CN110465141A - 一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统 - Google Patents

Abstract

一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，涉及一种物联网监控系统，本发明系统包括物联网压力接受端、物联网压力采集端、现场实时控制端。物联网压力采集端采集每行滤袋的风压，压力传感模块位于除尘设备内部中，通过低功耗单片机进行采集，将除尘设备中气压力数据传送给无线发送模块，最终进行数据的无线传送；物联网压力接收端远程分析滤袋压力数据的接收，主控计算机通过计算会对数据进行显示、预判及存储，并并根据处理情况对现场监控端发出控制命令；现场实时控制端：查看处理采集后的数据以及报告。本发明可以适用多种矿业生产的滤袋生命周期的监测，实现了矿业生产的智能化与自动化。

Description

一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统

技术领域

本发明涉及一种物联网监控系统，特别是涉及一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统。

背景技术

布袋除尘器是一种通用型除尘器，随着除尘工作的持续进行，布袋除尘器的核心部件 “滤袋”逐渐会被粉尘堵塞，进而导致布袋除尘器效率降低，容易造成粉尘扩散影响工人身体健康。

不同的矿料因包含的金属元素不同，在进行矿料处理流程中，其所展现出的矿料硬度、矿粉细度都有所不同，而在矿料转运过程中，其粉尘扩散程度也有所不同。布袋除尘器是一种通用型除尘器，一般用来进行定点除尘，但是因为其应用的行业有所不同，其核心器件“滤袋”的寿命周期也有所不同。

在矿料处理流程中，从筛分车间筛选出来的细微矿料要送到球磨车间进行最后研磨。细微矿料进入球磨车间前一般要进行多次转运，最后通过下料车把矿料均匀撒入大型储料仓中等待研磨。观察中发现在转运点处往往是粉尘扩散的最严重的点。一般的处理方法是首先通过护罩将转运点处密封，再通过导料槽约束粉尘流动的方向，再通过滤袋除尘器进行定点降尘，最后通过转运皮带运送到布料小车。

布袋除尘是一种效率很高的除尘设备，在矿山中也应用广泛。在实践中发现，因为布袋除尘器的核心过滤部件是内部的滤袋，滤袋在除尘过程中通过其表面细微空洞保证空气通过，并将粉尘吸附在滤袋外层表面，当高压反喷冲气体来到时，滤袋瞬间膨胀，进而将滤袋外表面上吸附的粉尘打落下来，达到除尘目的。布袋除尘是一种效率很高的除尘设备，在矿山中也应用广泛。但是因北方冬天比较寒冷，当矿料从室外运输进入室内运输时容易在表面产生结露，当布袋除尘器工作时，混合了结露的粉尘很容易成为黏糊状物体吸附在滤袋表面，堵塞滤袋表面的滤孔，使滤袋失去过滤能力，导致粉尘向导料槽尾部、出口溢出，最终危害工人的身体健康。

矿业企业的设备一般都是连续运转，若没有紧急情况，一般不会停机进行维修，所有的设备一个月内有3天时间进行统一大检修。因此采用物联网传感器对布袋除尘器中各行滤袋进行监控，实时显示滤袋的过滤情况以及除尘器整体除尘效率，有效决定布袋更换时间，保证除尘效率最佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，基于物联网技术实时获得转运站除尘滤袋的压力值，对其进行持续监测获取其生命周期，明显提高滤袋的除尘效率，并且具有良好的预判能力。可以适用多种矿业生产的滤袋生命周期的监测，实现了矿业生产的智能化与自动化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述系统包括物联网压力接受端、物联网压力采集端、现场实时控制端；物联网压力采集端采集每行滤袋的风压，压力传感模块位于除尘设备内部中，通过低功耗单片机进行采集，将除尘设备中气压力数据传送给无线发送模块，最终进行数据的无线传送；物联网压力接收端远程分析滤袋压力数据的接收，当压力数据到达主控计算机之后，主控计算机通过计算会对数据进行显示、预判及存储，并并根据处理情况对现场监控端发出控制命令；现场实时控制端查看处理采集后的数据以及报告；物联网压力采集端包括压力传感器、通信总线和无线发送模块；物联网压力接收端包括无线接收模块、主控机控制显示程序和远程通信协议；其压力采集端系统单元为信号采集单元、信号处理单元、物联网通信单元；压力接收端系统单元为物联网通信单元、数据显示单元、数据存储单元；现场控制端系统操作程序基于windows、android、linux操作系统；该系统通过监测滤袋的风压情况来判断滤袋当前所处的生命周期状态，并根据滤袋的生命周期状态计算出除尘箱的降尘效率，从而做出相应提示；利用物联网压力传感器从更新滤袋之后至下次更换滤袋之前，持续监测滤袋内的压力情况，并存储在物联网压力处理端的数据库内，为判断滤袋及除尘箱所处状态提供数据参考。

所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述无线传送使用的技术如WIFI局域网、Zigbee自组网、蓝牙通信、蜂窝网络等无线通讯方式。

所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述低功耗单片机休眠状态工作电流为10uA；单片机芯片所组成的单片机如stm32，msp43，工作供电方式为能量采集供电或者电池供电。

所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述主控计算机与主控机控制显示程序采用基于Windows、Android、Linux、IOS系统操作的操作主机与控制程序。

所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述采集单元采集每个滤袋内部的空气正、负压值；信号处理单元将采集到的信号进行放大、滤波、保持、模数转换；物联网通信单元将压力采集端的压力信号向厂区中央控制站压力接收端进行传送。

所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，所述显示单元实现了压力数值以及滤袋状态的显示；存储单元将多个无线压力传感器采集的数据移交给数据库进行集中存放。

本发明的优点与效果是：

本发明提出的一种除尘器耗损件监控系统，有益效果在于基于物联网技术实时获得转运站除尘滤袋的压力值，对其进行持续监测获取其生命周期，明显提高滤袋的除尘效率，并且具有良好的预判能力。通过硬件系统的无线传送，确保了系统的实时性，通过软件系统的友好提示以及压力数据的直观显示，确保了系统的直观性与准确性，数据库内存储的数据可以为滤袋反喷策略的制定提供数据基础。整个系统有了良好的移植性，可以适用多种矿业生产的滤袋生命周期的监测，实现了矿业生产的智能化与自动化。

附图说明

图1为本发明系统总体框图；

图2为本发明系统处理流程框图；

图3为本发明软件处理流程框图；

图4为本发明传感器放置图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明通过一套除尘器耗损件监控系统，其中分为两部分：物联网压力采集端与物联网压力接收端；其中物联网压力采集端，包括压力传感器、通信总线以及无线发送模块，主要功能是实现对于每行滤袋的风压情况进行采集，并进行信号的放大、滤波以及A/D转换处理，通过通信总线将压力数据传送给无线发送模块，最终进行数据的无线传送。物联网压力接收端包括无线接收模块和主控计算机，主要负责对于滤袋压力数据的接收，并实现单片机与计算机之间的数据通信，当压力数据到达主控计算机之后，主控计算机会对数据进行显示、预判及存储等处理。本发明的一种实现方式中，所述无线传送使用的技术如WIFI局域网、Zigbee自组网、蓝牙通信、蜂窝网络等多种无线通讯方式。本发明的一种实现方式中，所述采集单元主要用来采集每个滤袋内部的空气正、负压值；信号处理单元负责将采集到的信号进行放大、滤波、保持、模数转换。本发明的一种实现方式中，所述物联网通信单元负责将压力采集端的压力信号向厂区中央控制站压力接收端进行传送本发明的一种实现方式中，所述显示单元实现了多种关于滤袋及相关设备状态信息的显示。本发明的一种实现方式中,所述存储单元实现将一个或多个无线压力传感器采集的数据通过数据库或者普通二进制文件进行集中存放。

本发明实施例期望提供一种基于物联网的运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统方案，以解决对于每一行处于中间位置的滤袋进行监控，实时分析除尘器效率，并提前做好预判，保证除尘器在下一个工作周期能够有效的运转。

第一方面，本发明提供一种基于物联网的运转站除尘设备损耗件生命周期监控策略，通过监测每行滤袋中中间滤袋的风压情况来判断滤袋当前所处的生命周期状态。当更换滤袋后通过物联网传感器采集每个滤袋的基本过滤能力并将采集数据作为最优效能指标参考值。随着除尘工作的持续进行，滤袋的堵塞情况日趋严重，在数据采集时，必须监测到最后从而确定滤袋堵塞时压力的峰值。分别将其存储在数据库中，并且由于除尘箱的位置差异，不同行的滤袋的阻塞峰值要分别存储。

进一步地，随着除尘风机的运转，越来越多的粉尘吸附在滤袋外表面上，滤袋内负压力倍增，在一定时间内必须完成反喷吹过程，否则容易导致除尘风机因为抽不到空气产生电机损坏。滤袋每次经过反喷吹后，滤袋外表面吸附的灰尘会被打落，滤孔被堵塞情况最小，而其过滤风压也是最好，此时立即监控布袋内部风压的情况，得出滤袋在理想环境下过滤能力状态。

进一步地，如果某个滤袋表面有部分被堵，则该滤袋工作时，滤袋内部在空气在除尘风机的作用下，空气被抽走，但因为滤袋表面空洞被堵，空气无法从除尘箱体进入到该滤袋内部，造成该滤袋内部空气负压值增长剧烈，明显高出滤袋内未发生堵塞部分的空气负压值，同理，当进行反喷冲打操作时，因为滤袋表面被堵，反喷吹的气压从滤袋释放较慢，受堵滤袋的内部正压值会比未受堵滤袋内部正压值高，因此分别两次采集到的滤袋负压数据及正压逐句跟初始更换滤袋时收集的滤袋正负压数据进行对比，得出当前滤袋的空气过滤效率，进而判断出某个滤袋的生命周期状态。

第二方面，本发明实施例一种基于物联网的运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，由硬件设计与软件设计组成，其中硬件设计分为物联网压力采集端与物联网压力接收端。

物联网压力采集端包括压力传感器、通信总线以及无线发送模块，主要功能是实现对于每行滤袋的风压情况进行采集，并进行信号的放大、滤波以及A/D转换处理，通过通信总线将压力数据传送给无线发送模块，最终进行数据的无线传送。物联网压力接收端包括无线接收模块和主控计算机，主要负责对于滤袋压力数据的接收，并实现单片机与计算机之间的数据通信，当压力数据到达主控计算机之后，主控计算机会对数据进行显示、预判及存储等处理。

进一步地，该系统在压力传感器获取到压力信号之后，对其进行一系列处理，最终转换成微处理器可以识别的数字信号，在接收到数据之后，对其进行数据的无线编码，进行无线传送。物联网压力接收端在接收到无线信号之后，对其进行无线解码，并通过数据总线将压力数据交付于主控计算机。

进一步地，压力接收端要对本系统中压力采集端采集到数据进行无线接收。当接收到数据之后要对其进行汇总，并通过通信总线将压力数据传输给主控计算机，主控计算机在获取到压力值之后，首先对其进行数据存储，再对其进行数据显示，并且根据当前除尘器中每一行滤袋的压力值，判断滤袋的生命状态，综合每一行的滤袋状态确定当前除尘箱的降尘效率，一旦降尘效率太低，就会发出滤袋更换提醒。

第三方面，本发明实施例一种基于物联网的运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其中软件设计是基于可视化编程语言进行开发的，利用指令集实现单片机与计算机之间的数据通信。

进一步地，利用可视化图表，通过数据库或文件存储的文件显示系统各行滤袋当前的压力值。将滤袋的压力值按照其各自的地址号分别存储在数据库中，根据各行滤袋的压力值计算当前除尘箱的降尘效率，并且与阈值进行比对，如果降尘效率低于阈值就会产生更换提示。

进一步地，软件设计第一部分是滤袋状态显示页面，实时的显示滤袋的状态，以及除尘箱的降尘状态，并做出做出提醒。第二大部分是数值显示页面，以图表或曲线的形式直观的显示出降尘箱中滤袋的当前数值，经过除尘箱内滤袋的对比，每个滤袋所处的状态一目了然，而且对于滤袋的生命周期的掌握也有一定帮助；第三大部分是通讯参数配置界面，此部分可以直接对通讯参数进行选择，并且还提供打印输出功能。

Claims (6)

1.一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述系统包括物联网压力接受端、物联网压力采集端、现场实时控制端；物联网压力采集端采集每行滤袋的风压，压力传感模块位于除尘设备内部中，通过低功耗单片机进行采集，将除尘设备中气压力数据传送给无线发送模块，最终进行数据的无线传送；物联网压力接收端远程分析滤袋压力数据的接收，当压力数据到达主控计算机之后，主控计算机通过计算会对数据进行显示、预判及存储，并并根据处理情况对现场监控端发出控制命令；现场实时控制端查看处理采集后的数据以及报告；物联网压力采集端包括压力传感器、通信总线和无线发送模块；物联网压力接收端包括无线接收模块、主控机控制显示程序和远程通信协议；其压力采集端系统单元为信号采集单元、信号处理单元、物联网通信单元；压力接收端系统单元为物联网通信单元、数据显示单元、数据存储单元；现场控制端系统操作程序基于windows、android、linux操作系统；该系统通过监测滤袋的风压情况来判断滤袋当前所处的生命周期状态，并根据滤袋的生命周期状态计算出除尘箱的降尘效率，从而做出相应提示；利用物联网压力传感器从更新滤袋之后至下次更换滤袋之前，持续监测滤袋内的压力情况，并存储在物联网压力处理端的数据库内，为判断滤袋及除尘箱所处状态提供数据参考。

2.根据权利要求1所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述无线传送使用的技术如WIFI局域网、Zigbee自组网、蓝牙通信、蜂窝网络等无线通讯方式。

3.根据权利要求1所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述低功耗单片机休眠状态工作电流为10uA；单片机芯片所组成的单片机如stm32，msp43，工作供电方式为能量采集供电或者电池供电。

4.根据权利要求1所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述主控计算机与主控机控制显示程序采用基于Windows、Android、Linux、IOS系统操作的操作主机与控制程序。

5.根据权利要求1所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述采集单元采集每个滤袋内部的空气正、负压值；信号处理单元将采集到的信号进行放大、滤波、保持、模数转换；物联网通信单元将压力采集端的压力信号向厂区中央控制站压力接收端进行传送。

6.根据权利要求5所述的一种物联网运转站除尘设备损耗件生命周期监控系统，其特征在于，所述显示单元实现了压力数值以及滤袋状态的显示；存储单元将多个无线压力传感器采集的数据移交给数据库进行集中存放。