信号）先进行滤波后进行电流-电压的转换，然后将转换后的电压信号通过并口传给信号采集卡，信号采集卡接收上述电压信号并转成数字信号，进行包括运行性能分析、故障判别、记录参数的处理，并将分析结果、故障判别结果、实时参数显示在显示屏上；另外，综合检测软件将收集到的实时参数与预设控制值对比，如发现有实时参数有超过对应的预设控制值，则停止检测对象的对应工作，例如，当检测的循环回路温度大于预设定数值时，信号采集卡立刻关闭壁挂炉燃气采暖供水系统的气阀，停止燃气燃烧和降温，防止检测对象过热而烧坏；另外，信号采集卡将所采集到的温度参数、压力参数、流量参数按照保存频率进行选择性保存。

与现有技术相比，本发明具有以下显著特点：

1、软硬件核心技术全部自主研发

本系统的核心部件，包括综合检测软件、信号采集卡、信号采集装置等软硬件全部自主研发而成，具有独立的核心技术；

2、长时间在线连续检测

用户通过在安装在工控机内的综合检测软件对采集传感装置进行设置工作参数，进行长时间不间断全自动检测，并记录运行过程各种检测参数。

3、检测功能齐全

本发明检测功能齐全，可以对检测对象的温度、压力、流量等参数进行检测。

4、智能化程度高

本系统允许用户设置传感采集装置的工作参数及参数的保存频率，本系统就可以按照工作参数自动进行全自动检测和按照预设保存频率进行保存参数。

5、检测精度高

本发明不但符合国家标准CJ/T228-2006，而且符合欧洲标准EN483和EN625。

检测的主要参数精度如下表所示：

6、适应性好

本发明适用于各种燃气、热水、采暖家电产品的温度、压力、流量等检测，包括单独水路检测、单独温度检测、单独压力检测及综合检测，适应性好，配备各种线路接头，方便连接不同类型的待检测线路。

7、兼容性强

本发明适用于各种型号的热水器、壁挂炉、采暖炉等产品的检测，各种管路和待测线路通过接头跟检测系统的传感采集装置相连接，兼容各种类型的机子。

8、使用灵活

本系统安装一检测机柜上，检测机柜底部装有地步滑轮，检测机柜可以自由方便移动，无需固定场所和位置，使得本系统灵活使用。

9、操作使用方便

综合检测软件操作简单，全部使用图形化操作控制；采集信号界面人性化，直观易懂。采集参数设置简单明了，可以保存为工艺文件，供下次直接打开使用。

10、信息数据库存储

所有待检测对象的检测信号都可进行保存，并且随时可以为用户查询，及结合打印机进行打印。

本发明不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本发明揭露的范围。

Claims (8)

1.一种燃气、热水、采暖综合检测系统，其特征在于其包括：温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置、信号采集控制器、信号采集卡、显示屏、工控机；温度传感采集装置、压力传感采集装置、流量传感采集装置的输出端与信号采集控制器的输入端连接，信号采集控制器通过并口与插在工控机的ISA槽上的信号采集卡连接，工控机读取信号采集卡的数据并且进行综合处理，将结果显示在显示屏。

2.根据权利要求1所述的燃气、热水、采暖综合检测系统，其特征在于，还包括与工控机ISA槽连接的处理控制卡，处理控制卡连有继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块连接多个开关装置。

3.根据权利要求2所述的燃气、热水、采暖综合检测系统，其特征在于，所述三个开关装置具体为水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置，该三个开关分别对应地控制水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、相关开关工作电源的电压电流调节和通断。

4.利用权利要求1至3任意一项所述的一种燃气、热水、采暖综合检测系统对检测对象进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）、设置温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置分别对应采集检测对象的多路温度参数、压力参数、流量参数；

步骤（2）、信号采集控制器接收温度采集装置、压力采集装置、流量采集装置采集的参数信号，并转成电压信号，将电压信号通过并口传给信号采集卡；

步骤（3）、信号采集卡接收信号采集控制器传输的所述电压信号，进行由模拟信号变成数字信号的转换；

步骤（4）、工控机从信号采集卡上读取上述参数，并进行包括运行性能分析、故障判别的综合处理，并将数据分析结果、故障判别结果、参数值传给显示装置，由显示装置进行实时显示。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

步骤（3）还包括：用户在工控机中设置控制信号采集卡的控制命令并传给信号采集卡，信号采集卡根据控制命令有选择地接收信号采集控制器传输过来的所述电压信号。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤（5）、设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置分别对应地控制检测对象的水路流量大小的调节和通断、气路流量大小的调节和通断、相关开关工作电源的电压电流调节和通断；

步骤（6）、在工控机中预设控制值，工控机中将读取到的参数与预设控制值对比，若检测对象参数超过对应的预设控制值，则发出相应的控制指令给处理控制卡，处理控制卡将控制指进行由数字信号变成模拟信号的转换并给到继电器控制阵列模块，继电器控制阵列模块根据转换后的控制指令控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的工作。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤（7）、通过在工控机中设置水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置的控制指令，控制指令由插在工控机的ISA槽上的处理控制卡经过由数字信号变成模拟信号的转换后，通过继电器控制阵列模块进行控制水路控制开关装置、气路控制开关装置、安全控制开关装置。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤（3’）、在工控机中设置参数的保存频率工控机根据保存频率将上述所采集到的温度参数、压力参数、流量参数进行选择性保存。

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