CN110203546A - 基于rfid的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置 - Google Patents
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Abstract
为解决现有技术不足，设计了基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其包括气源1、过滤器2、电磁阀3、桶身固定气缸4、煤样存样桶5、桶底的RFID标签6、桶盖压紧气缸7、桶盖方位计数齿9、桶盖夹具8和11和13和14、桶盖方位计数霍尔探头10、步进电机12、开关式电源芯片U1、时钟芯片U2、主控芯片U3、步进电机驱动器U4、桶盖方位计数霍尔探头芯片U5、光耦U6‑U11、RFID芯片U12、桶底RFID标签U13。本装置核心技术：将实时时间与RFID码与扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，在开盖的时候，再利用三个特征进行鉴别，鉴别煤样存样桶是否被非正常打开过，达到堵塞漏洞的目的。
Description
技术领域
本装置涉及一种煤样存样桶密封装置，具体涉及基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置。
背景技术
燃煤一直是国内火力发电厂的主要燃料来源，电厂燃煤成本占电厂总成本的70%-80%。传统的电厂燃煤入厂管理存在诸多不足和缺陷，采样、制样、化验等几个最重要的环节基本依靠人工完成，工作效率较低，且人为因素较多。如何提高燃煤管理全过程的自动化和信息化，达到堵塞人为漏洞的目的，是燃料智能化发展的方向。
在煤样存放和提取环节，设计的核心目的是通过全自动化操作，达到人与煤样隔离。煤样存样桶密封与解封时，应使用专用机械进行，徒手难以打开，如果使用改锥打开，会留下撬动痕迹，但是，如果有一些机械基础，可以自制简易装置进行开盖，而看不出痕迹。本装置核心技术是将实时时间与RFID码与扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，在开盖的时候，再利用三个特征进行鉴别，鉴别煤样存样桶是否被非正常打开过，达到堵塞漏洞的目的。
国内专利方面，天津国投津能发电有限公司的沈军；丁玉；吴峰；申德力；张双武申请了中国专利《一种基于物联网的火力发电厂燃料智能化全面管控系统》，专利号201810353747.3，公告授权号CN108596468A。
湖南三德科技股份有限公司的吴抒轶;李冬军；肖兵球申请了中国专利《燃料智能化验系统》，专利号201820154592.6，公告授权号CN207816961U。
陕西能源麟北发电有限公司的马增浩；杨建辉；申请了中国专利《燃料智能化管控系统》，专利号201721818581.5，公告授权号CN207675282U。
远光智和卓源(北京)科技有限公司的王辉；李宁；申请了中国专利《一种基于DCS的电厂燃料智能化管控系统及方法》，专利号201711350854.2，公告授权号CN108107854A。
南京国电环保科技有限公司的谭建军；毛勇祥；陈斐；张冬练；肖忠；黄宝霞；顾然申请了中国专利《基于燃料智能化管控系统的采样机智能控制系统》，专利号201620710237.3，公告授权号CN205787846U。
北京富力通能源软件技术有限公司的吴克军；祝涛深；谭正军；张宝申请了中国专利《一种燃料智能化无人值守系统》，专利号201620164700.9，公告授权号CN205451231U。
美国专利方面，Johnson Industries, Inc. (Pikeville, KY)公司的Johnson,Jr.; George F. (Pikeville, KY), Zhuravlov; Viktor Andreevich (Oleksandrivsk,UA)申请了美国专利《Material sampling device with rotatable tube assembly》（专利号8,171,808）。
Coal Systems Corporation (Proctorville, OH)公司的Harbour; Earl E.(Proctorville, OH)申请了美国专利《Vehicle unloading facility with computerdirected sampling》（专利号5,431,285）。
NATIONAL RAILROD PASSENGER CORPORATION (Washington, DC)公司的HPielli;John A. (Jackson, NJ), Gaglione; Kenneth (Franklin Park, NJ)申请了美国专利《Apparatus for providing multiple samples of material from a moving conveyor》（专利号5,392,659）。
Redding; James A. (Pittsburgh, PA) 申请了美国专利《Truck samplingsystem》（专利4,179,929）。
Ellis; Jack J. (Glencoe, MO) 申请了美国专利 《Bulk material samplingapparatus》（专利号4,641,540）。
Redding; James A. (Pittsburgh, PA)申请了美国专利《Large capacitysample bucket and bucket sampler having low clearance》（专利号4,558,602）。
日本专利方面，日本鋼管株式会社的串田清；五十岚哲雄；伊藤秀昭；松本和俊申请了日本专利《石炭のサンプリング装置》（专利号JP,02-179441,A）。
ＪＦＥスチール株式会社的藤本英和；板垣省三；下山泉申请了日本专利《石炭分析方法及び石炭の品質管理方法》（专利号JP,2005-338011,A）。
中部電力株式会社的井上俊夫；五百川弘申请了日本专利《石炭灰品質管理方法及び装置》（专利号JP,2775587,B）。
德国专利方面，ANDERS STEN WEDELL公司的FREDSKILDE KLAUS; HAGEDORN-OLSENJENS; NIELSEN SOEREN KRAGH; WEDELL ANDERS STEN申请了德国专利 《Apparatus forthe sampling of coal dust particles from a transporting tube for suchparticles》（专利号AU000004113197A）。
FORACO INTERNAT S A, FR公司的ENTZ JACOB, CA申请了德国专利《APPARATUSAND METHOD FOR MOBILE COAL SAMPLING》 （专利号CA000002702556A1）。
以上国内外专利，在燃料智能采制化方面，做得非常优秀，但是因为国情不同，国外所有专利技术的目的都是为了提高自动化水平，提高煤样化验代表性，国内专利在提高自动化水平，提高煤样化验代表性之外，还强调煤炭采制化人员与煤炭隔离，在硬件设计方面，都做得非常精细，采用了非常多的最新技术，例如工业机器人，伺服电机，步进电机。经检索国内外专利，现有的煤样存样桶密封装置，都没有鉴别存样桶是否非正常打开过这一功能，因此，设计一种基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，具有一定实用意义。
发明内容
本装置的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置。封装工作流程是：开始后进行桶身固定，然后通过RFID感应天线，读取桶底的RFID标签，再结合时钟芯片输出的时钟信号，三者结合而得出扣盖位置，然后用气缸推动扣紧桶盖，随后松开桶身，输送走此桶，依此循环。样品启封流程是：开始后进行桶身固定，随后读取RFID信息，利用RFID信息和桶盖角度信息和时钟信号，判断桶盖是否被非正常开启过，如果是，则向管控中心报警，如果不是，则打开桶盖，将煤样送去进行化验分析。
本装置包括气源1、过滤器2、电磁阀3、桶身固定气缸4、煤样存样桶5、桶底的RFID标签6、桶盖压紧气缸7、桶盖方位计数齿9、桶盖夹具8和11和13和14、桶盖方位计数霍尔探头10、步进电机12、开关式电源芯片U1、时钟芯片U2、主控芯片U3、步进电机驱动器U4、桶盖方位计数霍尔探头芯片U5、光耦U6-U11、RFID芯片U12、桶底RFID标签U13。U1与U2U3U12连接、U2与U3连接、U3与U6-U11连接、U4与U9-U11连接、U5与U3连接、U12与U3连接。本装置核心技术是将实时时间与RFID码与扣盖角度三个特征结合进行扣盖密封，在开盖的时候，再利用三个特征进行鉴别，鉴别煤样存样桶是否被非正常打开过，达到堵塞漏洞的目的。
附图说明
本装置上述结构可通过附图所提供的非限定性实施例进一步说明。
图1为本装置的工作流程图。
图2为本装置的机械结构图。
图3为本装置的扣盖装置俯视图。
图4为本装置的控制电路图。
图5为本装置的RFID识别电路图。
附图中：1为气源，2为过滤器，3为电磁阀，4为桶身固定气缸，5为煤样存样桶，6为桶底的RFID标签，7为桶盖压紧气缸，9为桶盖方位计数齿，8和11和13和14为桶盖夹具，10为桶盖方位计数霍尔探头，12为步进电机，U1为开关式电源芯片，U2为时钟芯片，U3为主控芯片，U4为步进电机驱动器，U5为桶盖方位计数霍尔探头芯片，U6-U11为光耦，U12为RFID芯片，U13为桶底RFID标签。
具体实施方式
下面结合附图对本装置做进一步描述。图1为本装置的工作流程图，封装工作流程是：开始后进行桶身固定，然后通过RFID感应天线，读取桶底的RFID标签，再结合时钟芯片输出的时钟信号，三者结合而得出扣盖位置，然后用气缸推动扣紧桶盖，随后松开桶身，输送走此桶，依此循环。样品启封流程是：开始后进行桶身固定，随后读取RFID信息，利用RFID信息和桶盖角度信息和时钟信号，判断桶盖是否被非正常开启过，如果是，则向管控中心报警，如果不是，则打开桶盖，将煤样送去进行化验分析。
图2为本装置的机械结构图，气源1出来的压缩空气首先经过过滤器2进行过滤，然后进入电磁阀3的入口，电磁阀3采用24VDC驱动，由控制电路里的三只场效应管进行开关控制，桶身固定气缸4受电磁阀3输出的压缩空气控制，对桶身进行固定与松开，煤样存样桶5下面是桶底的RFID标签6，制作时采用一体化注塑工艺，桶盖压紧气缸7受电磁阀3输出的压缩空气控制，对桶盖进行压紧。
图3为本装置的扣盖装置俯视图，8和11和13和14为桶盖夹具，负责夹紧桶盖，9为桶盖方位计数齿，10为桶盖方位计数霍尔探头，9和10配合，测出桶盖角度位置，12为步进电机，接受控制电路的指令进行桶盖角度旋转动作。
图4为本装置的控制电路图，U1为开关式电源芯片，采用TPS54331D，负责将24VDC转换为3.3VDC，用3.3VDC对芯片U2和U3和U5和U12供电，U2采用ICS308时钟芯片，将时钟信号送入U3进行处理，U2通过7、8、9、10引脚与U3的46、47、98、99引脚连接，U3为主控芯片，采用LPC1769，U3的输出接口与U6、U7、U8光耦连接， U6、U7、U8将驱动信号经过隔离放大后，送至场效应管进行末级功率放大，最后将信号分别送出至电磁阀线圈L1、L2、L3，电磁阀受控后驱动气缸进行相应工作。U4为步进电机驱动器，采用DMA870，U3的50、51、27经过限流电阻后将信号送至光耦U9、U10、U11，光耦U9、U10、U11将信号进行隔离放大后，送入步进驱动器的PUL+、PUL-、 DIR+、DIR-、ENA+、ENA-引脚、步进电机驱动器的A+、A-、B+、B-与步进电机M连接。U5为桶盖方位计数霍尔探头芯片，采用AH1885-ZG-7，它的4脚接收来自U1的3.3VDC供电，5脚是脉冲输出引脚，连接至U3的91引脚。
图5为本装置的RFID识别电路图，U12为RFID芯片 ，采用THM3060，它的5和38脚分别是串口RXD和TXD，与主控芯片U3的RXD和TXD连接，进行串口数据通信，U13为桶底RFID标签，塑封于存样桶底部。
以上显示和描述了本专利的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本专利的原理，在不脱离本专利精神和范围的前提下，本专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利范围内。本专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：包括气源1、过滤器2、电磁阀3、桶身固定气缸4、煤样存样桶5、桶底的RFID标签6、桶盖压紧气缸7、桶盖方位计数齿9、桶盖夹具8和11和13和14、桶盖方位计数霍尔探头10、步进电机12、开关式电源芯片U1、时钟芯片U2、主控芯片U3、步进电机驱动器U4、桶盖方位计数霍尔探头芯片U5、光耦U6-U11、RFID芯片U12、桶底RFID标签U13，U1与U2U3U12连接、U2与U3连接、U3与U6-U11连接、U4与U9-U11连接、U5与U3连接、U12与U3连接。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：开关式电源芯片U1采用TPS54331D。
3.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：时钟芯片U2采用ICS308。
4.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：主控芯片U3采用LPC1769。
5.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：步进电机驱动器U4采用DMA870。
6.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：桶盖方位计数霍尔探头芯片U5采用AH1885-ZG-7。
7.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：光耦U6-U11采用P521。
8.根据权利要求1所述的基于RFID的燃煤智能化系统专用煤样存样桶密封装置，其特征在于：RFID芯片U12采用THM3060。
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