CN104714453A - 声波吹灰器远程实时监测控制系统及方法 - Google Patents

声波吹灰器远程实时监测控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种声波吹灰器远程实时监测控制系统及方法，所述系统包括：设于吹灰器端的积灰厚度、声压、温度、压力传感器，所述积灰厚度、声压、温度、压力传感器连接有控制柜，所述控制柜通过移动网络，和/或卫星通信连接有接收监测数据的接收装置。本发明的优点是：第一，结构简单，可实时监测积灰厚度、声压级、温度及吹灰器管路压力，且系统可根据积灰厚度数据和声压数据来自动调整吹灰器吹扫频次、吹扫时间及声波频率。第二，性能完善，设备故障后控制系统实现自动发送故障信息到接收装置，接收装置技术人员根据故障信息可遥控系统自动恢复或现场维修。第三，应用广泛，对设备的维护提供了极大方便，减少人员成本及工作量。

Description

声波吹灰器远程实时监测控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种声波吹灰器远程实时监测控制系统及方法。
背景技术
目前，随着声波吹灰器在电力行业的应用越来越广泛，声波吹灰器在锅炉上的安装台数飞速增长，传统的控制方式已不能满足要求。现有技术的声波吹灰器大都采用开环控制，采用固定间隔吹扫频次，吹灰器的工作强度不能随锅炉载荷和积灰厚度等运行参数随时改变，造成气源浪费或吹灰强度不足，同时，锅炉上吹灰器故障后不能及时通知公司技术人员，导致设备不能及时维修，延误生产的情况也时有发生。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种声波吹灰器远程实时监测控制系统，其能够对锅炉积灰状况和设备本身状况进行实时监控，根据监控数据实现声波吹灰器的自动开启与关闭，设备故障后，实时进行故障信息的传送，并可实现远程遥控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，包括：设于吹灰器端的数个积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器，所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器连接有控制柜，所述控制柜通过移动网络，和/或卫星通信连接有接收监测数据的接收装置。
本发明的另一目的在于提供一种声波吹灰器远程实时监测控制方法，其特征在于，包括：积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器采集吹灰器周围积灰厚度、声压级强度、温度及吹灰器用压缩空气压力，并将所采集的信号进行输出；控制柜接收所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器输出的信号以进行数据处理，并控制吹灰器的吹灰频次及时间，上传现场运行数据至接收装置，以及下载接收装置发到现场的临时指令；所述控制柜与接收装置通过移动网络，和/或卫星通信进行数据传输。
本发明的有益效果为：
第一，结构简单，声波吹灰器配备积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器，可实时监测积灰厚度、声压级、温度及吹灰器用压缩空气压力，根据积灰厚度情况自动改变吹灰频次及吹灰时间。声压传感器可检测声波吹灰器周围声压强度，反馈到控制端，以便控制端对声压强度作实时调整。温度传感器可监测吹灰器附近温度，反馈到控制端，以便控制端对吹灰效果作出进一步判断和调整，积灰越多，即换热效率越差，温度会越高。压力传感器可检测吹灰器用管路的压缩空气压力，反馈给控制端，是控制端对声压强度调整的必要条件。
第二，性能完善，设备故障后控制系统实现自动发送故障信息到接收装置，接收装置技术人员根据故障信息可遥控系统自动恢复，如故障不能遥控解决，维修人员也能及时赶赴现场维修，将因吹灰故障造成的电厂生产损失降至最低水平。
第三，应用广泛，可实现声波吹灰器无人值守下自动运行，其运行间隔和时间可预先设定，也可远程遥控修改，做到锅炉内声阻抗的最佳匹配，也可实现运行数据的实时上传及接收装置运行指令的实时下载，这对设备的维护维修提供了极大方便。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明的声波吹灰器远程实时监测控制系统的结构示意图；
图2是图1所示系统的控制柜的实施例结构示意图；
图3是本发明的声波吹灰器远程实时监测控制方法的流程图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
请参照图1，本发明的声波吹灰器远程实时监测控制系统，包括：设于声波吹灰器端的数个积灰厚度传感器110、声压传感器120、温度传感器130和压力传感器140，所述积灰厚度传感器110、声压传感器120、温度传感器130和压力传感器140连接有控制柜20，所述控制柜20通过移动网络30，和/或卫星通信40连接有接收监测数据的接收装置50。
积灰厚度、声压、温度和压力传感器为控制系统的反馈环节，此传感器完善了声波吹灰控制系统，使控制系统由开环系统变为闭环系统。其主要作用为实时监测锅炉内声波吹灰器附近积灰厚度、声压强度、温度及吹灰器用压缩空气压力，将此四项数据通过电信号发送到PLC控制模块。
优选地，所述控制柜包括具有SIM卡适配器的PLC控制模块，其连接所述积灰厚度、声压、温度和压力传感器，所述PLC控制模块还连接有继电保护器，所述继电保护器连接所述吹灰器。
优选地，所述控制柜还包括热继电保护器，其连接所述吹灰器。
优选地，所述PLC控制模块还连接有变频器。
优选地，所述控制柜设置有至少一个接线端子。
优选地，所述接收装置为移动通信设备。
如图2所示，控制柜内元器件包括变频器11、电源12、SIM卡适配器13、PLC控制模块14、热继电保护器15，继电保护器16、接线端子17。
控制柜负责声波吹灰器的常规起停控制、分析运行数据、上传故障信息、下载公司本部发来的临时指令等作用。以上功能均由控制柜内各元件完成，其元件包括PLC控制模块、变频器、电源、SIM卡适配器，热保护继电器、接线端子等。
变频器负责声波吹灰器发声频率的调整，做到锅炉内的声阻抗完好匹配.SIM卡适配器为控制系统与外界联系的桥梁，通过SIM卡适配器，公司本部技术人员可获取设备现场运行数据，知晓设备运行状态，若设备出现软件故障可通过远程重启、远程程序修改、远程手动运行检测等手段修复软件故障，查出硬件故障原因，为现场维修做好充分准备。热继电保护器可防止声波吹灰器现场过载烧毁。电源为整套控制系统供电。
接收装置可接收现场控制柜发出的运行信息，也可发送调试指令到现场控制柜。
优选地，接收装置作为监控点由PLC控制模块实现自动控制，并采集相关信息，通过RS232或RS485接口与控制柜相连，PLC控制模块采集到的数据信息通过控制柜对数据进行处理、协议封装后由SIM卡适配器发送到GSM无线网络。
优选地，接收装置连接有服务器，采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址；可以实现中小容量的系统应用。
优选地，接收装置连接有服务器，采用专网方式申请配置固定IP地址，与SIM卡适配器相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当现场PLC数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量系统应用。
优选地，PLC采集的数据经SIM卡适配器接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过移动网络，和/或卫星通信进行传输，最终传送到监控点IP地址。
优选地，为增强安全性能，对SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定操作人员可接入的范围，只有属于指定的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与监控中心采用中国移动、联通网络分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
请参照图3，本发明的声波吹灰器远程实时监测控制方法，包括：S11，积灰厚度、声压、温度和压力传感器采集吹灰器周围积灰厚度、声压级强度、温度和吹灰器用压缩空气压力，并将所采集的信号进行输出；S12，控制柜接收所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器输出的信号以进行数据处理，并控制吹灰器的吹灰频次和吹扫时间，上传现场运行数据至接收装置，以及下载接收装置发到现场的临时指令；所述控制柜与接收装置通过移动网络，和/或卫星通信进行数据传输。
优选地，所述控制柜接收所述积灰厚度、声压、温度和压力传感器输出的信号以进行数据处理的步骤包括：判断积灰厚度、声压级、温度和吹灰器压缩空气压力，如果积灰厚度超过系统预定值，由控制柜的PLC控制模块自动调整相应位置的声波吹灰器的吹扫频次和吹扫时间，直到此处积灰清理完毕；和/或如果声波吹灰器产生频飘导致预设声压级下降，且压力传感器数据正常值，由所述PLC控制模块控制变频器的输出频率，以调整声波吹灰器的工作频率，直到恢复声压级到原来水平；和/或温度传感器如果温度高于设计值，由所述PLC控制模块进一步继续调整吹灰器吹灰频次和吹灰时间，直到恢复温度到原来值；和/或压力传感器如果压力低于预设值，由所述PLC控制模块发出报警信号，以便及时让工作人员对空压机和管路进行排查，直到压力恢复到原来值；所述PLC控制模块对所述声波吹灰器实现运行时间的控制，和/或运行顺序的控制。
优选地，还包括：控制柜内的热继电保护器保护声波吹灰器上的电机过载，如果电机过载，则热继电保护器跳断，并向PLC控制模块发送信号，所述PLC控制模块发送故障信号到SIM卡适配器，SIM卡适配器将故障信号通过移动网络，和/或卫星通信传输到接收装置。
优选地，还包括：所述接收装置接收到故障信号后，通过移动网络，和/或卫星通信遥控PLC控制模块进行声波吹灰器的修复。
优选地，所述PLC控制模块采用FX2n系列微型可编程控制器，具有丰富的元件资源，有3072点辅助继电器。提供了多种特殊功能模块，可实现过程控制、位置控制。有多种RS232C、RS422、RS485串行通信模块或功能扩展板支持网络通信。
优选地，所述SIM卡适配器具有GPRS模块，包括：GSM基带处理器、GSM射频部分、电源A-SIC、Flash。GSM基带处理器是整个模块的核心，它由一个C166CPU和一个DSP处理器内核控制着模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程。GSM射频部分是一个单片收发器SMART，它由一个外差式接收器、上变频调制环路发送器、一个射频锁相环路和一个全集成中频合成器4个功能块组成，共同完成对射频信号的接收和发送等处理。
作为具体的实施例，GPRS模块采用TC35i，共有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。第1-14脚为电源部分，其中1-5为电源电压输入端VBATT+，6-10为电源地GND，11、12充电引脚，13对外输出电压(供外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻；24-29为SIM卡引脚，分别为CCIN，CCRST，CCIO，CCCLK，CCVCC和CCGND；33-40为语音接口用来接电话手柄：15、30、31和32脚为控制部分，15为点火线IGT(Ignition)，当TC35i通电后必须给IGT一个大于100ms低电平，模块才启动，30为RTC backup，31为Power down，32为SYNC；16-23位数据输入/输出分别为DSRO，RINGO，RXDO，TXDO，CTSO，RTSO，DTRO和DCDO。
优选地，TC35i的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，它符合ITU-T RS232接口标准，它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps-115kbps之间可选，硬件握手信号用RTSO/CTSO，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。通过这一接口可以用AT命令切换操作模式，可以使它处于语音、数据、短消息或传真模式。
优选地，TC35i的SYNC引脚有两种工作模式，可用AT命令AT SYNC进行切换，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35i的工作状态，本模块使用的是后一种功能发射状态时的功率增长情况，当LED熄灭时，表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。
优选地，基带处理器集成了一个与ISO 7816-3IC Card标准兼容的SIM接口。为了适合外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。在GSM模块为SIM卡预留5个引脚的基础上，TC35i在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作。
本发明的有益效果为：
第一，结构简单，声波吹灰器配备积灰厚度、声压、温度和压力传感器，可实时监测锅炉内吹灰器附近积灰厚度、声压级、温度及吹灰器用压缩空气压力，根据积灰厚度情况自动改变吹灰频次和吹灰时间。声压传感器可检测声波吹灰器周围声压强度，反馈到控制端，以便控制端对声压强度作实时调整。温度传感器可监测吹灰器附近温度，反馈到控制端，以便控制端对吹灰效果作出进一步判断和调整，积灰越多，即换热效率越差，温度会越高。压力传感器可检测吹灰器用管路的压缩空气压力，反馈给控制端，是控制端对声压强度调整的必要条件。
第二，性能完善，设备故障后控制系统实现自动发送故障信息到接收装置，接收装置技术人员根据故障信息可遥控系统自动恢复，如故障不能遥控解决，维修人员也能及时赶赴现场维修，将因吹灰故障造成的电厂生产损失降至最低水平。
第三，应用广泛，可实现声波吹灰器无人值守下自动运行，其运行间隔可预先设定，也可远程遥控修改，做到锅炉内声阻抗的最佳匹配，也可实现运行数据的实时上传及接收装置运行指令的实时下载，这对设备的维护维修提供了极大方便。
上述说明示出并描述了本申请的如果干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，包括：设于吹灰器端的数个积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器，所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器连接有控制柜，所述控制柜通过移动网络，和/或卫星通信连接有接收监测数据的接收装置。
2.根据权利要求1所述的声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，所述控制柜包括具有SIM卡适配器的PLC控制模块，其连接所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器，所述PLC控制模块还连接有继电保护器，所述继电保护器连接所述吹灰器。
3.根据权利要求2所述的声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，所述控制柜还包括热继电保护器，其连接所述吹灰器。
4.根据权利要求2或3所述的声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，所述PLC控制模块还连接有变频器。
5.根据权利要求1所述的声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，所述控制柜设置有至少一个接线端子。
6.根据权利要求1或2所述的声波吹灰器远程实时监测控制系统，其特征在于，所述接收装置为移动通信设备。
7.一种声波吹灰器远程实时监测控制方法，其特征在于，包括：积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器采集吹灰器周围积灰厚度、声压级强度、吹灰器周围温度和吹灰器用压缩空气压力，并将所采集的信号进行输出；
控制柜接收所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器输出的信号以进行数据处理，并控制吹灰器的吹灰频次和吹灰时间，上传现场运行数据至接收装置，以及下载接收装置发到现场的临时指令；
所述控制柜与接收装置通过移动网络，和/或卫星通信进行数据传输。
8.根据权利要求7所述的声波吹灰器远程实时监测控制方法，其特征在于，所述控制柜接收所述积灰厚度传感器、声压传感器、温度传感器和压力传感器输出的信号以进行数据处理的步骤包括：
判断积灰厚度和声压级，如果积灰厚度超过系统预定值，由控制柜的PLC控制模块自动调整相应位置的声波吹灰器吹扫频次和吹扫时间，直到此处积灰清理完毕；和/或
如果声波吹灰器产生频飘导致预设声压级下降，由所述PLC控制模块控制变频器的输出频率，以调整声波吹灰器的工作频率，直到恢复声压级到原来水平；
所述PLC控制模块对所述声波吹灰器实现运行时间的控制，和/或运行顺序的控制。
9.根据权利要求8所述的声波吹灰器远程实时监测控制方法，其特征在于，还包括：
控制柜内的热继电保护器保护声波吹灰器上的电机过载，如果电机过载，则热继电保护器跳断，并向PLC控制模块发送信号，所述PLC控制模块发送故障信号到SIM卡适配器，SIM卡适配器将故障信号通过移动网络，和/或卫星通信传输到接收装置。
10.根据权利要求9所述的声波吹灰器远程实时监测控制方法，其特征在于，还包括：所述接收装置接收到故障信号后，通过移动网络，和/或卫星通信遥控PLC控制模块进行声波吹灰器的修复。
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