CN103335300A - 无线传感器网络锅炉监控系统 - Google Patents

Abstract

无线传感器网络锅炉监控系统，涉及一种锅炉监控系统，锅炉设在锅炉底座上，锅炉水箱的顶部面向外部安装有排气管，排气管上安装排气电磁阀，排气电磁阀外罩有控制盒A，控制盒A内部装有无线控制电路板，通过控制线与排气电磁阀连接，锅炉水箱的顶部面向外部安装有安全管，安全管上安装压力安全阀；在锅炉水箱的顶部面向外部安装有钢管，钢管上安装控制盒B，控制盒B内部装有压力传感器控制无线模块电路，并将上口焊封；锅炉水箱顶部安装有连接管，连接到储水箱支架上的储水箱。本发明利用温度、液位、压力、红外传感器及无线通信网络监控整个锅炉的炉膛及锅炉水箱，并将数据实时发送到主控箱进行分析，对锅炉进行实时监控，提升安全生产系数。

Description

无线传感器网络锅炉监控系统

技术领域

本发明涉及一种锅炉监控系统，特别是涉及一种无线传感器网络锅炉监控系统。

背景技术

锅炉是人们生产生活中常见的设备，而每年由于锅炉问题导致的各种安全事故屡见不鲜。锅炉在对用户提供供水过程中，存在由于水的消耗会导致锅炉水箱中水会减少；锅炉长期连续工作过程中容易存在锅炉水箱内压力升高；以及锅炉炉膛内燃料的增加或减少导致锅炉水箱水温的变化带来的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络锅炉监控系统，该系统是一种基于无线传感器网络的锅炉炉膛及锅炉水箱监控系统。利用温度、液位、压力、红外传感器及无线通信网络监控整个锅炉的炉膛及锅炉水箱，并将数据实时发送到主控箱进行分析，对锅炉进行实时监控，提升安全生产系数。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

无线传感器网络锅炉监控系统，所述系统包括有锅炉水箱、锅炉炉膛、无线主控箱、排气电磁阀、进水电磁阀、控制盒A、控制盒B、连通管、控制盒C、连通水位观察管、控制盒D、控制盒E、控制盒F、储水箱；锅炉设在锅炉底座上，锅炉水箱的顶部面向外部安装有排气管，排气管上安装排气电磁阀，排气电磁阀外罩有控制盒A，控制盒A内部装有无线控制电路板，通过控制线与排气电磁阀连接，锅炉水箱的顶部面向外部安装有安全管，安全管上安装压力安全阀；在锅炉水箱的顶部面向外部安装有钢管，钢管上安装控制盒B，控制盒B内部装有压力传感器控制无线模块电路，并将上口焊封；锅炉水箱顶部安装有连接管，连接到储水箱支架上的储水箱。

所述的无线传感器网络锅炉监控系统，所述锅炉水箱顶部连接管上安装进水电磁阀，进水电磁阀上罩有控制盒C，控制盒C内部装有无线控制电路板，通过控制线与进水电磁阀连接，储水箱底部的位置高于锅炉水箱顶部。

所述的无线传感器网络锅炉监控系统，所述锅炉水箱外壁一侧最高上液位位置和最低下液位位置向外安装两个连通管，两个连通管成上下排列，两个连通管与水位观察管相连。

所述的无线传感器网络锅炉监控系统，所述最高上液位位置与控制盒D相连，控制盒D内部装有上液位传感器无线模块电路板，最低下液位位置与控制盒E相连，控制盒E内部装有下液位及温度传感器无线模块电路板。

所述的无线传感器网络锅炉监控系统，所述锅炉炉膛边安装控制盒F支架，支架上安装控制盒F，控制盒F内部装有红外测温传感器无线模块电路板。

所述的无线传感器网络锅炉监控系统，所述控制箱A、控制箱B、控制箱C、控制箱D、控制箱E、控制箱F采集到的信号分别通过无线传送给无线主控箱，无线主控箱面板上设有显示屏、手动开关和扬声器。

本发明的优点与效果是：

本发明利用温度、液位、压力、红外传感器及无线通信网络监控整个锅炉的炉膛及锅炉水箱，并将数据实时发送到主控箱进行分析，对锅炉进行实时监控，提升安全生产系数。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为无线传感器网络的无线模块结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

图中部件标号为：1为控制盒A；2为排气管；3为排气电磁阀；4为安全管；5为压力安全阀；6为控制盒B；7为锅炉水箱；8为锅炉炉膛；9为连接管；10为连通管；11为控制盒C；12为进水电磁阀；13为水位观察管；14为控制盒D；15为控制盒E；16为储水箱；17为锅炉底座；18为控制盒F支架；19控制盒F；20为储水箱支架；21为无线主控箱；22为控制盒A无线手动开关；23为显示屏；24为控制盒C无线手动开关；25为扬声器。

本发明一种基于无线传感器网络的锅炉监控系统，包括锅炉水箱、锅炉炉膛、无线主控箱、排气电磁阀、进水电磁阀、控制盒A、控制盒B、连通管、控制盒C、连通水位观察管、控制盒D、控制盒E、控制盒F、储水箱。锅炉坐在锅炉底座上。在锅炉水箱的顶部面向外部安装一根排气管，排气管上安装排气电磁阀，排气电磁阀外罩有控制盒A，控制盒A内部装有无线控制电路板，通过两根控制线与排气电磁阀连接，控制排气电磁阀开关；在锅炉水箱的顶部面向外部安装一根安全管，安全管上安装压力安全阀；在锅炉水箱的顶部面向外部安装一根钢管，钢管上安装控制盒B，控制盒B内部装有压力传感器控制无线模块电路，并将上口焊封。再在锅炉水箱顶部安装一个连接管，连接到储水箱支架上的储水箱。连接管上安装进水电磁阀，进水电磁阀上罩有控制盒C，控制盒C内部装有无线控制电路板，通过两根控制线与进水电磁阀连接，控制进水电磁阀开关，储水箱底部的位置高于锅炉水箱顶部。透过锅炉水箱外壁一侧最高上液位位置和最低下液位位置向外安装两个连通管，两个连通管成上下排列，两个连通管与水位观察管相连。最高上液位位置与控制盒D相连，控制盒D内部装有上液位传感器无线模块电路板，最低下液位位置与控制盒E相连，控制盒E内部装有下液位及温度传感器无线模块电路板。锅炉炉膛边安装控制盒F支架，支架上安装控制盒F，控制盒F内部装有红外测温传感器无线模块电路板。控制箱A、控制箱B、控制箱C、控制箱D、控制箱E、控制箱F采集到的信号分别通过无线传送给无线主控箱，无线主控箱面板上设有显示屏、手动开关和扬声器。

本发明的工作原理是：锅炉水箱一侧炉壁上通过连通管连接控制盒D内部装有有上液位和控制盒E内部装有下液位传感器，下液位传感器测量水位的最低点，上液位传感器测量水位的最高点。锅炉工作时，下液位传感器检测到水位过低，给无线主控箱发送无线信号，主控箱发送无线信号给控制盒A内部的排气电磁阀控制无线模块和控制盒C内部的进水电磁阀控制无线模块打开排气电磁阀和进水电磁阀，使储水箱中的水注入到锅炉水箱中。随着液面上升，水的位置到达上液位传感器位置，上液位传感器发送无线信号给无线主控箱，无线主控箱发送无线信号给控制盒A内部的排气电磁阀控制无线模块和控制盒C内部的进水电磁阀控制无线模块关闭排气电磁阀和进水电磁阀。锅炉炉膛对锅炉水箱的加热，下液位处控制盒E内部的温度无线模块对锅炉水箱中的水温进行监测，保证水温在规定的范围内。控制盒F内部的红外测温传感器无线模块对锅炉炉膛中的温度进行监测，保证炉膛内温度保持在能提供规定水温的范围。随着对用户提供用水，水量的损耗，锅炉水箱中的水位会下降，，当水位下降到控制盒E内部的下液位传感器监测点，又回到原始注水状态。工作人员可以通过水位观察管观察当前水位情况，可以通过控制盒A无线手动开关和控制盒C无线手动开关进行人工注水。如果在用户使用水的过程中违规排水或用水管道泄漏，导致锅炉水箱中的水下降过快，无线主控箱通过数据对比发现此现象，会通过显示屏显示错误提示，并通过扬声器发出报警声音，提示工作人员。如果提供用户用水管到发生堵塞现象，锅炉水箱中的水温度及压力持续上升，控制盒B内部的压力传感器控制模块和控制盒E内部的温度传感器模块会通过无线方式发送给无线主控箱压力及温度值，达到报警值时，主控箱通过显示屏显示错误提示，并通过扬声器报警，同时无线主控箱发出无线信号给控制盒A内部的排气电磁阀控制无线模块和控制盒C内部的进水电磁阀控制无线模块打开排气电磁阀和进水电磁阀，排气并进水，防止锅炉爆炸；若压力过大，压力安全阀会自动爆开排气，防止爆炸。如果控制盒F内部的红外测温传感器无线模块监测到锅炉炉膛中的温度过高或灭火，通过无线信号发送给无线主控箱，无线主控箱通过显示屏显示错误提示，并通过扬声器报警。如果控制盒A内部的排气电磁阀控制无线模块、控制盒B内部的压力传感器控制无线模块、控制盒C内部的进水电磁阀控制无线模块、控制盒D内部的上液位传感器无线模块、控制盒E内部的下液位及温度传感器无线模块、控制盒F内部的红外测温传感器无线模块中任意一个或几个超过规定时间不给无线主控箱发送无线信号报告当前正常或非正常情况，无线主控箱通过显示屏显示错误提示，并通过扬声器报警。

实施例：

图1，一种基于无线传感器网络的锅炉监控系统，包括锅炉水箱7、锅炉炉膛8、无线主控箱15、排气电磁阀3、进水电磁阀12、控制盒A1、控制盒B6、连通管10、控制盒C11、连通水位观察管13、控制盒D14、控制盒E15、控制盒F19、储水箱16。锅炉坐在锅炉底座17上。在锅炉水箱7的顶部面向外部安装一根排气管2，排气管2上安装排气电磁阀3，排气电磁阀3外罩有控制盒A1，控制盒A1内部装有无线控制电路板，通过两根控制线与排气电磁阀3连接，控制排气电磁阀2开关；在锅炉水箱7的顶部面向外部安装一根安全管4，安全管4上安装压力安全阀5；在锅炉水箱7的顶部面向外部安装一根钢管，钢管上安装控制盒B6，控制盒B6内部装有压力传感器控制无线模块电路，并将上口焊封。再在锅炉水箱7顶部安装一个连接管9，连接到储水箱支架20上的储水箱16。连接管9上安装进水电磁阀12，进水电磁阀12上罩有控制盒C11，控制盒C11内部装有无线控制电路板，通过两根控制线与进水电磁阀12连接，控制进水电磁阀12开关，储水箱16底部的位置高于锅炉水箱7顶部。透过锅炉水箱7外壁一侧最高上液位位置和最低下液位位置向外安装两个连通管10，两个连通管10成上下排列，两个连通管10与水位观察管13相连。最高上液位位置与控制盒D14相连，控制盒D14内部装有上液位传感器无线模块电路板，最低下液位位置与控制盒E15相连，控制盒E15内部装有下液位及温度传感器无线模块电路板。锅炉炉膛7边安装控制盒F支架18，支架18上安装控制盒F19，控制盒F19内部装有红外测温传感器无线模块电路板。控制箱A1、控制箱B6、控制箱C11、控制箱D14、控制箱E15、控制箱F19采集到的信号分别通过无线传送给无线主控箱21，无线主控箱21面板上设有显示屏23、手动开关22/24和扬声器25。

图2表示本发明的实施例的无线传感器网络的无线模块结构框图。监控系统由无线主控箱15模块、控制盒A1中排气电磁阀控制器无线模块、控制盒B6中压力传感器无线模块、控制盒C11中进水电磁阀控制器无线模块、控制盒D14中上液位传感器无线模块、控制盒E15中下液位及温度传感器无线模块、控制盒F19中红外测温传感器无线模块组成，其中无线模块由传感器单元、CC2530微控制器与射频通信单元组成。监控系统至少包含一主控模块以及若干无线模块。无线模块类型包括温度传感器、液位传感器、压力传感器、电磁阀控制器，数量和类型的选取可依据具体应用定制。

无线主控箱为监控系统提供人机接口：显示屏能够显示各传感器模块数据和电磁阀控制器的状态信息；通过扬声器提示报警信息；通过手动开关设置监控系统的相关参数；通过射频无线信道与其他模块通信。

本实施例中各无线模块的具体指标为：无线传感器模块由传感器单元、微控制器和射频通信单元、电源组成。微控制器为CC2530F256，是用于2.4 GHz射频通信的一个片上系统解决方案。CC2530F256结合了RF收发器，业界标准的增强型8051 CPU，具有系统内可编程的256KB闪存，8 KB RAM，具有8路输入和可配置分辨率的12位ADC。传感器模块包括各种类型的传感器和电平转换电路单元。本发明的无线传感器模块包括温度、液位、压力传感器，负责感应锅炉工作环境信息，将之转换成电平信号输出，供微控制器采集。传感器模块采集到具体的传感器数据后，先进行本地判断：如果温度或压力超过设定的安全阈值则立即采取处理程序，并发送数据和报警信息到主控模块，主控模块接收并显示；如果传感器数据处于安全数值范围，则将采集到的数据发送给主控模块，实时接收主控模块发来的控制信息并采取相应的控制器操作。

Claims (6)

1.无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述系统包括有锅炉水箱、锅炉炉膛、无线主控箱、排气电磁阀、进水电磁阀、控制盒A、控制盒B、连通管、控制盒C、连通水位观察管、控制盒D、控制盒E、控制盒F、储水箱；锅炉设在锅炉底座上，锅炉水箱的顶部面向外部安装有排气管，排气管上安装排气电磁阀，排气电磁阀外罩有控制盒A，控制盒A内部装有无线控制电路板，通过控制线与排气电磁阀连接，锅炉水箱的顶部面向外部安装有安全管，安全管上安装压力安全阀；在锅炉水箱的顶部面向外部安装有钢管，钢管上安装控制盒B，控制盒B内部装有压力传感器控制无线模块电路，并将上口焊封；锅炉水箱顶部安装有连接管，连接到储水箱支架上的储水箱。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述锅炉水箱顶部连接管上安装进水电磁阀，进水电磁阀上罩有控制盒C，控制盒C内部装有无线控制电路板，通过控制线与进水电磁阀连接，储水箱底部的位置高于锅炉水箱顶部。

3.根据权利要求1所述的无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述锅炉水箱外壁一侧最高上液位位置和最低下液位位置向外安装两个连通管，两个连通管成上下排列，两个连通管与水位观察管相连。

4.根据权利要求3所述的无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述最高上液位位置与控制盒D相连，控制盒D内部装有上液位传感器无线模块电路板，最低下液位位置与控制盒E相连，控制盒E内部装有下液位及温度传感器无线模块电路板。

5.根据权利要求1所述的无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述锅炉炉膛边安装控制盒F支架，支架上安装控制盒F，控制盒F内部装有红外测温传感器无线模块电路板。

6.根据权利要求1所述的无线传感器网络锅炉监控系统，其特征在于，所述控制箱A、控制箱B、控制箱C、控制箱D、控制箱E、控制箱F采集到的信号分别通过无线传送给无线主控箱，无线主控箱面板上设有显示屏、手动开关和扬声器。

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