CN104535375B - 烟气在线监测系统的烟气采样混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明为了提高烟气在线监测系统对烟气监测的判断准确度，提供了一种烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，该烟气在线监测系统包括：远程服务器和多个监测装置，其特征在于，所述监测装置包括位于排风口的主监测装置和远离排风口的从监测装置，所述远程服务器采集所述监测装置传输的环境污染监测信息，所述主监测装置包括烟气传感器和数据传输单元，所述从监测装置包括视频采集装置、图像处理装置、数据传输单元以及存储装置。本发明通过主监测装置启动从监控装置并根据从监控装置的反馈信息确定是否为误判，大大提升了在线监测系统的准确度。

Description

烟气在线监测系统的烟气采样混合装置

技术领域

本发明涉及烟气污染监控领域，更具体地，涉及一种用于环境污染监测的在线监控系统。

背景技术

在钢铁、电力、有色冶金、石化、化工、采矿选煤等工业领域中，常遇到多路性质不同的烟气参数的混合过程。由于烟气参数的来源不同，因此其温度、压力、含尘量、流量、流速、烟气成分等指标往往差异很大，为确保净化处理、富集回收或循环再利用等后续工艺的顺行，在输送过程中常常需要混合均质。

从专利申请号CN200910051731.8、专利公开号CN101298962(烧结过程余热资源分级回收方法)、专利公开号CN101024143(烧结烟气循环富集脱硫方法)以及专利公开号CN101829481(低能耗烧结烟气氮氧化物减排系统及方法)等相关专利所涉及的工艺过程，可知烟气混合过程、速度和效果对后续循环烧结工艺顺行、烟气成分均质和余热高效利用十分重要，在上述专利中，烟气混合过程都比较简单，仅为三通烟道的直接混合。由于烟气压力、流量、成分等的不同，烟道及其弯头空间有限，在烟气混合过程中存在气流折冲涡旋、烟道磨损和积灰、混合程度较差等问题，甚至会发生气流倒吸，导致烟气输送风机振动加剧、失速不稳等工况事故。

关于烟气混合器，已公开的报道多集中于烟气分析仪的前端烟气预处理，其目的在于抽取各种微量烟气后，进行混合、过滤和除水等操作，以保证待分析样气成分、压力、流速的均匀性。比如，专利公开号CN201212867Y公开的烟气可控混合装置解决了进气流量不均和不可控的难题，是对常规烟气分析仪抽气混合装置的改进；专利申请号CN201110217370.7公开了一种烟气过滤、除湿、混合的装置，其特征在于装置分成除湿腔和中间腔，二者之间设置集水隔板，旨在为烟气分析测量系统提供干净烟气；专利申请号CN200710131612.4公开了一种改良的烟气混合过滤装置，其特征在于混合室内设置有过滤网格，可以去除大部分烟尘颗粒；CN200720178891.5公开了一种混合型卷烟烟气气溶胶检测样品气的制备系统，包括吸烟机、限流孔、三通阀和排废装置，目的仍是烟气的混合预处理。

然而，现有的烟气在线监测系统在实际工作中，烟气排放口受到风力的吹动而经常使烟气监测系统发生误判问题。更重要的是，由于监测源排出的气体的速度很可能不同，在速度存在较大差异的时候，现有的烟气在线监测系统都没有进行有效的混合处理，从而对烟气传感器的检测产生了阻碍，导致监测结果不准确甚至不正确。

发明内容

本发明为了提高烟气在线监测系统对烟气监测的判断准确度，提供了一种烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，该烟气在线监测系统包括：远程服务器和多个监测装置，其特征在于，所述监测装置包括位于排风口的主监测装置和远离排风口的从监测装置，所述远程服务器采集所述监测装置传输的环境污染监测信息，所述主监测装置包括烟气传感器和数据传输单元，所述从监测装置包括视频采集装置、图像处理装置、数据传输单元以及存储装置，当所述烟气传感器监测到烟气时，主监测装置启动从监测装置，所述视频采集装置采集图像信息，所述图像处理装置处理所述图像信息，且所述烟气传感器根据处理结果确定是否停止启动工作，所述烟气采样混合装置位于所述主监测装置的烟气传感器的进气方向的前部，且所述烟气采样混合装置包括进气段、中间段和排气段，进气段包括多个进气管道，每个进气管道分别通入不同来源的烟雾或气体，且每个进气管道内均具有烟气流速检测装置，进气段的各个进气管道与中间段之间均具有抽风扇和驱动抽风扇的电机，各个电机的驱动电流取决于与其直接连通的进气管道的烟气流速，所述中间段包括多个串联的中间腔，各个中间腔中均包括多个位于不同位置的风扇，且各个中间腔之内的风扇的转速相同而各个中间腔之间的风扇的转速不同，各个中间腔之间通过中间段管道连接，所述排气段的形状为喇叭状，且喇叭状的入口连接所述中间段的出口。

进一步地，所述中间段的4个中间腔的体积沿着从进气段到排气段的方向逐渐变小。

进一步地，所述中间段的4个中间腔内的风扇的扇叶尺寸随着中间腔的变小而变小。

进一步地，所述进气段的多个进气管道的入口均包括电磁阀，该电磁阀控制该进气管道的入口的大小，且进气管道的打开程度受到该电磁阀所在的进气管道的烟气流速信号的控制。

进一步地，所述监测装置的烟气传感器包括二氧化硫传感器、二噁英传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氨气传感器以及硫化氢传感器中的至少一种。

进一步地，所述从监测装置的视频采集装置为摄像头。

进一步地，所述从监测装置已经通过数据传输单元向远程服务器发送了图像信息后即停止工作。

本发明的有益效果是：通过主监测装置启动从监控装置并根据从监控装置的反馈信息确定是否为误判，大大提升了在线监测系统的准确度。

附图说明

图1示出了根据本发明的优选实施例的烟气在线自动监测系统的结构框图。

图2示出了根据本发明的烟气混合装置的结构框图。

图3示出了根据本发明的优选实施例的数据传输单元的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图详细本发明的优选实施例。

如图1至图3所示，根据本发明的一个优选实施例，烟气采样混合装置所在的烟气在线监测系统包括：远程服务器和多个监测装置，所述监测装置包括位于排风口的主监测装置和远离排风口的从监测装置，所述远程服务器采集所述监测装置传输的环境污染监测信息，所述主监测装置包括烟气传感器和数据传输单元，所述从监测装置包括摄像头、图像处理装置、数据传输单元以及存储装置。

从监测装置自身将在初始化启动摄像头采集一帧图像，该图像为主监测装置未监测到烟气的图像，被作为“正常图像帧”，并将该正常图像帧保存到存储装置中。当所述烟气传感器监测到烟气时，主监测装置启动从监测装置，所述摄像头采集图像信息，所述图像处理装置根据最近依次采集到的正常图像帧与这次采集到的图像信息进行比对，去掉云层、飞机、飞鸟等可能的干扰以后，查找图像中剩余的像素，并将这些像素的轮廓线与预先保存在从监测装置的存储装置中的模式库进行比照。当比照的差值小于预设的阈值时，认为此时主监测装置为误判，通过数据传输单元通知主监测装置的所述烟气传感器停止启动工作；否则认为主监测装置应使烟气传感器继续工作。且所述烟气传感器停止启动工作。因此，主监测装置向远程服务器传输的数据主要是烟气传感器的输出值，而从监测装置向远程服务器传输的数据主要是图像帧。

所述烟气采样混合装置位于所述主监测装置的烟气传感器的进气方向的前部，且所述烟气采样混合装置包括进气段、中间段和排气段，进气段包括多个进气管道，每个进气管道分别通入不同来源的烟雾或气体，且每个进气管道内均具有烟气流速检测装置，进气段的5个进气管道与中间段之间均具有抽风扇和驱动抽风扇的电机，各个电机的驱动电流取决于与其直接连通的进气管道的烟气流速，所述中间段包括多个串联的中间腔，各个中间腔中均包括多个位于不同位置的风扇，且各个中间腔之内的风扇的转速相同而各个中间腔之间的风扇的转速不同，各个中间腔之间通过中间段管道连接，所述排气段的形状为喇叭状，且喇叭状的入口连接所述中间段的出口。为了更清楚简洁地表现出烟气采样混合装置的结构，中间腔1到中间腔4内的风扇未被示出，且快门式闸门(其原理、形状和结构类似于照相机的快门)未被示出。

优选地，所述中间段的4个中间腔的体积沿着从进气段到排气段的方向逐渐变小。这样，混合烟气的密度会逐渐提高，也就是说越接近烟气传感器的烟气混合得越均匀，越有利于烟气传感器的检测精度，也就越有利于烟气在线监测系统的准确监测。

优选地，所述中间段的4个中间腔内的风扇的扇叶尺寸随着中间腔的变小而变小。这样的目的是提高在固定体积的空间内气体流动的速度和混合的效果。

优选地，所述进气段的多个进气管道的入口均包括电磁阀，该电磁阀控制该进气管道的入口的大小，且进气管道的打开程度受到该电磁阀所在的进气管道的烟气流速信号的控制。该电磁阀可以通过控制进气管道在进气端的快门式闸门的开合程度来改变进气管道的打开程度。

上述图像信息处理技术属于图形图像处理的常用技术，不在本发明中详述。

优选地，所述监测装置的烟气传感器包括二氧化硫传感器、二噁英传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氨气传感器以及硫化氢传感器中的至少一种。根据本发明的又一个优选实施例，所述烟气传感器还可以包括多种传感器，例如二氧化碳传感器、水污染传感器、空气质量传感器(诸如二氧化硫传感器、二噁英传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氨气传感器以及硫化氢传感器中的至少一种)、温湿度传感器等。

所述数据通信信息包括各个监测装置的通讯识别符。实际工作中，所述通讯识别符包括摄像头的编号和图像处理装置的编号。在本发明的优选实施方式中，至少要包括摄像头的出厂批次和产品编号和图像处理装置的出厂批次和产品编号。在另一个优选的实施例中，至少要包括摄像头的出厂批次和产品编号和图像处理装置的出厂批次和产品编号，或者数据传输单元的IP地址，其中出厂批次和产品编号和图像处理装置的出厂批次和产品编号将被作为数据传输单元的IP地址被加密后的密钥而在通信过程中增强安全性。

为了进一步节省电力和减少不必要的数据传输从而节省通信费用，优选地，所述从监测装置已经通过数据传输单元向远程服务器发送了图像信息后即停止工作，直到主监测装置再次发送启动指令位置。该被发送到远程服务器的图像信息作为监测到烟气的证据而被保存。

根据本发明的一个优选实施例，数据传输单元包括：微处理器、电源、无线收发模块和RS232串口；所述微处理器分别与所述电源、所述无线收发模块和所述RS232串口连接。数据传输单元还包括：USB接口和/或显示器和/或存储器；所述USB接口、所述显示器和所述存储器均与所述微处理器连接。

在实际应用中，数据传输单元主要负责监测装置间的通信，向监测装置发送查询命令，接收各个监测装置上传的环境污染信息并返回给远程监控平台。数据传输单元与监测装置的区别在于：数据传输单元安装有RS232串口，满足数据传输单元与远程监控平台之间的通信。在实际使用过程中，数据传输单元的作用与网关的作用类似。另外，数据传输单元通过存储器可以存储各监测装置上传的环境污染信息，并通过显示模块显示环境污染信息，从而方便使用者观察。

数据传输单元还用于协调各个监测装置进行无线通信组网，在路由发现过程中，可以解决局部混合路由信息之间的相容性和优先级问题，其中，局部混合路由信息包含位置信息、可达信息和链路可靠性等；同时，还解决了网络对象的移动性对路由发现过程的影响，例如：由节点移动、失效或受攻击导致的路由断裂等情况；另外，系统采用相应的路由维护措施，每一段路径在具有一定连通性的前提下，仍保持整条路径具有连通性要求。

所述数据传输单元包括数据收发器和监测装置路径计算单元。其中的路径计算单元不必采用专门的设备，可以通过DSP或MCU等具有数据加减运算的设备来实现。

本领域技术人员应当清楚的是，所述数据传输单元包括基于移动通信网络的数据收发模块和/或基于以太网的数据收发模块。例如，基于PC104的数据收发模块。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，该烟气在线监测系统包括：远程服务器和多个监测装置，其特征在于，所述监测装置包括位于排风口的主监测装置和远离排风口的从监测装置，所述远程服务器采集所述监测装置传输的环境污染监测信息，所述主监测装置包括烟气传感器和数据传输单元，所述从监测装置包括视频采集装置、图像处理装置、数据传输单元以及存储装置，当所述烟气传感器监测到烟气时，主监测装置启动从监测装置，所述视频采集装置采集图像信息，所述图像处理装置处理所述图像信息，且所述烟气传感器根据处理结果确定是否停止启动工作，所述烟气采样混合装置位于所述主监测装置的烟气传感器的进气方向的前部，且所述烟气采样混合装置包括进气段、中间段和排气段，进气段包括多个进气管道，每个进气管道分别通入不同来源的烟雾或气体，且每个进气管道内均具有烟气流速检测装置，进气段的各个进气管道与中间段之间均具有抽风扇和驱动抽风扇的电机，各个电机的驱动电流取决于与其直接连通的进气管道的烟气流速，所述中间段包括多个串联的中间腔，各个中间腔中均包括多个位于不同位置的风扇，且各个中间腔之内的风扇的转速相同而各个中间腔之间的风扇的转速不同，各个中间腔之间通过中间段管道连接，所述排气段的形状为喇叭状，且喇叭状的入口连接所述中间段的出口。

2.根据权利要求1的烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，其特征在于，所述中间段的4个中间腔的体积沿着从进气段到排气段的方向逐渐变小。

3.根据权利要求1的烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，其特征在于，所述进气段的多个进气管道的入口均包括电磁阀，该电磁阀控制该进气管道的入口的大小，且进气管道的打开程度受到该电磁阀所在的进气管道的烟气流速信号的控制。

4.根据权利要求1的烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，其特征在于，所述监测装置的烟气传感器包括二氧化硫传感器、二噁英传感器、一氧化碳传感器、一氧化氮传感器、氨气传感器以及硫化氢传感器中的至少一种。

5.根据权利要求3的烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，其特征在于，所述从监测装置的视频采集装置为摄像头。

6.根据权利要求5的烟气在线监测系统的烟气采样混合装置，其特征在于，所述从监测装置已经通过数据传输单元向远程服务器发送了图像信息后即停止工作。