CN105445240A - 粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统。该粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统包括：激发光源，用于向包含有氧化铝的待测样品投射激光；探测设备，用于采集从待测样品上反射的光信号，并将反射的光信号转化为电信号；以及数据采集器，与探测设备相连接，用于接收电信号并生成数据分析结果。通过本发明，达到了提高监测效率的效果。

Description

粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统

技术领域

本发明涉及监测领域，具体而言，涉及一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统。

背景技术

目前，对于从粉煤灰中提取氧化铝的生产线的铝含量的监测主要是通过人工实现，由人工定时取样、定时分析、定时上报监测结果。在人工监测过程中，需要有专门的取样人员取样后，交由化验员完成样品测试，然后将测试结果上报至调度相关的科室，存在监测效率低、运行成本高、数据回馈慢等缺点，一旦生产过程中某个环节出现问题，很难实现生产设备及时调控的目的。另外，由于在监测过程中存在多个步骤，且各步骤都是由人工完成，因此很容易产生人为误差，最后得出错误的结果，扰乱企业的正常生产秩序。此类传统方法已无法满足企业生产发展的需要。

针对现有技术中从粉煤灰中提取氧化铝过程的监测效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统，以解决从粉煤灰中提取氧化铝过程的监测效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统。根据本发明的粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统包括：激发光源，用于向包含有氧化铝的待测样品投射激光；探测设备，用于采集从待测样品上反射的光信号，并将反射的光信号转化为电信号；以及数据采集器，与探测设备相连接，用于接收电信号并生成数据分析结果。

进一步地，探测设备包括：光谱仪，用于接收反射的光信号，并对反射的光信号进行分光；以及探测器，与光谱仪相连接，用于将分光后的光信号转换为电信号。

进一步地，光谱仪为中阶梯光栅-棱镜交叉色散仪。

进一步地，探测器为电荷耦合元件检测器。

进一步地，光谱仪与探测器通过CAN总线相连接，探测器与数据采集器通过CAN总线相连接。

进一步地，监测系统还包括：存储装置，与数据采集器相连接，用于存储数据分析结果；以及显示器，与存储装置相连接，用于显示数据分析结果。

进一步地，激发光源为连续激光器，用于向待测样品上投射连续的激光。

进一步地，连续激光器采用激光诱导模式、激光拉曼模式和激光诱导-拉曼连用模式中任一种模式工作。

进一步地，连续激光器为氩离子连续激光器。

进一步地，数据采集器与存储装置通过TCP/IP网络通信连接。

通过本发明，采用激发光源，用于向包含有氧化铝的待测样品投射激光；探测设备，用于采集从待测样品上反射的光信号，并将反射的光信号转化为电信号；以及数据采集器，与探测设备相连接，用于接收电信号并生成数据分析结果。根据待测样品中不同元素的反射光谱的不同，通过激光光源向待测样品投射激光，探测设备采集从待测样品上反射的光信号，并将光信号转换为电信号，数据采集器接收电信号并生成数据分析结果，无需人工进行采样和测试，实现对粉煤灰生成氧化铝过程的在线监测，解决了从粉煤灰中提取氧化铝过程的监测效率低的问题，达到了提高监测效率的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种优选的粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统的示意图；以及

图3是根据本发明实施例的监测系统中CAN总线的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统，该监测系统可以用于对粉煤灰生产氧化铝过程中铝含量进行监测。

图1是根据本发明实施例的粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统的示意图。如图1所示，该粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统包括激发光源10、探测设备30和数据采集器50。

激发光源10用于向包含有氧化铝的待测样品20投射激光。

待测样品20可以是从粉煤灰中提取的待测样品，在待测样品20中可以包含有多种成分，例如氧化铝等。可以是在粉煤灰生产氧化铝的生产线上，选取合适的采样点，监测该采样点处待测样品20的成分含量。激发光源10向待测样品20投射激光，激光方向如图中激发光源10与待测样品20之间的箭头方向所示。

探测设备30用于采集从待测样品20上反射的光信号，并将反射的光信号转化为电信号。

从待测样品20上反射的光信号为激发光源10投射的激光的反射光信号。探测设备30采集发射的光信号，将采集到的光信号转化为电信号。具体地，由于不同的元素反射的光信号的光谱各不相同，可以先对采集到的光信号进行分光处理，筛选出有效的光信号，在将分光后的光信号转化为电信号。

数据采集器50与探测设备30相连接，用于接收电信号并生成数据分析结果。

数据采集器50与探测设备30可以通过有线连接，也可以通过无线连接，探测设备30将光信号转化为电信号之后，数据采集器50接收该电信号，并基于该电信号生成数据分析结果，从数据分析结果中可以得到待测样品20中各成分的含量，例如，铝元素的含量。在生成数据分析结果之后，还可以存储该数据分析结果，并将数据分析结果显示给工作人员。考虑到工业现场背景噪声会对检测结果产生较大的影响，本发明实施例，采用偏最小二乘回归法和主元素分析法对采集到的数据进行规范化处理，然后对测量数据进行数理分析，并对误差进行合理的分析界定。

根据本发明实施例，根据待测样品中不同元素的反射光谱的不同，通过激光光源向待测样品投射激光，探测设备采集从待测样品上反射的光信号，并将光信号转换为电信号，数据采集器接收电信号并生成数据分析结果，无需人工进行采样和测试，实现对粉煤灰生成氧化铝过程的在线监测，解决了从粉煤灰中提取氧化铝过程的监测效率低的问题，达到了提高监测效率的效果。

需要说明的是，本发明实施例的监测系统，可以用于“一步酸溶法”粉煤灰生产氧化铝过程的在线监测，当然，该监测系统可以是用于监测样品中的铝元素的含量，也可以是其他如钙元素的含量等。

优选地，激发光源10为连续激光器，用于向待测样品上投射连续的激光。采用连续激光器，可以是实时采集待测样品的反射的光信号，进而实现生产的在线监测。进一步地，连续激光器为氩离子连续激光器，采用氩离子连续激光器可以提高监测的精度。

进一步优选地，连续激光器采用激光诱导模式、激光拉曼模式和激光诱导-拉曼连用模式中任一种模式工作。根据采样点和待测样品的不同，可以选择不同的工作模式，并设置相应的工作参数进行检测，提高了监测系统使用的灵活性。

优选地，探测设备30包括光谱仪和探测器。光谱仪用于接收反射的光信号，并对反射的光信号进行分光。探测器与光谱仪相连接，该探测器用于将分光后的光信号转换为电信号。

光谱仪对反射的光信号进行分光，筛选出有效的光谱。探测器用于将分光后的光信号转化为电信号，从而避免由于反射光的干扰因素多，对数据分析结果造成影响，进而提高了在线监测的精度。

本发明实施例中，光谱仪可以采用中阶梯光栅-棱镜交叉色散仪，光谱范围可以是190-950nm，光谱分辨率例如为0.1nm。探测器可以采用电荷耦合元件检测器，即CCD检测器，可以是CCD固态检测器。

本发明实施例中，光谱仪与探测器通过CAN总线相连接，探测器与数据采集器通过CAN总线相连接。光谱仪、探测器和数据采集器之间采用CAN总线网络技术，可以提高监测系统的可靠性。

优选地，监测系统还包括存储装置和显示器。

存储装置与数据采集器相连接，该存储装置用于存储数据分析结果。存储装置可以是网络数据库，将生成的数据分析结果存储在网络数据库中，以便于对该数据分析结果做进一步处理。

显示器与存储装置相连接，该显示器用于显示数据分析结果。

在存储数据分析结果之后，监测系统可以将数据结果通过显示器显示，供工作人员查询和访问。

本发明实施例中，数据采集器与存储装置通过TCP/IP网络通信连接，提高数据访问的便捷性。

需要说明的是，本发明实施例中待测样品的采样点可以是一个也可以是多个，相应的激光光源可以是一个也可以是多个，通过对生产线上不同的采样点的待测样品进行采样，可以准确地检测到生产线上不同阶段中待测样品的成分含量。

图2是根据本发明实施例的一种优选的粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统的示意图。如图2所示，采样点01通过光路连接到光谱仪02，光谱仪02通信连接到数据采集器50，数据采集器50通信连接到显示器04。监测系统中的激发光源、探测器在图中未示出。

本发明实施例的监测系统中，激发光源通过光路将激光聚焦入射到采样点01内的待测样品上，激光投射到待测样品上之后，从待测样品上反射出光信号，再由光路收集反射的光信号。光路收集的光信号通过光纤耦合进入光谱仪02，光谱仪02对光信号进行分光，探测器在将分光后的光信号转换成电信号，电信号输入到数据采集器50进行数据分析形成数据分析结果，该数据分析结果自动存放在网络数据库中，可显示在显示器04上，供工作人员进行访问。

激发光源可以是连续激光器。连续激光器可以是氩离子连续激光器，可用作激光拉曼振动光谱的激发光源。通过单独采用连续激光器可以为系统提供三种探测模式，分别为激光诱导模式、激光拉曼模式和激光诱导-拉曼联用模式。工作人员可以通过远程控制来选用上述工作模式中任一种模式，并设置该模式下相应的工作参数进行监测，从而提高监测系统的灵活性。

本发明实施例的光谱仪可采用阶梯光栅光谱仪，光谱范围可以是190-950nm，光谱分辨率例如为0.1nm。探测器可以选用CCD固态检测器。

图3是根据本发明实施例的监测系统中CAN总线的示意图。

图3所示，05为CAN支线，其将各采样点数据传输到相应工作车间06，工作车间06内配有显示器，供工作人员查看，各车间通过串行通讯网口把收集到的数据接入CAN总线07，然后经CAN总线07汇集监测数据于总监控中心08，监控中心配有超级计算机09。

上述中提到的通信连接可采用工业现场CAN总线网络，或者采用TCP/IP网络，或者两种网络相结合。例如，对于监测系统的数据采集器、光谱仪、探测器的传输部分可采用CAN总线网络技术，以提高系统的可靠性，对于网络数据库中的数据传输，则可以采用工业标准TCP/IP网络，以提到数据访问的方便性。

由于工业现场背景噪声会对检测结果产生较大的影响，本发明实施例采用偏最小二乘回归法和主元素分析法，对采集到的数据进行规范化处理，然后对测量数据进行数理分析，并对误差进行合理的分析界定。

通过采用上述监测系统的使用，提高了测试结果的反馈速度，而且通过网络传输，可以准确了解到测试结果。而且上述物料自动采样系统操作过程简单，速度较快，检测成本较低且效益较好，大大提高了工业化生产设备链自动化水平。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种粉煤灰生产氧化铝过程的监测系统，其特征在于，包括：

激发光源，用于向包含有氧化铝的待测样品投射激光；

探测设备，用于采集从所述待测样品上反射的光信号，并将所述反射的光信号转化为电信号；以及

数据采集器，与所述探测设备相连接，用于接收所述电信号并生成数据分析结果。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述探测设备包括：

光谱仪，用于接收所述反射的光信号，并对所述反射的光信号进行分光；以及

探测器，与所述光谱仪相连接，用于将分光后的光信号转换为所述电信号。

3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述光谱仪为中阶梯光栅-棱镜交叉色散仪。

4.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述探测器为电荷耦合元件检测器。

5.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述光谱仪与所述探测器通过CAN总线相连接，所述探测器与所述数据采集器通过CAN总线相连接。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：

存储装置，与所述数据采集器相连接，用于存储所述数据分析结果；以及

显示器，与所述存储装置相连接，用于显示所述数据分析结果。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述激发光源为连续激光器，用于向所述待测样品上投射连续的激光。

8.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述连续激光器采用激光诱导模式、激光拉曼模式和激光诱导-拉曼连用模式中任一种模式工作。

9.根据权利要求7所述的监测系统，其特征在于，所述连续激光器为氩离子连续激光器。

10.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，所述数据采集器与所述存储装置通过TCP/IP网络通信连接。