CN106094662A - 一种基于物联网技术的烟道温度监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于，主要由分站系统，主站系统组成。所述分站系统由分站单片机，均与分站单片机相连接的蜂鸣器、第一无线传输模块、信号处理单元和抽风机控制器，与信号处理单元相连接的温度传感器W，以及与抽风机控制器相连接的抽风机组成。所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT2，极性电容C4，信号接收电路，信号脉宽调整电路，以及采样信号输出电路组成。本发明较好的实现了对焙烧炉烟道内的烟气温度的网络化管理，有效的节约了人力、物力，并且提高了对焙烧炉烟道内的烟气温度监控的准确性和可靠性。

Description

一种基于物联网技术的烟道温度监控系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体是指一种基于物联网技术的烟道温度监控系统。

背景技术

炭素厂使用的原料主要是石油焦和沥青，在高温状态下，焙烧车间用于将振动成型的生碳块焙烧成合格的熟碳块。生碳块在焙烧过程中温度为200-1200℃，此过程将释放大量的焙烧烟气，焙烧炉烟气主要成分为沥青烟、焦油以及各种可燃粉尘，而烟气出口温度高达900℃。在生产过程中必须随时对烟道中的烟气温度进行监控，当温度过高时必须及时排出烟道，否则容易因过热而引起燃烧，甚至引起爆炸。然而，目前炭素厂的焙烧炉烟道内的烟气温度进行监控主要依靠人工进行监控，这种温度监控方法不仅耗费大量人力，还存在监控准确性差的问题；并且传统的炭素厂的焙烧炉烟道内的烟气温度监控系统均通过线路连接，其线路铺设繁琐、造价高昂，不利于广泛推广。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的炭素厂的焙烧炉烟道的温度进行监控系统需要人工进行控制，需耗费大量人力，还存在监控准确性差的缺陷，提供一种基于物联网技术的烟道温度监控系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，主要由分站系统，通过无线网络与分站系统相连接的主站系统组成；所述分站系统由分站单片机，均与分站单片机相连接的蜂鸣器、第一无线传输模块、信号处理单元和抽风机控制器，与信号处理单元相连接的温度传感器W，以及与抽风机控制器相连接的抽风机组成；所述主站系统则由主站单片机、以及均与主站单片机相连接的数据储存器、显示器、键盘和第二无线传输模块组成；所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接。

所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT2，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接的极性电容C5，N极经电阻R7后与处理芯片U的COM管脚相连接、P极经电感L2后与处理芯片U的CC管脚相连接的二极管D4，正极与处理芯片U的CC管脚相连接、负极与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C4，分别与温度传感器W和处理芯片U的IN管脚以及VS管脚相连接的信号接收电路，分别与三极管VT2的集电极和处理芯片U的CM管脚相连接的信号脉宽调整电路，以及分别与处理芯片U的COM管脚和OUT管脚以及信号脉宽调整电路相连接的采样信号输出电路组成；所述采样信号输出电路与分站单片机相连接。

进一步的，所述信号接收电路由放大器P1，三极管VT1，正极与放大器P1的正极相连接、负极与温度传感器W的输出极相连接的极性电容C2，P极经电阻R3后与极性电容C2的负极相连接、N极接地的二极管D2，正极与放大器P1的正极相连接、负极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C1，P极与放大器P1的正极相连接、N极经电阻R1后与极性电容C1的负极相连接的二极管D1，负极经电阻R5后与放大器P1的负极相连接、正极经电阻R4后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3，N极与放大器P1的负极相连接、P极经电感L1后与三极管VT1的基极相连接的二极管D3，以及一端与放大器P1的负极相连接、另一端接地的电阻R6组成；所述三极管VT1的集电极分别与极性电容C3的正极和处理芯片U的IN管脚相连接、其发射极与处理芯片U的VS管脚相连接后与外部12V直流电源相连接。

所述信号脉宽调整电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，P极经电阻R9后与场效应管MOS的栅极相连接、N极经可调电阻R10后与放大器P2的输出端相连接的二极管D5，正极经电阻R8后与处理芯片U的CM管脚相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C7，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6，P极与极性电容C6的负极相连接后接地、N极与放大器P2的负极相连接的二极管D6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端与二极管D6的N极相连接的可调电阻R12，正极电阻R13后与放大器P2的负极相连接、负极与三极管VT4的集电极相连接的极性电容C8，以及P极与放大器P2的负极相连接后接地、N极经电阻R14后与三极管VT4的集电极相连接的二极管D7组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极相连接；所述二极管D5的P极与极性电容C7的正极相连接；所述三极管VT3的发射极与放大器P2的正极相连接；所述三极管VT4的基极与放大器P2的输出端相连接、其发射极与采样信号输出电路相连接。

所述采样信号输出电路由放大器P3，三极管VT5，正极经电阻R16后与放大器P3的负极相连接、负极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C9，P极与放大器P3的负极相连接、N极经电阻R15后与极性电容C9的负极相连接的二极管D8，N极经电阻R18后与三极管VT5的基极相连接、P极与处理芯片U的OUT管脚相连接的二极管D9，正极与处理芯片U的OUT管脚相连接、负极接地的极性电容C10，N极经电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接、P极与处理芯片U的COM管脚相连接的二极管D10，一端与二极管D10的P极相连接、另一端与放大器P3的正极相连接的电阻R19，以及正极与三极管VT5的集电极相连接、负极经电阻R17后与放大器P3的输出端相连接的极性电容C11组成；所述放大器P3的负极还与三极管VT4的发射极相连接、其正极与二极管D9的N极相连接、其输出端还与三极管VT5的发射极相连接；所述极性电容C9的负极还接地；所述放大器P3的输出端作为采样信号输出电路的输出端并与分站单片机相连接。

为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的分站系统所采集的信号通过无线网络发送给主站系统，无需通过线路连接，使整个监控系统更加简单，造价成本更低。

(2)本发明可以实时的采集焙烧炉烟道内的温度，当焙烧炉烟道的温度过高时可以自动启动抽风机，从而确保了本发明能够及时准确的对焙烧炉烟道内的热气进行排放，实现焙烧炉烟道内的烟气温度采集和温度控制的智能化，能有效的节省劳动力。

(3)本发明的信号处理单元能对温度传感器W采集到的温度信号中的干扰信号进行消除或抑制，并能对温度信号的脉宽进行调整，还能有效的抑制或消除信号中的低次谐波，提高了本发明对焙烧炉烟道内的烟气温度检测的准确性，从而提高了本发明对焙烧炉烟道内的烟气监控的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的信号处理单元的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的基于物联网技术的太阳能温室大棚温度监控系统，主要由分站系统，通过无线网络与分站系统相连接的主站系统组成；所述分站系统由分站单片机，均与分站单片机相连接的蜂鸣器、第一无线传输模块、信号处理单元和抽风机控制器，与信号处理单元相连接的温度传感器W，以及与抽风机控制器相连接的抽风机组成。

所述主站系统则由主站单片机、以及均与主站单片机相连接的数据储存器、显示器、键盘和第二无线传输模块组成；所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接。

其中，分站单片机作为分站系统的控制中心，而主站单片机则作为主站系统的的控制中心，该分站单片机和主站单片机均采用MCS-51单片机来实现。该温度传感器用于采集焙烧炉烟道内的烟气温度信号，其采用DS18B20型温度传感器。该第一无线传输模块和第二无线传输模块均采用NRF24L01无线传输模块来实现。

该分站MCS-51单片机的P0.4管脚与蜂鸣器相连接、其P0.3管脚则与第一无线传输模块相连接、其P0.1管脚则与抽风机控制器相连接、其P1.0管脚则与信号处理单元相连接。该主站MCS-51单片机的P0.1管脚与数据储存器相连接、其P0.4管脚则与显示器相连接、其P1.1管脚则与键盘相连接、其P0.5管脚则与第二无线传输模块相连接。

工作时，温度传感器W实时采集焙烧炉烟道内烟气的温度信号并传输给信号处理单元，信号经信号处理单元处理后发送给分站单片机，而第一无线传输模块则通过无线网络把信号发送给第二无线传输模块。该第二无线传输模块则将接收的信号传输给主站单片机，而主站单片机对信号进行识别并转换为数字值后通过显示器显示出来。同时该主站单片机还把焙烧炉烟道内烟气的实际温度值与预先储存在数据储存器内的焙烧炉烟道内烟气安全温度范围值进行比对并储存；如果焙烧炉烟道内烟气实际温度高于预设的安全温度范围值时，主站单片机就发送相应信号给分站单片机，由分站单片机控制抽风机控制器输出驱动电流给抽风机，该抽风机得电后开始工作，即将焙烧炉烟道内的高温烟气排出炉烟道，直至温度传感器W检测到炉烟道内的烟气温度处于安全的温度范围值内时，并通过分站系统与主站系统通过无线网络进行信息交换后，主站单片机则停止向分站单片机发送信号，此时，分站单片机则停止输出控制信号给抽风机控制器，抽风机控制器同时停止输出驱动电流，抽风机失电停止工作，即焙烧炉烟道内烟气停止向外排放。从而本发明较好的实现了对焙烧炉烟道内的烟气温度的网络化管理，有效的节约了人力、物力，并且提高了对焙烧炉烟道内的烟气温度监控的准确性和可靠性，有效的降低了焙烧炉烟道在使用中出现安全事故的概率。

本发明的信号处理单元可以对温度传感器采集到的温度信号进行处理，从而提高本发明对焙烧炉烟道内的烟气温度检测的准确性，避免焙烧炉因烟道内的烟气温度过高而引起燃烧，甚至引起爆炸。该信号处理单元的结构如图2所示，其由处理芯片U，三极管VT2，电阻R7，极性电容C4，极性电容C5，二极管D4，电感L2，信号接收电路，信号脉宽调整电路，以及采样信号输出电路组成。

连接时，极性电容C5的正极与三极管VT2的基极相连接，负极与处理芯片U的CF管脚相连接。二极管D4的N极经电阻R7后与处理芯片U的COM管脚相连接，P极经电感L2后与处理芯片U的CC管脚相连接。极性电容C4的正极与处理芯片U的CC管脚相连接，负极与三极管VT2的发射极相连接。

同时，信号接收电路分别与温度传感器W和处理芯片U的IN管脚以及VS管脚相连接。信号脉宽调整电路分别与三极管VT2的集电极和处理芯片U的CM管脚相连接。采样信号输出电路分别与处理芯片U的COM管脚和OUT管脚以及信号脉宽调整电路相连接。所述采样信号输出电路与分站单片机相连接。

实施时，该信号处理单元的三极管VT2、极性电容C4、极性电容C5、电感L2、二极管D4和电阻R7形成阻抗器，该阻抗器能消除外界的电磁波对处理芯片U的干扰信号，使处理芯片U能对接收信号进行准确的处理，能有效的提高本发明对焙烧炉烟道内的烟气温度监控的准确性。为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现。

所述信号信号接收电路由三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，二极管D1，二极管D2，二极管D3，以及电感L1组成。

连接时，极性电容C2的正极与放大器P1的正极相连接，负极与温度传感器W的输出极相连接。二极管D2的P极经电阻R3后与极性电容C2的负极相连接，N极接地。极性电容C1的正极与放大器P1的正极相连接，负极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接。二极管D1的P极与放大器P1的正极相连接，N极经电阻R1后与极性电容C1的负极相连接。

同时，极性电容C3的负极经电阻R5后与放大器P1的负极相连接，正极经电阻R4后与放大器P1的输出端相连接。二极管D3的N极与放大器P1的负极相连接，P极经电感L1后与三极管VT1的基极相连接。电阻R6的一端与放大器P1的负极相连接，另一端接地。所述三极管VT1的集电极分别与极性电容C3的正极和处理芯片U的IN管脚相连接，其发射极与处理芯片U的VS管脚相连接后与外部12V直流电源相连接。

进一步地，所述信号脉宽调整电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，电阻R8，电阻R9，可调电阻R10，电阻R11，可调电阻R12，电阻R13，电阻R14，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，二极管D5，二极管D6，以及二极管D7组成。

连接时，二极管D5的P极经电阻R9后与场效应管MOS的栅极相连接，N极经可调电阻R10后与放大器P2的输出端相连接。极性电容C7的正极经电阻R8后与处理芯片U的CM管脚相连接，负极与三极管VT3的基极相连接。极性电容C6的正极与场效应管MOS的漏极相连接，负极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接。

同时，二极管D6的P极与极性电容C6的负极相连接后接地，N极与放大器P2的负极相连接。可调电阻R12的一端与三极管VT3的集电极相连接，另一端与二极管D6的N极相连接。极性电容C8的正极电阻R13后与放大器P2的负极相连接，负极与三极管VT4的集电极相连接。二极管D7的P极与放大器P2的负极相连接后接地，N极经电阻R14后与三极管VT4的集电极相连接。

所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极相连接；所述二极管D5的P极与极性电容C7的正极相连接；所述三极管VT3的发射极与放大器P2的正极相连接；所述三极管VT4的基极与放大器P2的输出端相连接，其发射极与采样信号输出电路相连接。

更进一步地，所述采样信号输出电路由放大器P3，三极管VT5，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，二极管D8，二极管D9，以及二极管D10组成。

连接时，极性电容C9的正极经电阻R16后与放大器P3的负极相连接，负极与放大器P3的输出端相连接。二极管D8的P极与放大器P3的负极相连接，N极经电阻R15后与极性电容C9的负极相连接。二极管D9的N极经电阻R18后与三极管VT5的基极相连接，P极与处理芯片U的OUT管脚相连接。

同时，极性电容C10的正极与处理芯片U的OUT管脚相连接，负极接地。二极管D10的N极经电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接，P极与处理芯片U的COM管脚相连接。电阻R19的一端与二极管D10的P极相连接，另一端与放大器P3的正极相连接。极性电容C11的正极与三极管VT5的集电极相连接，负极经电阻R17后与放大器P3的输出端相连接。

所述放大器P3的负极还与三极管VT4的发射极相连接，其正极与二极管D9的N极相连接，其输出端还与三极管VT5的发射极相连接；所述极性电容C9的负极还接地；所述放大器P3的输出端作为采样信号输出电路的输出端并与MCS-51单片机的P1.0管脚相连接。

运行时，该信号处理单元的信号接收电路中滤波极性电容C2对温度传感器W采集到的温度信号进行过滤，滤掉信号中无用信号，过滤后的信号则经信号接收电路的放大器P1与电感L1和极性电容C1等组成的抗干扰处理器将信号中的干扰信号进行消除或抑制，最后信号接收电路将信号放大后传输给处理芯片U。处理芯片U则对接收的信号进行分析处理后将信号转换为电信号进行传输，而该处理芯片U在传输时则将电信号中信号脉宽较弱的电信号通过信号脉宽调整电路进行信号脉宽进行调整，即将信号的脉宽增强到基准脉宽，使电信号的所有脉宽保持一致后再传输，最后处理后的电信号通过采样信号输出电路对电信号中的低次谐波进行有效的抑制或消除后传输给分站单片机进行信息处理并通过无线网络进行传输给主站系统，提高了本发明对焙烧炉烟道内的烟气温度信息处理的准确性，从而提高了本发明对焙烧炉烟道内的烟气监控的准确性，从而本发明较好的实现了对焙烧炉烟道内的烟气温度的网络化管理，有效的节约了人力、物力，并且提高了对焙烧炉烟道内的烟气温度监控的准确性和可靠性，有效的降低了焙烧炉烟道在使用中出现安全事故的概率。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于，主要由分站系统，通过无线网络与分站系统相连接的主站系统组成；所述分站系统由分站单片机，均与分站单片机相连接的蜂鸣器、第一无线传输模块、信号处理单元和抽风机控制器，与信号处理单元相连接的温度传感器W，以及与抽风机控制器相连接的抽风机组成；所述主站系统则由主站单片机、以及均与主站单片机相连接的数据储存器、显示器、键盘和第二无线传输模块组成；所述第一无线传输模块通过无线网络与第二无线传输模块相连接；所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT2，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接的极性电容C5，N极经电阻R7后与处理芯片U的COM管脚相连接、P极经电感L2后与处理芯片U的CC管脚相连接的二极管D4，正极与处理芯片U的CC管脚相连接、负极与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C4，分别与温度传感器W和处理芯片U的IN管脚以及VS管脚相连接的信号接收电路，分别与三极管VT2的集电极和处理芯片U的CM管脚相连接的信号脉宽调整电路，以及分别与处理芯片U的COM管脚和OUT管脚以及信号脉宽调整电路相连接的采样信号输出电路组成；所述采样信号输出电路与分站单片机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于：所述信号接收电路由放大器P1，三极管VT1，正极与放大器P1的正极相连接、负极与温度传感器W的输出极相连接的极性电容C2，P极经电阻R3后与极性电容C2的负极相连接、N极接地的二极管D2，正极与放大器P1的正极相连接、负极经电阻R2后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C1，P极与放大器P1的正极相连接、N极经电阻R1后与极性电容C1的负极相连接的二极管D1，负极经电阻R5后与放大器P1的负极相连接、正极经电阻R4后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3，N极与放大器P1的负极相连接、P极经电感L1后与三极管VT1的基极相连接的二极管D3，以及一端与放大器P1的负极相连接、另一端接地的电阻R6组成；所述三极管VT1的集电极分别与极性电容C3的正极和处理芯片U的IN管脚相连接、其发射极与处理芯片U的VS管脚相连接后与外部12V直流电源相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于：所述信号脉宽调整电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，P极经电阻R9后与场效应管MOS的栅极相连接、N极经可调电阻R10后与放大器P2的输出端相连接的二极管D5，正极经电阻R8后与处理芯片U的CM管脚相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C7，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6，P极与极性电容C6的负极相连接后接地、N极与放大器P2的负极相连接的二极管D6，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端与二极管D6的N极相连接的可调电阻R12，正极电阻R13后与放大器P2的负极相连接、负极与三极管VT4的集电极相连接的极性电容C8，以及P极与放大器P2的负极相连接后接地、N极经电阻R14后与三极管VT4的集电极相连接的二极管D7组成；所述场效应管MOS的源极与三极管VT2的集电极相连接；所述二极管D5的P极与极性电容C7的正极相连接；所述三极管VT3的发射极与放大器P2的正极相连接；所述三极管VT4的基极与放大器P2的输出端相连接、其发射极与采样信号输出电路相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于：所述采样信号输出电路由放大器P3，三极管VT5，正极经电阻R16后与放大器P3的负极相连接、负极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C9，P极与放大器P3的负极相连接、N极经电阻R15后与极性电容C9的负极相连接的二极管D8，N极经电阻R18后与三极管VT5的基极相连接、P极与处理芯片U的OUT管脚相连接的二极管D9，正极与处理芯片U的OUT管脚相连接、负极接地的极性电容C10，N极经电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接、P极与处理芯片U的COM管脚相连接的二极管D10，一端与二极管D10的P极相连接、另一端与放大器P3的正极相连接的电阻R19，以及正极与三极管VT5的集电极相连接、负极经电阻R17后与放大器P3的输出端相连接的极性电容C11组成；所述放大器P3的负极还与三极管VT4的发射极相连接、其正极与二极管D9的N极相连接、其输出端还与三极管VT5的发射极相连接；所述极性电容C9的负极还接地；所述放大器P3的输出端作为采样信号输出电路的输出端并与分站单片机相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网技术的烟道温度监控系统，其特征在于：所述处理芯片U为AD736集成芯片。