CN116165352B - 烟气在线监测仪质控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境保护技术领域，提出了烟气在线监测仪质控系统，用于校核烟气在线监测仪的准确性，包括上位机和质控设备，上位机通过不同的串口分别接收烟气在线监测仪和质控设备的数据，并通过界面显示，所述上位机用于调用其存储器中的程序执行：在上位机上电重启时，执行串口初始化步骤，在接收到任一界面的调用指令时，执行该任一界面的初始化程序，该任一界面的初始化程序包括：界面控件的显示，所述控件包括文本框、和/或操作按键、和/或指示灯；将该任一界面与枚举类数据中的各个成员一一对应，并将该任一界面与对应串口的处理事件绑定。通过上述技术方案，解决了相关技术中烟气在线监测仪质控系统界面易卡顿的问题。

Description

烟气在线监测仪质控系统
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体的，涉及烟气在线监测仪质控系统。
背景技术
烟气在线自动监测质控设备用于对现场的烟气在线监测设备进行准确性校核，在校核的过程中，需要将现场烟气在线自动监测质控设备内随机选择或指定的标准气体输入现场烟气在线监测设备，上位机读取烟气在线自动监测质控设备输出的标准气体浓度，以及烟气在线监测设备的检测结果，并通过界面显示，工作人员通过查看界面显示的数据差异，能够直观的了解烟气在线监测设备的检测精度。多个界面在切换的过程中，需要处理大量的数据，容易造成界面卡顿，影响用户体验。
发明内容
本发明提出烟气在线监测仪质控系统，解决了相关技术中烟气在线监测仪质控系统界面易卡顿的问题。
本发明的技术方案如下：包括上位机和质控设备，上位机通过不同的串口分别接收烟气在线监测仪和质控设备的数据，并通过界面显示，所述上位机用于调用其存储器中的程序执行：
在上位机上电重启时，执行串口初始化步骤，所述串口初始化步骤包括：
新建一个枚举类数据，所述枚举类数据的各个成员对应不同的串口；
新建一个初始化字典，用于初始化串口参数，并将所述串口参数与枚举类数据中的各个成员一一对应；所述串口参数包括波特率、校验位、数据位、停止位；
新建一个串口事件集合，所述串口事件集合包括不同串口的处理事件，并将所述处理事件与枚举类数据中的各个成员一一对应；所述处理事件包括：接收串口数据并保存至缓冲区；
在接收到任一界面的调用指令时，执行该任一界面的初始化程序，该任一界面的初始化程序包括：
界面控件的显示，所述控件包括文本框、和/或操作按键、和/或指示灯；
将该任一界面与枚举类数据中的各个成员一一对应，并将该任一界面与对应串口的处理事件绑定。
进一步，所述上位机还用于调用其存储器中的程序执行：
在接收到串口参数的更改指令时，上位机进行一次上电重启。
进一步，还包括远程质控平台，所述上位机用于将所述烟气在线监测仪和质控设备的数据分次上传至远程质控平台，任一次数据上传时，所述上位机还用于调用程序执行：
检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态；
在网络发生中断时，将该任一次上传的数据内容、指令类型、时间保存至异常数据表中；
在网络正常时，查询异常数据表，如果异常数据表有数据，则新启一个线程，读取异常数据表，并按照指令类型补传数据内容；任一条指令类型对应的数据内容补传完成后，从异常数据表中删除该指令类型对应的内容。
进一步，所述上位机和远程质控平台之间为tcp通信，所述检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态，具体包括：
如果在设定时间内，上位机没有接收到远程质控平台发送的心跳包，则对标志变量赋值为第一取值，表明网络发生中断；否则，对标志变量赋值为第二取值，表明网络正常。
进一步，所述质控设备包括设置在柜体内的标气气瓶、第一三通阀和第二三通阀，
所述第一三通阀的第一进气口A与标气气瓶连通，所述第一三通阀的出气口用于与烟气在线监测仪的样气进气管连通；
所述第二三通阀的第一进气口A与标气气瓶连通，所述第二三通阀的出气口用于与烟气在线监测仪的采样口连通，所述第一三通阀的第二进气口B与烟气在线监测仪的采样口连通，所述第二三通阀的第二进气口B用于与烟气在线监测仪的标气进气管连通。
进一步，所述标气气瓶为多个，在每个所述标气气瓶与所述第一三通阀的连通管道上，以及每个所述标气气瓶与所述第二三通阀的连通管道上均设置有电动调节阀。
进一步，还包括转接器，所述转接器包括第一出气口、第二出气口和多个进气口，多个进气口分别连接多个标气气瓶1，所述转接器的第一出气口与第一三通阀2的第一进气口连通，所述转接器的第二出气口与第二三通阀3的第一进气口连通。
进一步，还包括电动调节阀控制电路，所述电动调节阀控制电路包括依次连接的电压放大电路和电压-电流转换电路，所述电压放大电路的输入端用于连接主控芯片的DAC输出端，
所述电压-电流转换电路包括运放U1B、运放U1C和运放U1D，所述运放U1B的反相输入端通过电阻R4连接所述电压放大电路的输出端，所述运放U1B的同相输入端通过电阻R6接地，所述运放U1B的输出端接入所述运放U1C的同相输入端，所述运放U1C的输出端反馈连接至所述运放U1C的反相输入端，所述运放U1C的输出端通过电阻R5连接至所述运放U1B的反相输入端，
所述运放U1B的输出端通过电阻R8接入所述运放U1D的同相输入端，所述运放U1D的输出端反馈连接至所述运放U1D的反相输入端，所述运放U1D的输出端通过电阻R7连接至所述运放U1B的同相输入端，
所述运放U1D的同相输入端作为所述电压-电流转换电路的输出端，用于接入电动调节阀的控制端。
进一步，所述电压放大电路包括运放U1A、电阻R1、电容C1和电阻R2，所述电阻R1的第一端作为所述电压放大电路的输入端，用于连接主控芯片的DAC输出端，所述电阻R1的第二端通过电容C1接地，所述电阻R1的第二端接入所述运放U1A的同相输入端，所述运放U1A的反相输入端通过电阻R9接地，所述运放U1A的输出端通过电阻R2反馈连接至所述运放U1A的反相输入端，所述运放U1A的输出端作为所述电压放大电路的输出端。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明中通过新建枚举类数据、初始化字典和串口事件集合，将不同的串口与对应的串口处理事件对应；同时，在界面初始化程序中，将界面与对应串口的处理事件绑定，将不同串口的处理事件分开调用，这样，在调用某一界面时，只需调用特定的串口处理事件即可，防止调用信息过多造成界面卡顿，且在新增串口时，不会影响到之前串口的传输。此外，将串口初始化和界面初始化分开执行，进一步防止初始化信息过多造成界面卡顿。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中上位机程序流程图；
图2为本发明中质控设备接线原理图；
图3为本发明中电动调节阀控制电路原理图；
图中：1标气气瓶，2第一三通阀，3第二三通阀，4烟气在线监测仪，5样气进气管，6标气进气管，7电动调节阀，8流量计，9气泵，10减压阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
本实施例烟气在线监测仪质控系统包括上位机和质控设备，上位机通过不同的串口分别接收烟气在线监测仪4和质控设备的数据，并通过界面显示，上位机用于调用其存储器中的程序执行如图1所示的步骤：
S100：在上位机上电重启时，执行串口初始化步骤，串口初始化步骤包括：
S110：新建一个枚举类数据，枚举类数据的各个成员对应不同的串口；
本实施例中，采用C#语言实现，枚举类数据的定义如下：
public enum SerialType
{
COM1 = 1,//串口1
COM2 = 2, //串口2
COM3 = 3, //串口3
COM4 = 4, //串口4
COM7 = 7, //串口7
COM8 = 8, //串口8
}
S120：新建一个初始化字典，用于初始化串口参数，并将串口参数与枚举类数据中的各个成员一一对应；串口参数包括波特率、校验位、数据位、停止位；
本实施例中，初始化字典的定义如下：
字典：Dictionary<int, MySerialPort>DicSerial = new Dictionary<int,MySerialPort>();
public class MySerialPort{
public void Init(COM1,9600,None,8,1); //串口1,波特率9600，无校验位，8数据位，1停止位
public void Init(COM2,38400,None,8,1); //串口2,波特率38400，无校验位，8数据位，1停止位
…
}
S130：新建一个串口事件集合，串口事件集合包括不同串口的处理事件，并将处理事件与枚举类数据中的各个成员一一对应；处理事件包括：接收串口数据并保存至缓冲区；
本实施例中，串口事件集合的定义如下：
public interface ISerialPort
{
DataReceived( string portName);//串口数据接收
}
其中，为portName赋予不同的值对应不同的串口事件。
S200：在接收到任一界面的调用指令时，执行该任一界面的初始化程序，该任一界面的初始化程序包括：
S210：界面控件的显示，控件包括文本框、和/或操作按键、和/或指示灯；
S220：将该任一界面与枚举类数据中的各个成员一一对应，并将该任一界面与对应串口的处理事件绑定。
例如，某一界面需要调用串口1的处理事件，则在该界面初始化程序中执行DataReceived(COM1)即可。
本发明中通过新建枚举类数据、初始化字典和串口事件集合，将不同的串口与对应的串口处理事件对应；同时，在界面初始化程序中，将界面与对应串口的处理事件绑定，将不同串口的处理事件分开调用，这样，在调用某一界面时，只需调用特定的串口处理事件即可，防止调用信息过多造成界面卡顿，且在新增串口时，不会影响到之前串口的传输。此外，将串口初始化和界面初始化分开执行，进一步防止初始化信息过多造成界面卡顿。
进一步，上位机还用于调用其存储器中的程序执行：
在接收到串口参数的更改指令时，上位机进行一次上电重启。
在上位机中设置有更改串口参数的界面，用于用户随时更改串口参数，保持良好的通信效果，由于串口参数不需要频繁更改，在每次用户更改串口参数时，上位机上电重启，串口参数更改生效。
进一步，还包括远程质控平台，上位机用于将烟气在线监测仪4和质控设备的数据分次上传至远程质控平台，任一次数据上传时，上位机还用于调用程序执行：
检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态；
在网络发生中断时，将该任一次上传的数据内容、指令类型、时间保存至异常数据表中；
在网络正常时，查询异常数据表，如果异常数据表有数据，则新启一个线程，读取异常数据表，并按照指令类型补传数据内容；任一条指令类型对应的数据内容补传完成后，从异常数据表中删除该指令类型对应的内容。
本实施例中，还可以将上位机接收到的数据发送至远程质控平台，这样后台管理人员通过远程质控平台即可实时了解质控情况。通过实时检测网络状态及时发现网络故障；同时，在发生网络中断时，及时保存上传的数据内容，并在网络恢复连接后，新启一个线程补传数据，不影响正常通信。
进一步，上位机和远程质控平台之间为tcp通信，检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态，具体包括：
如果在设定时间内，上位机没有接收到远程质控平台发送的心跳包，则对标志变量赋值为第一取值，表明网络发生中断；否则，对标志变量赋值为第二取值，表明网络正常。
进一步，如图2所示，质控设备包括设置在柜体内的标气气瓶1、第一三通阀2和第二三通阀3，第一三通阀2的第一进气口A与标气气瓶1连通，第一三通阀2的出气口用于与烟气在线监测仪4的样气进气管5连通；
第二三通阀3的第一进气口A与标气气瓶1连通，第二三通阀3的出气口用于与烟气在线监测仪4的采样口连通，第二三通阀3的第二进气口B用于与烟气在线监测仪4的标气进气管6连通，第一三通阀2的第二进气口B与烟气在线监测仪4的采样口连通。
本实施例中质控设备可以工作在全流程质控和监测仪质控两种模式，当工作在全流程质控模式时，第一三通阀2的第二进气口B和出气口连通，第二三通阀3的第一进气口A和出气口连通，标气气瓶1中的标准气体通过第二三通阀3进入烟气在线监测仪4的采样口，再依次经采样口、第一三通阀2的第二进气口B连接烟气在线监测仪4的样气进气管5进行全流程质控检测；当工作在监测仪质控模式时，第一三通阀2的第一进气口A和出气口连通，第二三通阀关闭，标气气瓶1中的标准气体通过第一三通阀2进入样气进气管5进行监测仪质控检测。在以上两种模式中，如果烟气在线监测仪4检测出的气体含量与标准气体的含量误差在设定范围内，则表明烟气在线监测仪4检测结果准确，否则，表明烟气在线监测仪4检测结果有误。
其中，采样口为现场的烟囱，在全流程质控模式时，标准气体经过烟囱后进入样气进气管5；在监测仪质控模式时，标准气体直接进入样气进气管5，仅对烟气在线监测仪4进行质控。
本实施例通过第一三通阀2和第二三通阀3实现全流程质控和监测仪质控两种模式的切换，接线简单、操作方便。
需要说明的是，标气进气管6用于烟气在线监测仪4内部传感器的定期校准，每次校准时，控制电动调节阀7关闭，第一三通阀2的第二进气口B和出气口连通，第二三通阀3的第二进气口B和出气口连通，这样校准用的标气依次从标气进气管6、第二三通阀的出气口、采样口、第一三通阀的第二进气口进入样气进气管5，实现烟气在线监测仪4内部传感器的校准。
进一步，如图2所示，标气气瓶1为多个，在每个标气气瓶1与第一三通阀2的连通管道上，以及每个标气气瓶1与第二三通阀3的连通管道上均设置有电动调节阀7。
多个标气气瓶1分别用于存储氮气、一氧化氮或二氧化硫混合标气，通过控制不同的电动调节阀7导通，使不同的标气气瓶1与烟气在线监测仪4的样气进气管5连通，从而实现单瓶混合标准气体、多种不同种类单一标准气体及多瓶混合标准气体的组合式抽查。
此外，如图2所示，为了更好的对标准气体的流量进行控制，在标准气体的流通管道上还设置有减压阀10和流量计8，其中，减压阀10用于调节标气气瓶1的出口压力，流量计8用于实时监测标准气体的流量。
进一步，还包括转接器，转接器包括第一出气口、第二出气口和多个进气口，多个进气口分别连接多个标气气瓶1，转接器的第一出气口与第一三通阀2的第一进气口连通，转接器的第二出气口与第二三通阀3的第一进气口连通。
本实施例中转接器的设置，实现了多个标气气瓶1与第一三通阀2、第二三通阀3的同时连接，结构简单、操作方便。具体的，对任一标气气瓶1，当需要该标气气瓶1与第一三通阀2连通时，该标气气瓶1的气体经转接器的一个进气口进入，再经第一出气口与第一三通阀连通。同理，当需要该标气气瓶1与第二三通阀3连通时，该标气气瓶1的气体经转接器的一个进气口进入，再经第二出气口与第二三通阀连通。
进一步，还包括气泵9，用来对管道进行清洗，当质控结束，主控芯片控制气泵9抽出空气，对管道进行清洗。在气泵9的管路上还设置有电动调节阀7，用于控制气泵9的启停。
进一步，还包括电动调节阀控制电路，电动调节阀控制电路包括依次连接的电压放大电路和电压-电流转换电路，电压放大电路的输入端用于连接主控芯片的DAC输出端，
电压-电流转换电路包括运放U1B、运放U1C和运放U1D，运放U1B的反相输入端通过电阻R4连接电压放大电路的输出端，运放U1B的同相输入端通过电阻R6接地，运放U1B的输出端接入运放U1C的同相输入端，运放U1C的输出端反馈连接至运放U1C的反相输入端，运放U1C的输出端通过电阻R5连接至运放U1B的反相输入端，
运放U1B的输出端通过电阻R8接入运放U1D的同相输入端，运放U1D的输出端反馈连接至运放U1D的反相输入端，运放U1D的输出端通过电阻R7连接至运放U1B的同相输入端，
运放U1D的同相输入端作为电压-电流转换电路的输出端，用于接入电动调节阀7的控制端。
多种不同种类单一标准气体及多瓶混合标准气体抽查过程中，通过调节电动调节阀7的开度，控制不同标气气瓶1的流量，从而在转接器的出气口得到不同混合比例的标气，为烟气在线监测仪4的校核提供更多的检测数据。电动调节阀7控制电路的工作原理为：根据不同的开度需要，主控芯片的DAC输出端输出不同的模拟量指令到电压放大电路的输入端，电压放大电路对电压信号进行放大，并经电压-电流转换电路之后，输出4~20mA的电流信号到电动调节阀7的控制端，电动调节阀7根据其控制端接收到的电流信号调节阀芯的位置，从而实现开度的调节。
电流-电压转换电路的工作原理为：如图3所示，设定运放U1A输出端的电压为VO1，运放U1B反相输入端的电压为U-，运放U1B同输入端的电压为U+，运放U1B输出端的电压为VO2，根据运放“虚断”特性得到：
从而得到
（1）
（2）
由运放“虚短”特性得到U+= U-，将式（2）带入式（1）得到
设置R4=R5=R6=R7，得到
由运放“虚断”特性可知，运放U1D同相输入端电流为0，因此，流过电阻R8的电流即为输入（通过端子H1接入）电动调节阀7控制端的电流，
经过上述过程，将运放U1A输出的电压VO1转换为电流信号IO，输入到电动调节阀7控制端。现有的电压-电流转换电路常采用双极型晶体管，其输出电流精度受器件参数分散性影响严重，本发明通过运放U1C和运放U1D构成的电压跟随器，使反馈回路与输出阻抗隔离，保证输出电流精度。
进一步，电压放大电路包括运放U1A、电阻R1、电容C1和电阻R2，电阻R1的第一端作为电压放大电路的输入端，用于连接主控芯片的DAC输出端，电阻R1的第二端通过电容C1接地，电阻R1的第二端接入运放U1A的同相输入端，运放U1A的反相输入端通过电阻R9接地，运放U1A的输出端通过电阻R2反馈连接至运放U1A的反相输入端，运放U1A的输出端作为电压放大电路的输出端。
运放U1A、电阻R2和电阻R9构成同相比例放大电路，根据实际需要，通过调节电阻R2和电阻R9的阻值可以调节运放U1A的输出信号；同时，电容C1的设置，起到缓起的作用，避免主控芯片的DAC输出指令信号突然变化、造成阀芯位置的突然变化，从而对阀芯造成损坏。

Claims (9)

1.烟气在线监测仪质控系统，用于校核烟气在线监测仪（4）的准确性，包括上位机和质控设备，所述上位机通过不同的串口分别接收烟气在线监测仪（4）和质控设备的数据，并通过界面显示，其特征在于，所述上位机用于调用其存储器中的程序执行：
在上位机上电重启时，执行串口初始化步骤，所述串口初始化步骤包括：
新建一个枚举类数据，所述枚举类数据的各个成员对应不同的串口；
新建一个初始化字典，用于初始化串口参数，并将所述串口参数与枚举类数据中的各个成员一一对应；所述串口参数包括波特率、校验位、数据位、停止位；
新建一个串口事件集合，所述串口事件集合包括不同串口的处理事件，并将所述处理事件与枚举类数据中的各个成员一一对应；所述处理事件包括：接收串口数据并保存至缓冲区；
在接收到任一界面的调用指令时，执行该任一界面的初始化程序，该任一界面的初始化程序包括：
界面控件的显示，所述控件包括文本框、和/或操作按键、和/或指示灯；
将该任一界面与枚举类数据中的各个成员一一对应，并将该任一界面与对应串口的处理事件绑定。
2.根据权利要求1所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，所述上位机还用于调用其存储器中的程序执行：
在接收到串口参数的更改指令时，上位机进行一次上电重启。
3.根据权利要求1所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，还包括远程质控平台，所述上位机用于将所述烟气在线监测仪（4）和质控设备的数据分次上传至远程质控平台，任一次数据上传时，所述上位机还用于调用程序执行：
检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态；
在网络发生中断时，将该任一次上传的数据内容、指令类型、时间保存至异常数据表中；
在网络正常时，查询异常数据表，如果异常数据表有数据，则新启一个线程，读取异常数据表，并按照指令类型补传数据内容；任一条指令类型对应的数据内容补传完成后，从异常数据表中删除该指令类型对应的内容。
4.根据权利要求3所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，所述上位机和远程质控平台之间为tcp通信，所述检测网络连接状态并添加标志变量标记网络连接状态，具体包括：
如果在设定时间内，上位机没有接收到远程质控平台发送的心跳包，则对标志变量赋值为第一取值，表明网络发生中断；否则，对标志变量赋值为第二取值，表明网络正常。
5.根据权利要求1所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，所述质控设备包括设置在柜体内的标气气瓶（1）、第一三通阀（2）和第二三通阀（3），
所述第一三通阀（2）的第一进气口A与标气气瓶（1）连通，所述第一三通阀（2）的出气口用于与烟气在线监测仪（4）的样气进气管（5）连通；
所述第二三通阀（3）的第一进气口A与标气气瓶（1）连通，所述第二三通阀（3）的出气口用于与烟气在线监测仪（4）的采样口连通，所述第一三通阀（2）的第二进气口B与烟气在线监测仪（4）的采样口连通，所述第二三通阀（3）的第二进气口B用于与烟气在线监测仪（4）的标气进气管（6）连通。
6.根据权利要求5所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，所述标气气瓶（1）为多个，在每个所述标气气瓶（1）与所述第一三通阀（2）的连通管道上，以及每个所述标气气瓶（1）与所述第二三通阀（3）的连通管道上均设置有电动调节阀（7）。
7.根据权利要求6所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，还包括转接器，所述转接器包括第一出气口、第二出气口和多个进气口，多个进气口分别连接多个标气气瓶（1），所述转接器的第一出气口与第一三通阀（2）的第一进气口连通，所述转接器的第二出气口与第二三通阀（3）的第一进气口连通。
8.根据权利要求5所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，还包括电动调节阀控制电路，所述电动调节阀控制电路包括依次连接的电压放大电路和电压-电流转换电路，所述电压放大电路的输入端用于连接主控芯片的DAC输出端，
所述电压-电流转换电路包括运放U1B、运放U1C和运放U1D，所述运放U1B的反相输入端通过电阻R4连接所述电压放大电路的输出端，所述运放U1B的同相输入端通过电阻R6接地，所述运放U1B的输出端接入所述运放U1C的同相输入端，所述运放U1C的输出端反馈连接至所述运放U1C的反相输入端，所述运放U1C的输出端通过电阻R5连接至所述运放U1B的反相输入端，
所述运放U1B的输出端通过电阻R8接入所述运放U1D的同相输入端，所述运放U1D的输出端反馈连接至所述运放U1D的反相输入端，所述运放U1D的输出端通过电阻R7连接至所述运放U1B的同相输入端，
所述运放U1D的同相输入端作为所述电压-电流转换电路的输出端，用于接入电动调节阀（7）的控制端。
9.根据权利要求8所述的烟气在线监测仪质控系统，其特征在于，所述电压放大电路包括运放U1A、电阻R1、电容C1和电阻R2，所述电阻R1的第一端作为所述电压放大电路的输入端，用于连接主控芯片的DAC输出端，所述电阻R1的第二端通过电容C1接地，所述电阻R1的第二端接入所述运放U1A的同相输入端，所述运放U1A的反相输入端通过电阻R9接地，所述运放U1A的输出端通过电阻R2反馈连接至所述运放U1A的反相输入端，所述运放U1A的输出端作为所述电压放大电路的输出端。
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