CN104307277A - 散货码头智能化雾化抑尘系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种散货码头智能化雾化抑尘系统，该系统包括相互电连接的STM32高性能ARM处理器、多个抑尘射雾器、风速仪、STM32高性能ARM处理器、光电隔离设备、存储模块、wifi模块、策略控制指令；所述风速仪作为传感器连接于每个抑尘射雾器的顶端，光电隔离设备连接在STM32高性能ARM处理器的并行口中实现数据的传输，并将多个抑尘射雾器的运行状态采集到所述系统并存储在与STM32处理器右端口相连接的存储模块中，所述wifi模块连接在光电隔离设备的上端，并将传输数据到局域网的数据中心服务器中。本发明的效果是通过网络远程集中控制抑尘射雾器的启停、旋转角度、摆动角度。实施自动的开启、抑尘操作。节约大量的人力物力成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种散货码头智能化雾化抑尘系统。
背景技术
当前，使用射雾器进行抑尘是多数进行煤炭作业散货码头的首选。射雾器由风机、筒体、喷雾装置、旋转机构、俯仰机构、控制系统等组成。风机为射雾器提供具有一定速度的气流，喷嘴将水转化为水雾喷出，在气流的带动下，送至需要除尘的地方。抑尘射雾器与原有喷枪等喷淋抑尘设备相比在以下方面具有优势：一是射雾器采用雾化抑尘，在湿式除尘技术中，抑尘水的雾化程度越高，水雾直径与尘埃直径越接近，其吸附、过滤、凝结尘埃的机率就越大，为此采用射雾器抑尘效果相对较为理想；二是因为采用了风力而不是水压作为抑尘水输送的主要动力，射雾器对抑尘水流量、压力要求明显降低。在抑尘面积相当的情况下，传统的中型喷枪出口压力6-7巴，每小时耗水量30吨以上。而射雾器供水出口压力2-3巴即可将形成雾化，小时耗水量仅为2-4吨，抑尘水用量和成本明显低于传统设备。
虽然在抑尘效果、经济性方面，抑尘射雾器相较传统设备具备明显的优势，但是在实际使用过程中仍然存在一些问题影响了其抑尘作业的效果。一是抑尘水雾因为颗粒较小，质量较小，其惯性不足以维持初速度，水雾受外界风速干扰较大，影响了抑尘效果；二是抑尘作业中，多采用固定式射雾器为主、移动式射雾器补充的方式。固定式射雾器数量多、分布广，为操作人员的日常使用管理带来了困难。在以上两个因素的影响下，一旦扬尘控制点变更、风速变换时，为了保证抑尘效果，往往需要操作人员依据经验和现场实际，对射雾器角度进行反复调整，其反应速度、抑尘效果均难以保证，同 时操作人员劳动强度居高不下。
发明内容
针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种散货码头智能化雾化抑尘系统，以利于解决对射雾器抑尘控制耗费大量人力的问题，实现射雾器的远程集中控制。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种散货码头智能化雾化抑尘系统，该系统的控制硬件设在配电箱中，并通过公司现有无线局域网络的图形界面控制平台发送策略控制指令对每台抑尘射雾器进行远程集中控制，其中：该系统包括相互电连接的STM32高性能ARM处理器、多个抑尘射雾器、风速仪、STM32高性能ARM处理器、光电隔离设备、存储模块、wifi模块、策略控制指令；所述风速仪作为传感器连接于每个抑尘射雾器的顶端，光电隔离设备连接在STM32高性能ARM处理器的并行口中实现数据的传输，并将多个抑尘射雾器的运行状态采集到所述系统并存储在与STM32处理器右端口相连接的存储模块中，所述wifi模块连接在光电隔离设备的上端，并将存储模块中的数据传输到局域网的数据中心服务器中，位于无线局域网络的图形界面控制平台的策略控制指令发送指令到STM32高性能ARM处理器。
所述抑尘射雾器的运行状态包括有抑尘射雾器的风机启动、停止；抑尘射雾器喷雾的启动、停止；抑尘射雾器的摆动方向，通过所述无线局域网络的图形界面控制平台策略控制指令下达命令，远程集中控制抑尘射雾器的启停、摆动角度和方向从而实现抑尘。
本发明的效果是通过网络远程集中控制抑尘射雾器的启停、旋转角度、摆动角度。系统以风速仪作为传感器，感知现场的风速和风向，依据操作员提前制定好控制策略，实施自动的开启、抑尘操作。节约大量的人力物力成本。预计效益＝喷淋设备节约水费+洒水车码头抑尘节约水费+人力清扫节 约成本-设备年投入＝42.8+8.4+60-9＝102.2万元。
喷淋设备年节约水费＝(25吨/天×365天)/30％×70％×20.1元/吨＝42.8万元；
洒水车码头抑尘节约水费＝8车/天×16吨/车×365天×1.8元/吨＝8.4万元；
节约清扫人力成本＝5万元人×12人＝60万；
设备年投入＝90/10＝9万元。
附图说明
图1是本发明的散货码头智能化雾化抑尘系统网络控制平台；
图2是本发明的散货码头智能化雾化抑尘系统控制器硬件原理框图；
图3-1、3-2、3-3是本发明的雾化抑尘系统射雾器喷射角度受风力影响补偿图。
1、抑尘射雾器 2、风速仪 3、STM32高性能ARM处理器
4、光电隔离设备 5、存储模块 6、wifi模块 7、策略控制指令
具体实施方式
结合附图对本发明的散货码头智能化雾化抑尘系统结构加以说明。
本发明的散货码头智能化雾化抑尘系统，该系统的控制硬件设在配电箱中，并通过公司现有无线局域网络的图形界面控制平台发送策略控制指令对每台抑尘射雾器进行远程集中控制，该系统包括相互电连接的STM32高性能ARM处理器3、多个抑尘射雾器1、风速仪2、STM32高性能ARM处理器3、光电隔离设备4、存储模块5、wifi模块6、策略控制指令7；所述风速仪2作为传感器可以感知现场的风速和方向连接于每个抑尘射雾器1的顶端，光电隔离设备4连接在STM32高性能ARM处理器3的并行口中实现数据的传输，并将多个抑尘射雾器1的运行状态采集到所述系统并存储在与STM32处理器3右端口相连接的存储模块5中，所述wifi模块6连接在光电隔离设备 4的上端，并将存储模块中的数据传输到局域网的数据中心服务器中，位于无线局域网络的图形界面控制平台的策略控制指令7发送指令到STM32高性能ARM处理器3。
所述抑尘射雾器1的运行状态包括有抑尘射雾器1的风机启动、停止；抑尘射雾器1喷雾的启动、停止；抑尘射雾器1的摆动方向，通过所述无线局域网络的图形界面控制平台策略控制指令7下达命令，远程集中控制抑尘射雾器1的启停、摆动角度和方向从而实现抑尘。
如图1、2所示，本发明的散货码头智能化雾化抑尘系统是通过远程网络平台和终端硬件结合实现。
该系统功能是这样实现的：
射雾器的远程集中控制
利用现有无线局域网络对各台抑尘射雾器1进行远程集中的控制，包括抑尘射雾器1的启停、旋转角度、摆动角度。
带有抑尘策略的自动化控制
系统以风速仪作为传感器，感知现场的风速和风向，依据操作员提前制定好控制策略，实施自动的开启、抑尘操作。
状态监测
图形界面实时反馈抑尘射雾器1当前码头风速、喷射回传角度、电能消耗、用水量，便于使用、管理人员了解设备使用情况。
统计功能
对设备使用时间、用水量、历史风力等信息进行统计，为优化控制策略提供参考。
在码头南侧防风网、西侧新增远程射雾器5部，在码头实现抑尘射雾器1抑尘全覆盖。该型射雾器架设在高越10米的钢结构塔架上，采用22千瓦大功率风机，送风距离在40米以上。同时具备俯仰、回转机构，可实现角 度为70°的俯仰动作和360°水平回传动作，保证了雾化抑尘范围满足现场使用要求。
要实现抑尘射雾器1的远程控制首要的是对通讯网络进行搭建，公司在作业现场建设AP(Access Point)8个，该AP设备具备250米网络拓展范围，实现了无线网络的全面覆盖，为实现抑尘射雾器1的远程控制提供了数据通道。
实时数据驱动的动画监控界面
控制系统采用“实时数据驱动”的动画作为主界面，该界面中体现出的设备状态包括：1、设备网络的联通状态；2、设备运行状态。风机是否开启、水路电磁阀是否吸合；3、抑尘射雾器1的当前的回转角度；4、码头风速仪数据等。以上状态都能够通过动画界面进行实时地显示，方便操作人员直观地了解现场风速仪2。
单机与成组远程控制功能
需要对抑尘射雾器1进行控制时，操作人员可以选择两种控制方式，即单机控制和组合控制，便于操作人员准确高效地将控制指令发送到前端抑尘射雾器1。在实际操作中，操作人员只需点击界面中“组合操作”或者点击想要控制的抑尘射雾器1，在弹出的对话框中进行选择操作即可，可以被选择的指令有：1、风机启停；2、水雾启停；3、抑尘射雾器1方向及摆动角度选择；4、是否启用策略控制等等。
策略控制
为提升抑尘效果，系统增加了策略控制功能，即：当选择“策略控制”之后，系统自动地根据抑尘目标、现场风速仪2回传的风力大小按照操作人员先前设定好的策略进行自主的姿态调整。如果策略制定是得当的，这种方式总是能够根据现场的实际情况，改变抑尘射雾器1的工作角度，在进一步提升抑尘效果的，大大降低了操作人员因为风向变化而需要不断对射雾器姿 态进行调整的劳动强度。
如图3-1所示为无风状态下，射雾器喷射方向与目的方向一致。图3-2为受风速影响下，射雾器喷射角度发生偏差、图3-3所示为角度补偿后，射雾器喷射方向与目的方向重新一致。其中a为实际速度，b为风速，c为射雾器速度，α为角度偏差，β为补偿角。当环境风力属于微风级别时，抑尘射雾器1喷射方向能够与目的地方向保持一致，喷射角度较好。当风力较大时，抑尘射雾器1水雾运行速度与风速发生矢量叠加，导致抑尘射雾器1水雾喷射方向与目的方向存在α角度偏差，使得水雾不能够按照要求达到抑尘位置，影响了抑尘效果。如果在考虑到风速影响的情况下，采用策略抑尘方式，对抑尘射雾器1喷射角度进行一定的调整，提前对风速造成的偏角进行补偿，补偿角β，可以使抑尘射雾器1水雾速度与风速叠加后，保证水雾向目的角度喷射，达到提升抑尘效果的目的。
补偿角β的大小可以依据余弦定理进行计算：
计算中首先由抑尘射雾器1喷射速度和风速以及其夹角求出实际速度大小a(1)，随后通过式(2)求出需要补偿的角度大小β(3)。当不同抑尘方向的角度计算完毕后，可以在系统中将补偿角度大小进行录入，如表1所示：
表1抑尘射雾器控制策略制定
在实际操作中，如果需要进行策略控制，仅需在抑尘射雾器1弹出控制界面中选中“策略控制”即可。
在对港口环境友好水平要求与日俱增的今天，各种环保、降尘的手段层出不穷。要实现建设生态港口、共享碧海蓝天，就要求港口科技工作者，对这些手段科学地加以利用。
在当前，智能化港口建设过程中，其主要推动力是自动化、计算机及网络技术的高速发展，在这个背景下，亟需港口设备管理人员，打破传统思维，通过不断学习与开发，乘互联网飞速发展之势而上，开创港口设备管理的新局面。
Claims (2)
1.一种散货码头智能雾化抑尘系统，该系统的控制硬件设在配电箱中，并通过公司现有无线局域网络的图形界面控制平台发送策略控制指令对每台抑尘射雾器进行远程集中控制，其特征是：该系统包括相互电连接的STM32高性能ARM处理器(3)、多个抑尘射雾器(1)、风速仪(2)、STM32高性能ARM处理器(3)、光电隔离设备(4)、存储模块(5)、wifi模块(6)、策略控制指令(7)；所述风速仪(2)作为传感器连接于每个抑尘射雾器(1)的顶端，光电隔离设备(4)连接在STM32高性能ARM处理器(3)的并行口中实现数据的传输，并将多个抑尘射雾器(1)的运行状态采集到所述系统并存储在与STM32处理器(3)右端口相连接的存储模块(5)中，所述wifi模块(6)连接在光电隔离设备(4)的上端，并将存储模块(5)中的数据传输到局域网的数据中心服务器中，位于无线局域网络的图形界面控制平台的策略控制指令(7)发送指令到STM32高性能ARM处理器(3)。
2.根据权利要求1所述的散货码头智能雾化抑尘系统，其特征是：所述抑尘射雾器(1)的运行状态包括有抑尘射雾器(1)的风机启动、停止；抑尘射雾器(1)喷雾的启动、停止；抑尘射雾器(1)的摆动方向，通过所述无线局域网络的图形界面控制平台策略控制指令(7)下达命令，远程集中控制抑尘射雾器(1)的启停、摆动角度和方向从而实现抑尘。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109569144A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 招金矿业股份有限公司蚕庄金矿 | 一种尾矿库喷淋系统 |
| CN109779845A (zh) * | 2017-11-15 | 2019-05-21 | 观为监测技术无锡股份有限公司 | 风力发电机组信号采集电路 |
| CN112327387A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-02-05 | 西北工业大学 | 基于多旋翼无人机的大气污染物随风监测系统及监测方法 |
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2014
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |