CN112729769A - 一种流场测量装置以及流场测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种流场测量装置以及流场测量系统，装置包括：采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号；无线发射模块，包括无线数传模块、单片机和天线系统；无线数传模块与采集模块连接，以获取电信号并传输给天线系统；单片机与天线系统连接，以控制天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接；天线系统向目标设备发送电信号。这就实现了从采集模块至目标设备的无线传输，从而无需布置流场测量装置与目标设备之间的线路，从而降低了布线难度，同时由于流场测量装置与目标设备间建立点对点的传输方式，当出现传输故障时，通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。

Description

一种流场测量装置以及流场测量系统

技术领域

本申请涉及流场测量技术领域，具体而言，涉及一种流场测量装置以及流场测量系统。

背景技术

目前，在诸如火力发电厂等场景中，烟气流速测量主要是使用皮托管、热线风速仪等测量设备进行流速采集，然后通过有线传输方式将测得流速信号传输到控制系统(如DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)、PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器))实现数据交换。

然而，采用这类有线传输方式实现的流速测量，在实际工业生产现场，往往存在传输距离长，现场条件复杂，布线难度大等实际问题，从而导致方案的实现不便。此外，工业生产现场，设备繁多(往往具有速度测量设备、温度测量设备、压力测量设备等各式各样的设备)，线路复杂，当有线路故障时，检修成本巨大。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种流场测量装置以及流场测量系统，用以解决现有方式存在的布线难度大、检修成本高的问题。

本申请实施例提供了一种流场测量装置，包括：采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号；无线发射模块，包括无线数传模块、单片机和天线系统；所述无线数传模块与所述采集模块连接，以获取所述电信号并传输给所述天线系统；所述单片机与所述天线系统连接，以控制所述天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接；所述天线系统向所述目标设备发送所述电信号。

在上述实现结构中，通过采集模块实现对于流场中待采集信息的采集，并将其转换为电信号输出给无线数传模块，进而通过无线数传模块将电信号并传输给天线系统，而天线系统则在单片机的控制线，实现与目标设备(比如控制系统或控制系统前的中转设备)的点对点传输连接，从而将采集到的流场信息转换得到的电信号可以通过无线传输的方式发送给目标设备。这样，采集模块可以设置于流场中，而目标设备可以设置于工业生产现场，这就实现了从采集模块至目标设备的无线传输，从而无需布置流场测量装置与目标设备之间的线路，从而降低了布线难度，同时由于流场测量装置与目标设备间建立点对点的传输方式，当出现传输故障时，通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。

进一步地，所述采集模块包括皮托管、热电偶、压力传感器和第一信号传输接口；所述皮托管和所述热电偶集成在一起；所述压力传感器的一端与所述皮托管连接，以将所述皮托管感知的流速信息转换为电信号；所述压力传感器的另一端和所述热电偶接入所述第一信号传输接口，以输出所述压力传感器和所述热电偶传输来的电信号。

在上述实现结构中，通过将皮托管和热电偶集成在一起，从而可以实现对于流场流速和流场内温度的检测。而利用压力传感器接入皮托管，可以将将皮托管感知的流速信息通过产生的压力转换为电信号，实现对于流速信息的电信号转换，从而实现对于流场信息的可靠性采集。

进一步地，所述采集模块还包括：信号放大电路，与所述第一信号传输接口连接，以接收所述电信号并进行放大；模数转换器，与所述信号放大电路连接，以将放大后的所述电信号从模拟信号转换为数字信号；第二信号传输接口，与所述模数转换器连接，以接收所述模数转换器输出的信号，并输出至所述无线发射模块。

在实际应用过程中，皮托管和热电偶采集到的电信号通常是十分虚弱的，为此，在上述实现结构中，通过对信号进行放大以及模数转换，这就使得输出至无线发射模块的电信号能够满足无线传输的需求，从而确保无线通信的可靠性。

进一步地，所述第一信号传输接口和所述第二信号传输接口为插拔式接线接口。

在上述实现结构中，通过采用插拔式接线接口，可以实现对于采集模块的两个部分以及采集模块与无线发射模块之间的分离，从而可以使得本申请提供的流场测量装置得以更灵活地适用于各种实际场景中。

本申请实施例中，还提供了一种流场测量系统，包括：多个前述任一种的流场测量装置，分别布设于各待测设备内；控制系统，与所述流场测量装置无线通信连接，以接收所述流场测量装置检测到的流场测量信息。

通过本申请实施例所提供的流场测量系统，通过将多个流场测量装置布设于各待测设备中，从而实现对于各待测设备的信息检测，进而将检测到的流场测量信息传输至控制系统。这样，在工业生产现场，就无需布置流场测量装置与控制系统之间的线路，从而降低了工业生产现场的布线难度，同时由于流场测量装置采用点对点的传输方式，当出现传输故障时，可以通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。

进一步地，所述待测设备包括待测设备；所述待测设备内部沿烟气方向布设有至少一组流场测量装置组；所述组流场测量装置组包括多个流场测量装置，且同一组流场测量装置组内的多个流场测量装置位于所述待测设备内部沿烟气方向的同一截面上。

在上述实现过程中，在待测设备内部沿烟气方向布设有至少一组流场测量装置组，且每一组流场测量装置组包括多个流场测量装置，且布设于同一截面上，这就使得测量时，可以多个流场测量装置实现对于同一位置处的流场信息的可靠性采集，从而提高输出给控制系统的数据的准确性与可靠性。

进一步地，所述系统还包括中继服务器；所述中继服务器与各所述流场测量装置无线通信连接，以接收各所述流场测量装置传来的流场测量信息，并与所述控制系统连接，以向所述控制系统转发所述流场测量信息。

在实际应用中，工业生产现场往往很大，不同待测设备之间的距离往往并不十分接近。因此，若将流场测量装置直接与控制系统建立连接，那么随着控制系统设置位置的不同，可能存在某些流场测量装置传输信号不好，导致出现传输中断等问题。为此，通过设立中继服务器的方式，可以确保流场测量装置至控制系统的信号有效传输，保证本申请实施例的方案的可靠性。

进一步地，所述流场测量装置组具有一个基本流场测量装置；同一组流场测量装置组内的各所述流场测量装置中，相邻流场测量装置之间通过点对点单向通信链路传输各自采集到的流场测量信息，以将所述流场测量装置组内的所有流场测量装置各自采集到的流场测量信息汇集至所述基本流场测量装置处；所述基本流场测量装置与所述流场测量装置组对应的中继服务器无线通信连接。

在上述实现结构中，通过点对点单向通信的方式，可以实现对于流场测量信息的汇总并传输，且由于仅需建立点对点单向通信，对于每一个流场测量装置而言，其内的无线发射模块的性能要求即可以大幅降低，从而可以节约流场测量装置的成本。

进一步地，不同所述组流场测量装置组的基本流场测量装置，与不同所述中继服务器无线通信连接。

在上述实现结构中，每一组流场测量装置组对应一个专门的中继服务器，从而可以保证针对每一组流场测量装置的数据的可靠、快速转发，从而提高整个流场测量系统的信息流转效率和可靠性。

进一步地，所述待测设备内部沿烟气方向的不同位置处布设有多组流场测量装置组；所述中继服务器与多组流场测量装置组内的至少两组流场测量装置组的基本流场测量装置无线通信连接；所述中继服务器按照预设采样频率依次与各所述基本流场测量装置建立无线通信连接。

在上述实现结构中，一个中继服务器接入多组流场测量装置组，并按照预测采样频率依次与各所述基本流场测量装置建立无线通信连接，实现对相应流场测量装置组之间的流场检测信息的获取，从而可以实现对于中转服务器的性能的充分利用，降低整个流场测量系统的布设成本。

进一步地，所述组流场测量装置组内的任一流场测量装置，在发现与相邻流场测量装置之间的流场测量信息偏差大于预设偏差要求时，生成报警信息，并汇集至所述基本流场测量装置处，以供所述基本流场测量装置将所述报警信息通过所述中继服务器发送给所述控制系统。

在实际应用过程中，通过烟气方向的同一截面的流体，在不同位置处可能由于流体内部相互作用等因素影响，导致相互之间存在一定的差异，从而导致不同流场测量装置检测到的流场检测信息存在一定差异。但是，这种差异在相邻两流场测量装置之间，由于其布设位置是相对较近的，差异应在一定的范围内。因此，在上述实现结构中，在发现与相邻流场测量装置之间的流场测量信息偏差大于预设偏差要求时，生成报警信息，并汇集至基本流场测量装置处，即可实现对于流场异常情况的及时报警。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种流场测量系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种流场测量系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种流场测量装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种感知模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种数据处理模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种更具体的数据处理模块的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种锅炉内流场测量装置的网络拓扑及通信链路示意图；

图8为本申请实施例提供的一种具体的流场测量装置的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种可应用于火力发电厂中的流场测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

实施例一：

为了降低实际工业生产现场的布线难度，降低检修成本，本申请实施例中提供了一种流场测量系统以及应用于该系统中的一种流场测量装置。

请参见图1所示，本申请实施例所提供的流场测量系统包括：

多个流场测量装置，分别布设于各待测设备内。

控制系统，与各流场测量装置无线通信连接，以接收各流场测量装置检测到的流场测量信息。

需要说明的是，在实际应用中，工业生产现场往往很大，不同待测设备之间的距离往往并不十分接近。因此，若将流场测量装置直接与控制系统建立连接，那么随着控制系统设置位置的不同，可能存在某些流场测量装置传输信号不好，导致出现传输中断等问题。为此，在本申请实施例中，可以参见图2所示，可以在流场测量装置于控制系统之间，设置中继服务器，从而利用中继服务器与各流场测量装置无线通信连接，并将中继服务器与控制系统连接(可以是有线通信连接，也可以是无线通信连接)，从而利用中继服务器转发的方式，实现确保流场测量装置至控制系统的信号有效传输。

在本申请实施例中，控制系统可以采用DCS、PLC等实现。

在本申请实施例中，流场测量装置的结构可以参见图3所示，包括：采集模块和无线发射模块。

采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号。

而无线发射模块包括无线数传模块、单片机和天线系统。

无线数传模块与采集模块连接，以获取电信号并传输给天线系统。而单片机与天线系统连接，以控制天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接。天线系统则向目标设备发送电信号。

在本申请实施例中，目标设备是指与流场测量装置以及流场测量系统，建立点对点无线通信连接的设备，在图1中为控制系统，图2中为中继服务器。

需要说明的是，在本申请实施例中，采集模块的具体结构应当与当前需要采集流场信息以及实际应用场景相关。

示例性的，若应用于火力发电厂，则可以采用皮托管进行流速采集，并采用热电偶进行温度采集。

此时，可以参见图4所示，采集模块可以包括感知模块，感知模块包括皮托管1、热电偶2、压力传感器3和第一信号传输接口4。其中，皮托管1和热电偶2集成在一起，而压力传感器3的一端与皮托管1连接，以将皮托管1感知的流速信息转换为电信号。压力传感器3的另一端和热电偶2一起接入第一信号传输接口4，以输出压力传感器传来的表征流场流速和热电偶传输来表征流场温度的电信号。

应理解，若只需采集流速信息，则感知模块中可以不集成热电偶2。类似的，若只需采集温度信息，则感知模块中可以不集成皮托管1和压力传感器3。其具体设置结构可以根据需要进行设置。

应当理解的是，对于图4所示的结构，由于压力传感器3和热电偶2输出的电信号往往很弱，不适宜无线传输。因此，在本申请实施例中，可以参见图5所示，在感知模块之后，还可以具有一数据处理模块，该模块中可以包括：信号放大电路、模数转换器以及第二信号传输接口。

信号放大电路与第一信号传输接口连接，以接收感知模块传来的电信号并进行放大调理，增加其分辨率和敏感性。模数转换器与信号放大电路连接，以接收放大后的电信号，对其进行模数转换，将放大后的电信号从模拟信号转换为数字信号，从而便于无线发射模块进行处理。第二信号传输接口则与模数转换器连接，以接收模数转换器输出的信号，并输出至无线发射模块。

需要说明的是，在本申请实施例中，信号放大电路可以采用已有的各类信号放大电路实现，在本申请实施例中不做限定。

在本申请实施例中，参见图6所示，数据处理模块内还可以具有数模转换器，以接收控制系统传回的信号，并转换为模拟信息输出给感知模块，以实现对感知模块的校零、误差检测、清洗等功能。

此外，在本申请实施例中，数据处理模块内还可以具有变压器，变压器与工频供电电路相连，从而将220V电压转换为12V工作电压，从而为模数转换器、数模转换器、压力传感器等设备供电。应理解，本申请实施例中也可以通过设置电池等方式实现供电，供电方式在本申请实施例中并不做限制。

在本申请实施例中，第一信号传输接口和第二信号传输接口可以为插拔式接线接口。这样，感知模块、数据处理模块以及无线发射模块之间可以实现自由拆分与合并，从而可以适应于更为丰富的场景。比如，在用户希望采用有线连接方式时，只需将无线发射模块拆卸下来，换装上与第二信号传输接口匹配的通信连接线即可。

此外，在本申请实施例中，感知模块、数据处理模块以及无线发射模块，可以独立配置外壳，比如采用耐腐蚀不锈钢材质，以适应高温、高尘、高腐蚀性的实际烟气环境，壳体通过螺纹等固定件固定连接，确保其内的电路的位置稳定。

需要理解的是，在本申请实施例中，感知模块、数据处理模块以及无线发射模块可以通过高度集成的方式，将三个模块的壳体的最大直径限制在10厘米以内，从而给满足大部分现场应用条件。

还需要说明的是，以上为本申请实施例中提供的一种采集模块的可行结构示例，在实际应用过程中，根据实际测试场景的不同，比如在无烟尘、无腐蚀、温度较稳定的场景中，还可以采用热线风速仪来作为采集模块。此外，若测试场景为无烟尘、无腐蚀、温度较稳定的场景，而工程师对测量精度要求较高，则还可以采用诸如激光多普勒流速仪、粒子图像仪等高精度采集设备作为采集模块。

在本申请实施例中，无线数传模块可以采用工业级无线数传模块实现，其与单片机、天线系统一起可以构成一个微型数传电台。

在本申请实施例中，单片机可以采用ST单片机，在其内配置收发通信程序，以控制天线系统与目标设备之间的点对点数据传输连接。

在本申请实施例中，单片机内还可以设置数据加密、数据压缩等功能，从而提高数据传输的安全性，降低数据传输量。

在本申请实施例中，可以配置天线系统支持开放433～525MHz频段，以通过微波通信链路形式向目标设备发送电信号。

需要说明的是，在本申请实施例中，流场测量系统内的待测设备是指，流场中需要进行信息测量的设备。比如，对于火力发电厂而言，待测设备包括但不限于锅炉、空气预热器、脱硝反应器、低温省煤器等设备中的一种或多种。

在本申请实施例中，可以根据实际需要，在各待测设备中设置一个或多个流场测量装置。而为了具有更好的测量效果，在本申请实施例中可以将多个流场测量装置配置成为一个流场测量装置组，将一个流场测量装置组中各流场测量装置布置在待测设备内部沿烟气方向的同一截面上，以通过多个流场测量装置测得在同一截面位置处流场更为详实、可靠的流场测量信息(即前文所述的转换为电信号的流场中待采集的信息)。

示例性的，假设待测设备包括锅炉，可以在锅炉内部沿烟气方向布设至少一组流场测量装置组，并将各流场测量装置组内的各流场测量装置，布设于锅炉内部沿烟气方向的同一截面上。

而为了降低数据传输成本，在本申请实施例中，可以设置每一组流场测量装置组内的一个流场测量装置为基本流场测量装置，将基本流场测量装置与目标设备进行点对点无线通信连接。

而同一组流场测量装置组内的各流场测量装置中，相邻流场测量装置之间通过点对点单向通信链路传输各自采集到的流场测量信息，从而将流场测量装置组内的所有流场测量装置各自采集到的流场测量信息汇集至基本流场测量装置处，以使基本流场测量装置将所在流场测量装置组采集到的所有流场测量信息一起发送给目标设备。

例如，参见图7所示，假设锅炉内布设有N组流场测量装置组，分别记为a-1、a-2、…、a-N，每组流场测量装置组位于锅炉内烟气方向的不同截面上。而每一个流场测量装置组具有M个流场测量装置，记各流场测量装置为(a-n，m)，其中a-n属于a-1至a-N，m属于1至M。设(a-n，1)为各流场测量装置组中的基本流场测量装置，则有(a-n，M)将采集到的流场测量信息传输给(a-n，M-1)，(a-n，M-1)将采集到的流场测量信息和(a-n，M)采集到的流场测量信息一起传输给(a-n，M-2)……，(a-n，1)处即汇集(a-n，M)至(a-n，1)这M个流场测量装置分别采集到的M个流场测量信息，从而由(a-n，1)发送给所连接的中继服务器。

需要注意的是，在本申请实施例中，可以如图7所示的，一个中继服务器同时与多个流场测量装置组的基本流场测量装置连接，从而实现对于这多个流场测量装置组的流场测量信息的获取。

而在实际应用中，流场测量系统对于数据的时效性要求并高，因此在本申请实施例中，中继服务器按照预测采样频率依次与各基本流场测量装置建立无线通信连接。

比如对于图7所示的结构，中继服务器可以先与(a-1，1)建立点对点无线通信连接，从而从(a-1，1)处获取(a-1，1)至(a-1，M)的所有流场测量信息，然后在采样频率到达时，再与(a-2，1)建立点对点无线通信连接，从而从(a-2，1)处获取(a-2，1)至(a-2，M)的所有流场测量信息，依次类推，在从(a-n，1)处获取(a-n，1)至(a-n，M)的所有流场测量信息后，在采样频率到达时，重新与(a-1，1)建立点对点无线通信连接，从而从(a-1，1)处获取(a-1，1)至(a-1，M)的所有流场测量信息。不断往复，实现对于各流场测量装置组的流场测量信息的获取。

需要说明的是，采样频率可以由工程师自定义，从而适应实际数据获取需要。

此外，在本申请实施例中，也可以为不同的流场测量装置组分别配置一个专门的中继服务器，从而保证数据传输效率。

此外，在本申请实施例中，流场测量系统可以具有报警功能。在实际应用过程中，通过烟气方向的同一截面的流体，在不同位置处可能由于流体内部相互作用等因素影响，导致相互之间存在一定的差异，从而导致不同流场测量装置检测到的流场检测信息存在一定差异。但是，这种差异在相邻两流场测量装置之间，由于其布设位置是相对较近的，差异应在一定的范围内。

因此，在本申请实施例中，组流场测量装置内可以设置比较电路，从而可以在组流场测量装置组内的任一流场测量装置，在发现与相邻流场测量装置之间的流场测量信息偏差大于预设偏差要求时，即生成报警信息，并汇集至基本流场测量装置处，以供基本流场测量装置将报警信息通过中继服务器发送给控制系统。

在本申请实施例中，预设偏差要求可以由工程师根据实际需要进行设置，比如可以设置为20％，当发现与相邻流场测量装置之间的流场测量信息偏差大于20％时，即生成报警信息。

需要注意的是，在实际应用中，上游待测设备的烟气的速度、温度等流场测量信息会影响为下游待测设备的运行状况。因此，在本申请实施例的一种可行实施方式中，在存在多个待测设备时，可以为每一个待测设备配置至少一个对应的中继服务器，且将各中继服务器沿烟气流动方向建立单向无线通信链路，从上游待测设备对应的中继服务器将获取到的上游待测设备的流场测量信息发送至下游待测设备对应的中继服务器，从而在中继服务器层面实现下游待测设备对上游待测设备的信息整合。

需要注意的是，在本申请实施例中，控制系统可以包括服务器集群以及控制终端。中继服务器可以通过有线或无线的方式实现至服务器集群的数据传输。

此外，在本申请实施例中，还可以配置私有通信基站，私有通信基站的辐射范围可以由工程师根据实际需要进行设置(比如可以设置为≤1km)，移动终端进入私有通信基站辐射范围内时，可以通过登录账号、密码认证等费那事可以访问服务器集群，从而实现移动终端的接入控制。

而为了保证控制系统的安全性，在私有通信基站与服务器集群之间可以设置网络防火墙，以过滤掉危险信息。

通过本申请实施例提供的流场测量系统以及流场测量装置，通过将多个流场测量装置布设于各待测设备中，从而实现对于各待测设备的信息检测，进而将检测到的流场测量信息通过无线传输方式传输至控制系统。这样，在工业生产现场，就无需布置流场测量装置与控制系统之间的线路，从而降低了工业生产现场的布线难度，同时由于流场测量装置采用点对点的传输方式，当出现传输故障时，可以通过查询故障信息即可很方便地定位出故障通信链路，从而降低检修成本。

实施例二：

本申请实施例在实施例一的基础上，以一种应用于火力发电厂中的具体的流场测量装置以及系统的结构为例进行示例说明。

参见图8所示，图8为本申请实施例所提供的一种流场测量装置的结构示意图，其包括：感知模块(一)、数据处理模块(二)和无线发射模块(三)。

三个模块的外壳均采用耐腐蚀不锈钢材质，以适应高温、高尘、高腐蚀性的实际烟气环境；三个模块的壳体通过螺纹固定连接。三个模块间通过插拔式接线端子实现连接，实现彼此信息交互与供电。其中，三个模块构成的流场测量装置最大直径d小于等于10cm，以满足大部分现场应用条件。

参见图8所示，感知模块(一)包括皮托管1、热电偶2、压力传感器3和第一插拔式接线端子4。其中，皮托管1、热电偶2与感知模块的壳体通过点焊方式集成到一起，增加稳定性。压力传感器3的一端与皮托管1连接，以将皮托管1感知的流速信息转换为电信号。压力传感器3的另一端和热电偶2一起接入第一信号传输接口4，以输出压力传感器3传来的表征流场流速和热电偶2传输来表征流场温度的电信号。使用过程中皮托管1直接进入烟气环境，皮拖管1的长度L可以由工程师根据实际需要定制，以满足最佳测量效果。

数据处理模块(二)包括供电单元5、具有简单数据分析功能的集成电路板6、以及第二插拔式接线端子7。供电单元5由变压器与工频供电电路相连实现，将220V电压转换为12V工作电压。

而集成电路板6主要包括信号放大电路、模数转换器与数模转换器。

因为感知模块(一)传出来的电压或者电流信号弱，容易被干扰能力，因此首先通过信号放大电路将感知模块(一)传递过来的电压或者电流信号放大，增加其分辨率和敏感性。然后将放大后的信号通过双通道24位模数转换器转换成数字信号，该数字信号通过第二插拔式接线端子7传递给无线发射模块(三)。同时，该模块也可以通过双通道24位数模转换器，将无线发射模块(三)传递下来的电信号转换为模拟信号，传递给感知模块(一)，完成校零、误差检测、清洗等功能。

无线发射模块(三)主要由是工业级无线数传模块8、单片机(图中未示出)和天线系统9组成。无线数传模块8、单片机和天线系统9可以看做一个微型数传电台。在本申请实施例中，可以基于Si4432射频无线方案，采用GFSK调制方式，并在单片机中存储收发通信程序，实现不同数据包长度下点对点实时双向高速无线数据传输。在本申请实施例中，无线发射模块(三)的供电电压可以为12V，配置天线系统9支持开放433～525MHz频段，最大释放36个频道，有效传输距离2Km，单机功率小于5W。同时，根据业务需求单片机内可以配置数据加密和压缩功能。

无线发射模块(三)将数据处理模块(二)传递过来的电信号通过天线系统以微波通信链路形式发射出去，在控制系统与流场测量装置之间建立上行、下行双向链路通道。天线系统采用433～525MHz频段无线数字微波。

需要说明的是，本申请实施例中，流场测量装置为原位流场测量装置，即在流场原本所在位置处进行测量的装置。

参见图9所示，图9为本申请实施例所提供的一种可应用于火力发电厂中的流场测量系统的结构示意图。

实际上，火力发电厂中沿烟气流动方向相同设备单元内、不同设备单元处((a)—锅炉；(b)—空气预热器；(c)—脱硝反应器；(d)—低温省煤器)涉及到的流场测量装置的数量巨大并且彼此相互独立、间隔较远，呈集群分布状态。鉴于具有无线发射功能的流场测量装置的通信链路数量有限，因此系统各设备之间组网方式采用设备、传输、应用三层架构。

第三层设备层主要是面向真实烟气环境的由数量众多的流场测量装置组成的数据采集机群。

比如，实际锅炉(a)内部沿烟气方向设有N组流场测量装置组，分别记为a-1、a-2、…、a-N，每组流场测量装置组位于锅炉内烟气方向的不同截面上。

锅炉(a)内流场测量装置的网络拓扑及通信链路布置可以参见图7所示。由图7可知，沿烟气截面方向，相邻两流场测量装置、建立点对点单向通信链路，并将流场测量信息通过通信链路传递给临近流场测量装置。该流场测量装置将上一级流场测量信息和自身的流场测量信息一起打包发送到下一级流场测量装置，最终同一截面处的流场测量信息汇集到基本流场测量装置处。基本流场测量装置将该截面的所有流场测量信息汇总通过双向链路上传至中继服务器。

由于该流场测量系统对数据时效性要求不高，为了避免通信链路拥挤，中继服务器与沿烟气流程方向不同截面上的各基本流场测量装置，按照自定义采样频率，依次建立连接，采集单个基本流场测量装置的数据。

同时，当任一流场测量装置发现自身与上一级流场测量装置间的速度或温度的波动超过20％时，生成报警信息并汇总至基本流场测量装置，从而上报至控制系统，实现报警。

第二层传输层主要由提供信号中继和转发服务的中继服务器组成，根据现场实际情况(设备间有无遮挡、传输距离的远近等)，中继服务器可设计为多级结构。

为了减少数据交互量和设备计算负担，沿烟气流动方向上，不同中继服务器间建立单向无线通信链路，上游中继服务器将获取到的烟气速度、温度等数据发送至下游中继服务器，以供下游设备(比如空气预热器、脱硝反应器、低温省煤器)进行调整。

中继服务器与流场测量装置之间通过无线微波链路建有双向通信链路。为了便于数据远距离传输，中继服务器与服务器集群通过有线建立通信链路。中继服务器可以实时将流场测量信息传递给服务器集群，同时也可以将服务器集群的控制信号传递给流场测量装置。

第一层应用层主要是由构成控制系统的服务器集群、网络防火墙，提供移动终端接入的私有通信基站和控制终端构成。

私有通信基站的辐射范围为≤1km，移动终端进入私有通信基站辐射范围内通过移动终端的账号、密码认证服务可以访问服务器集群的数据。私有通信基站与服务器集群中间设置有网络防火墙，以提高系统安全性。

本实施例的方案，通过构建流场测量装置与控制系统之间无线通信，提高了系统的可靠性，减少了布线和维修成本。此外，通过信号接入，可实现设备与设备(移动终端-流场测量装置、移动终端-控制系统)间的通信。可实现多终端(移动终端、控制终端)同时接入流场测量装置，实时获取流场测量信息。可实现分布式流场测量装置的规模同时接入，提高测量准确性。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露结构，可以通过其它的方式实现。以上所描述的结构实施例仅仅是示意性的。

另外，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

在本申请实施例中，多个指两个或两个以上。

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

Claims (10)

1.一种流场测量装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于感知流场中待采集的信息，并将感知的待采集的信息转换为电信号；

无线发射模块，包括无线数传模块、单片机和天线系统；

所述无线数传模块与所述采集模块连接，以获取所述电信号并传输给所述天线系统；

所述单片机与所述天线系统连接，以控制所述天线系统与目标设备建立点对点数据传输连接；

所述天线系统向所述目标设备发送所述电信号。

2.如权利要求1所述的流场测量装置，其特征在于，所述采集模块包括皮托管、热电偶、压力传感器和第一信号传输接口；

所述皮托管和所述热电偶集成在一起；

所述压力传感器的一端与所述皮托管连接，以将所述皮托管感知的流速信息转换为电信号；

所述压力传感器的另一端和所述热电偶接入所述第一信号传输接口，以输出所述压力传感器和所述热电偶传输来的电信号。

3.如权利要求2所述的流场测量装置，其特征在于，所述采集模块还包括：

信号放大电路，与所述第一信号传输接口连接，以接收所述电信号并进行放大；

模数转换器，与所述信号放大电路连接，以将放大后的所述电信号从模拟信号转换为数字信号；

第二信号传输接口，与所述模数转换器连接，以接收所述模数转换器输出的信号，并输出至所述无线发射模块。

4.如权利要求3所述的流场测量装置，其特征在于，所述第一信号传输接口和所述第二信号传输接口为插拔式接线接口。

5.一种流场测量系统，其特征在于，包括：

多个如权利要求1-4任一项所述的流场测量装置，分别布设于各待测设备内；

控制系统，与所述流场测量装置无线通信连接，以接收所述流场测量装置检测到的流场测量信息。

6.如权利要求5所述的流场测量系统，其特征在于，所述待测设备内部沿烟气方向布设有至少一组流场测量装置组；

所述组流场测量装置组包括多个流场测量装置，且同一组流场测量装置组内的多个流场测量装置位于所述待测设备内部沿烟气方向的同一截面上。

7.如权利要求6所述的流场测量系统，其特征在于，所述系统还包括中继服务器；所述中继服务器与各所述流场测量装置无线通信连接，以接收各所述流场测量装置传来的流场测量信息，并与所述控制系统连接，以向所述控制系统转发所述流场测量信息。

8.如权利要求7所述的流场测量系统，其特征在于，所述流场测量装置组具有一个基本流场测量装置；

同一组流场测量装置组内的各所述流场测量装置中，相邻流场测量装置之间通过点对点单向通信链路传输各自采集到的流场测量信息，以将所述流场测量装置组内的所有流场测量装置各自采集到的流场测量信息汇集至所述基本流场测量装置处；

所述基本流场测量装置与所述流场测量装置组对应的中继服务器无线通信连接。

9.如权利要求7所述的流场测量系统，其特征在于，所述待测设备内部沿烟气方向的不同位置处布设有多组流场测量装置组；

所述中继服务器与多组流场测量装置组内的至少两组流场测量装置组的基本流场测量装置无线通信连接；

所述中继服务器按照预测采样频率依次与各所述基本流场测量装置建立无线通信连接。

10.如权利要求7所述的流场测量系统，其特征在于，所述组流场测量装置组内的任一流场测量装置，在发现与相邻流场测量装置之间的流场测量信息偏差大于预设偏差要求时，生成报警信息，并汇集至所述基本流场测量装置处，以供所述基本流场测量装置将所述报警信息通过所述中继服务器发送给所述控制系统。

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