CN110203546B - 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,开关式电源芯片U1与时钟芯片U2、主控芯片U3及RFID芯片U12连接,时钟芯片U2与主控芯片U3连接,主控芯片U3与光耦U6-U11连接,步进电机驱动器U4与光耦U9-U11连接,桶盖方位计数霍尔探头芯片U5与主控芯片U3连接,RFID芯片U12与主控芯片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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