CN204117343U - 小锅炉运行安全智能数据终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及小锅炉运行安全智能数据终端。目的是提供的终端应能有助于实现小锅炉使用现场的参数监测、操作过程监测、数据存储、数据查询、操作提醒、超限预警及报警、违规记录、故障诊断、数据远传，还具有安装方便、检测部件简单、抗干扰的特点。技术方案是：小锅炉运行安全智能数据终端，由机壳以及内部电路组成；内部电路包括一主控单片机，一个信号调理单元、一个存储单元、一显示单元、一个键盘单元、一个状态指示单元、一个电源单元、一个通信接口、一个复位及看门狗单元、一个输出信号单元；信号调理单元与锅炉的各个检测元件连接，输出信号单元与锅炉的工作部件连接；通信接口与外部的监管系统平台以及手机终端连接。

Description

小锅炉运行安全智能数据终端

技术领域

本实用新型涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种小锅炉运行过程中，监测、记录、查看、发送与安全有关的计量参数以及操作过程状态数据的装置，具体是小锅炉运行安全智能数据终端。

背景技术

锅炉的安全运行直接关系到人民的生命财产安全和社会的稳定，为了保证在用锅炉的安全，从中央到地方各级政府都非常重视。一些大中型锅炉使用单位也在运行控制、安全监控等方面，投入资金增添设备，如DCS控制系统、PLC控制系统、自动化仪表控制系统等，以确保锅炉经济运行和安全运行。

然而，对于小锅炉(主要指立式小锅炉)的安全运行，缺乏有效监管手段。小锅炉使用量大、分布广、使用单位规模小、安全意识差、检测设备简陋、操作不规范，容易造成安全事故，近几年锅炉安全事故均为立式小锅炉。目前，小锅炉的管理主要通过锅炉、安全阀、压力表的年检，司炉工持证上岗，巡查等方式进行管理。对于司炉工的关键操作程序(例如锅炉运行过程中监测压力、控制水位、定期排污、定时冲洗液位计、试跳安全阀等)，操作过程很难检查，而这些操作又是锅炉安全运行的重要项目。如果，通过人工巡查的方式监管，一是监管人员少，二是监管成本高，三是实时性差，四是检查频率低，五是检查结果人为因素多，六是无法连续监督司炉工规范操作。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种针对小锅炉计量参数及操作过程的小锅炉运行安全智能数据终端，该终端应能有助于实现小锅炉使用现场的参数监测、操作过程监测、数据存储、数据查询、操作提醒、超限预警及报警、违规记录、故障诊断、数据远传，还具有安装方便、检测部件简单、抗干扰的特点。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：

小锅炉运行安全智能数据终端，其特征在于：由机壳以及内部电路组成；所述内部电路包括一作为控制中心的主控单片机，与主控单片机连接的一个信号调理单元、一个存储单元、一显示单元、一个键盘单元、一个状态指示单元、一个电源单元、一个通信接口、一个复位及看门狗单元、一个输出信号单元；所述信号调理单元通过输入信号接线端板与锅炉的各个检测元件连接，所述输出信号单元通过输出信号接线端子与锅炉的工作部件连接；所述通信接口通过一个GPRS通信模块与外部的监管系统平台以及手机终端连接。

所述工作部件包括外部警铃、警灯、水泵电机以及风机电机。

本实用新型的工作原理是：

由锅炉检测元件，包括压力变送器(电接点压力表)、液位变送器(水位控制器)、流量开关(温度开关)等计量参数，以及排污、清洗水位计，试跳安全阀、拆装压力表、打开机壳操作等检测到模拟信号或开关信号，输入到智能数据终端，经过信号调理单元进行信号处理(抗干扰隔离)，在主控单片机中单片计算机的控制下，按照设定的时间间隔，逐点实时巡检和记录各项数据，并将检测到的数据对照预先设置的参数，进行比较分析，由显示单元或短信提示司炉工需要关注的事项，当检测到超限参数时，除了记录数据和现场报警外，还通过通信模块，及时向指定号码手机发送短信或语音提示；外部的监管系统平台可以通过通信模块发送指令，调用读取智能数据终端的所有数据，保存到远端的监管系统平台。

本实用新型的有益效果是：

a、针对小锅炉使用量大、分布面广、检测手段落后、监管困难、容易出安全事故等现实情况，研制数据终端，配合必要的电子检测手段，为小锅炉安全运行提供技术支撑；

b、针对小锅炉运行过程中的操作要点，检测并记录计量参数和操作状态，并为司炉工及企业安全负责人提供必要的操作提醒和安全警示，减少事故发生概率；

c、数据终端为透明设计，除了监管部门可以了解检测数据外，锅炉使用单位也可以查看数据，但不能修改数据，有利于锅炉使用单位核对数据，及时发现问题。

d、为了分清安全责任，所有超限等控制数据的设定值不能由远程监测系统设置，只能在数据终端硬解锁的状态下设置，防止误操作或数据通信传输过程出错，造成参数设置错误；远程监测系统可以查看这些设置。

e、可以为锅炉使用单位、特种设备和安全生产监管部门提供锅炉运行基本信息，提示重要操作项目、警示安全参数超限、反映司炉工执行操作规程历史情况，为锅炉安全生产评选和事故分析提供科学依据；

f、为小锅炉量身定做数据终端，用尽可能简单、可靠的方法监测关键数据，降低设备投入成本，为推广应用奠定基础。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图。

图2是本实用新型的主视结构示意图。

图3-1到图3-13是本实用新型的电路总图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1、图2所示，本实用新型所述的小锅炉运行安全智能数据终端，由一个机壳14以及内部电路组成。所述内部电路包括一作为控制中心的主控单片机3，与主控单片机3连接一个输入信号调理单元2、一个存储单元4、一显示单元5、一个键盘单元6、一个状态指示单元7、一个电源单元8、一个通信接口10、一个GPRS通信模块9、一个复位及看门狗单元11、一个输出信号单元12；所述输入信号调理单元2通过输入信号接线端板1与锅炉的检测元件连接，从而输入锅炉的开关量和模拟量，所述输出信号单元12通过输出信号接线端子13与锅炉的工作部件连接，工作部件包括外部警铃、警灯、水泵电机以及风机电机。

所述显示单元5可以显示监测到的各项数据，包括时间、压力、水位、温度等计量参数以及排污、冲洗水位计等操作过程。

所述主控单片机3连接有存储器、A/D转换器、通信接口10、内部蜂鸣器以及指示灯，并且主控单片机3通过输入信号单元连接有内部温度传感器、电压传感器。

所述键盘单元6可以进行参数设置、查看数据、监测司炉工对提示信息发布后的响应时间等。

所述GPRS通信模块9通过与通信接口10的可以向远程监测系统平台主动发送数据或接受指令被动发送数据，也可直接向指定号码手机发送短信或语音信息(常规技术)。

所述存储单元4为Flash闪存，具有掉电数据保护功能。

所述电源单元8包含对系统供电的所有稳压电源，以及充电电池、充电电路、电池电压检测电路、外部断电检测电路。

所述输出信号接线端子13，可以通过继电器常开、常闭接点，控制警铃和警灯，需要时可以控制水泵电机和风机电机的电源。

所述通信接口10为RS-485工业控制通用通信口，可以与通信模块以及其他带有RS-485接口的变送器连接。

本实用新型中的所有电子元件都可外购获得。

如图3-1到图3-13所示，电源单元由三端稳压集成电路U101～103，以及配套的电阻、电容、电感、二极管组成，提供数据终端所需的电源。同时还包含掉电检测、后备电池充电、控制等功能。

信号调理单元：压力、水位、操作状态检测信号通过接口J800输入，开关量经光隔离单元U801～U816(光耦)预处理，到辅助单片机JP800(型号MC9508AC32)的STR1～STR16端口。4～20mA模拟信号经预处理电路输出到辅助单片机ANIN1～ANIN4端口。主控单片机JP301(型号MC9S08AC60_64)与辅助单片机JP800间通过模拟SPI通讯方式连接，相互间的控制线DATA_CLK、DATA_OUT、DATA_OUT_CS、AS_RST端口通过光隔离单元GE801～GE804接入辅助单片机JP800的相应输入端，控制JP800，读取监测数据，确保主控单片机与信号单元的全隔离。

主控单片机JP301的key01～key04端口通过端子J301与端子J501连接键盘单元，由按键开关S501～S504输入控制指令。LED_BAK、LCD_RST、CS1、CS2、D_RS、D_RW、D_E端口控制显示单元JP501，其显示内容由Data0～Data7传输。

数据存储单元：由Flash_WP、Flash_HOLD、Flash_CS、Flash_SO、Flash_SI、Flash_SCK端口与存储器IC305相应端口相连，控制Flash闪存(型号AT26DF321-SU)，闪存中记录所有检测数据，具有掉电数据保护功能。

主控单片机的CLK、DATA端口通过端子J303与端子J601与状态显示单元相连，可以指示TR及TX上行下行数据的传输以及GPRS、电源的指示等各种工作状态。

主控单片机通讯端口TXD0、RXD0通过转换继电器分别与通信接口电路IC401(型号MAX232)和GPRS通讯单元相连，可以通过同一个端口实现本地RS232通信远程GPRS通讯。另一组通讯端口RS485_RxD、RS485_TxD、RS485_DE通过光耦合器U406、U407、U408连接RS485芯片IC403(型号MAX485)组成本地RS485通讯端口，在必要时可以读取模拟量、开关量等数字信号。瞬态电压抑制器件TV401～TV403以及串联过流保护热敏电阻R424～R425组成的RS-485通信接口的保护电路，以提高该通讯接口的EMC性能。

通信单元：I_CHARGE端口控制继电器，间接控制GPRS单元的GPRSPW端，在必要时保证GPRS模块重新启动的可靠性。移动通信SIM卡安装在J203中，SIM卡的VCC、RST、CLK、GND、IO端口分别与J201(型号SIM300CZ)相应端口相连。主控单片机的COMM_CON端口控制通讯端口TXD0和RXD0的切换，将数据分别传送到GPRS单元通过公共移动网络传输，或本地RS232通讯端口进行本地控制。

主控单片机JP301的SDA、SCL端口与时钟芯片IC302及只读存储器IC303相应的端口相连获取实时时钟信号及控制参数。

看门狗芯片IC301(型号MAX706RESA)与开关S301组成看门狗及复位电路，看门狗芯片IC301的WDR、WDG_RST1、WDG_WDI2、POWER_INT端口与主控单片机相连完成对主控单片机的监控，防止程序受干扰“跑飞”和“死机”。同时还可对主供电电源进行监控，如发现掉电现象，即启动后备电源实现必要的处理功能。

以上具体实施方式，只为说明本实用新型技术的构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士了解本实用新型的内容并据以实施。并不能限制本实用新型的保护范围，凡是根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖于本实用新型保护范围之内。

Claims (2)

1.小锅炉运行安全智能数据终端，其特征在于：由机壳(14)以及内部电路组成；所述内部电路包括一作为控制中心的主控单片机(3)，与主控单片机连接的一个信号调理单元(2)、一个存储单元(4)、一显示单元(5)、一个键盘单元(6)、一个状态指示单元(7)、一个电源单元(8)、一个通信接口(10)、一个复位及看门狗单元(11)、一个输出信号单元(12)；所述信号调理单元通过输入信号接线端板(1)与锅炉的各个检测元件连接，所述输出信号单元通过输出信号接线端子(13)与锅炉的工作部件连接；所述通信接口通过一个GPRS通信模块(9)与外部的监管系统平台以及手机终端连接。 

2.根据权利要求1所述的小锅炉运行安全智能数据终端，其特征在于：所述工作部件包括外部警铃、警灯、水泵电机以及风机电机。