CN211011302U - 一种锅炉安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉安全监测系统，包括若干个局域网系统，若干个局域网系统均连接至控制中心；局域网系统包括数据采集系统、以及依次与数据采集系统连接的无线通讯模组、中央处理器、以太网数据处理器和服务器；数据采集系统包括若干个锅炉温度监测传感器和中心单元；无线通讯模组包括连接中心单元的无线发射模块和无线接收模块，无线接收模块连接中央处理器的单片机，单片机通过异步收发机连接至以太网数据处理器。本实用新型提供的锅炉管道无线温度监测网能够满足实时监测锅炉的运行温度参数的数据传输要求：利用无线通讯模组的无线传输技术，将管道的运行情况通过以太网及时反馈到控制中心，从而实现系统的远程联网监测和无人值守功能。

Description

一种锅炉安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及工业安全监测技术领域，特别涉及一种锅炉安全监测系统。

背景技术

火电厂的锅炉设备是热能动力装置，其运行质量直接关系到火电厂发电能力。锅炉要处于稳定运行状态，就要有足够抵抗压力的能力。基于压力作用下而导致的压力管道裂缝，或由于温度过高而导致的裂缝，通常都是出现在管道的内壁。据近期统计，热力设备事故中锅炉故障占60％，如果故障得不到及时的诊断，将严重影响电能的安全稳定供给。由此可见，研究锅炉的安全运行监测，以预知隐患，对确保锅炉的安全、可靠运行具有十分重要的意义。

目前国内外对锅炉管道的检测提出了很多研究方法，例如有外观目视检测和测量法、磁粉检测法、超声波检测方法、渗透检测以及表面裂纹的电磁涡流检测等。但是这些方法不能实现时运行监测，难免会出现误判、遗漏等情况，由此常常造成故障不能及时排除而导致设备损坏和停电事故频繁发生。

因此，提供一种具有安全可靠的监测网，能够实时监测锅炉温度运行参数，从而降低事故率的新型锅炉安全监测系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种锅炉安全监测系统，构建一个安全可靠的锅炉管道无线温度监测网，对锅炉内运行状态实时监测，通过实时监测锅炉的运行温度参数，及时发现锅炉内存在的缺陷以及故障位置，并传递至以太网，从而及时诊断锅炉安全运行状况，降低事故率，保证锅炉的安全可靠运行。为实现上述目的其具体方案如下：

一种锅炉安全监测系统，包括若干个局域网系统，若干个所述局域网系统均连接至控制中心；所述局域网系统包括数据采集系统、以及依次与所述数据采集系统连接的无线通讯模组、中央处理器、以太网数据处理器和服务器；

其中，所述数据采集系统包括若干个锅炉温度监测传感器和中心单元，若干个所述锅炉温度监测传感器安装在锅炉的不同部件位置，且均连接至所述中心单元；

所述无线通讯模组包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块连接所述中心单元，并将所述锅炉温度监测传感器采集的锅炉温度信息无线发送至所述无线接收模块；

所述中央处理器包括与所述无线接收模块连接的单片机，所述单片机还连接有异步收发机；所述异步收发机连接至所述以太网数据处理器；

所述服务器连接至所述控制中心。

基于上述技术方案，本实用新型提供的锅炉管道无线温度监测网能够满足实时监测锅炉的运行温度参数的数据传输要求：锅炉管道上安装锅炉温度检测传感器进行不间断的自动采集管道温度，利用无线通讯模组的无线传输技术，将管道的运行情况通过以太网及时反馈到控制中心，实现控制中心能及时发现管道内壁发生的故障现象、异常情况、故障地点等，从而实现系统的远程联网监测和无人值守功能。

优选的，所述数据采集系统还包括若干个地址编码器，每个所述锅炉温度监测传感器对应一个所述地址编码器，用于为不同的所述锅炉温度监测传感器进行地址编码，所述地址编码器连接所述中心单元。通过对每个所述锅炉温度监测传感器进行地址编码，控制中心就能准确读出被监测锅炉管道的温度数据，及时发现故障的具体位置，作出准确的处理。

优选的，所述中央处理器的单片机通过远程通讯芯片还无线连接有中央数据库，所述中央数据库包括数据通讯组件库、数据采集硬件组件库、实时数据库；

所述数据通讯组件库用于实时监测所述数据采集系统和所述无线通讯模组的运行参数；

所述数据采集硬件组件库存储不同采样要求的所述数据采集系统和所述无线通讯模组的硬件参数；

所述实时数据库存储所述数据采集系统和所述无线通讯模组的配置信息、策略信息以及信号特征信息。

中央数据库能够实现数据管理、数据分析、数据显示、数据存储等功能。基于中央数据库的上述功能，中央处理器能够完成数据管理、数据分析、数据查询、报表打印和远程通讯等功能。

优选的，所述数据采集系统还包括与所述中心单元连接的阈值判断单元和报警单元，

所述阈值判断单元设置有采集温度数据的阈值，用于将所述锅炉温度监测传感器采集到的温度数据与阈值进行比较，若比较结果为温度数据大于阈值的时候，输出控制信号；

所述报警单元在接收到所述阈值判断单元输出的控制信号的时候发送报警信号，所述报警信号依次通过所述中心单元、所述无线通讯模组、所述中央处理器、所述以太网数据处理器、所述服务器传输至所述控制中心，所述控制中心与用户终端远程通讯连接，并向所述用户终端发送短信提醒。

本实用新型能够自动报警，将故障、异常等情况及时通过短消息的形式通知监测人员，以便监测人员能在第一时间到达现场，在一定程度上实现了系统的无人值守功能。

优选的，所述单片机还连接有数据显示器，用于显示实时采集的温度数据、用户设定的阈值数据、报警信息、无线通讯模组的运行参数、所述数据采集系统和所述无线通讯模组的硬件参数、所述数据采集系统和所述无线通讯模组的配置信息、策略信息以及信号特征信息等。

优选的，所述中央数据库还包括用户策略库，所述用户策略库存储记录用户选择的所述数据采集系统的功能信息，根据所述功能信息编译生成应用系统，在所述数据显示器进行显示。

本实用新型公开的一种锅炉安全监测系统，具有以下有益效果：

本实用新型将无线通信与以太网通讯技术相结合，利用以太网分布广泛，成本低廉，通讯实时可靠的优点，实现了锅炉温度运行参数的实时监测，从而及时诊断锅炉安全运行工况，降低了事故率，保障了锅炉的安全可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的一种锅炉安全监测系统的整体框图；

图2为本实用新型公开的一种锅炉安全监测系统的数据采集通讯架构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示，本实用新型公开了一种锅炉安全监测系统，包括若干个局域网系统，若干个局域网系统均连接至控制中心；局域网系统包括数据采集系统、以及依次与数据采集系统连接的无线通讯模组、中央处理器、以太网数据处理器和服务器。

数据采集系统包括若干个锅炉温度监测传感器和中心单元，若干个锅炉温度监测传感器安装在锅炉的不同部件位置，且均连接至中心单元；中心单元还连接有阈值判断单元和报警单元；阈值判断单元设置有采集温度数据的阈值，用于将锅炉温度监测传感器采集到的温度数据与阈值进行比较，若比较结果为温度数据大于阈值的时候，输出控制信号；报警单元在接收到阈值判断单元输出的控制信号的时候发送报警信号，报警信号依次通过中心单元、无线通讯模组、中央处理器、以太网数据处理器、服务器传输至控制中心，控制中心与用户终端远程通讯连接，并向用户终端发送短信提醒。

数据采集系统还包括若干个地址编码器，每个锅炉温度监测传感器对应一个地址编码器，用于为不同的锅炉温度监测传感器进行地址编码，地址编码器连接中心单元。

锅炉管道无线温度监测系统的工作过程如下：

通过数据采集系统A1中的锅炉温度监测传感器采集锅炉管道温度信息，然后把温度信息传递到无线发送模块A1，该模块通过无线方式把探测到的锅炉管道温度数据发送给无线接收模块A1，再通过中央处理器A1处理后传送到以太网数据处理器A1(ACP2200)进行处理。以太网数据处理器A1(ACP2200)把中央处理器A1传过来的数据进行处理转换成以太网兼容的数据向服务器A1传送，依此类推将多根锅炉管道的温度数据A2、A3、A4、…An传送到相应的服务器，同时将不同的管道数据进行地址编码，控制中心就能准确读出和显示被监测锅炉管道的温度数据，及时发现故障的具体位置，作出准确的处理。

需要说明的是，数据采集系统还可包括锅炉损伤探测仪，用于采集锅炉探伤数据。

无线通讯模组包括无线发射模块和无线接收模块，无线发射模块连接中心单元，并将锅炉温度监测传感器采集的锅炉温度信息无线发送至无线接收模块；本实施例中，该模组使用无线通讯模块nRF905，提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。nRF905将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。无线通讯模组通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurstRX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪，DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自完成接收。在ShockBurstTX模式中，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。本实用新型实现了对MCU的存储器需求的降低，也就是说降低MCU成本，又同时缩短了软件开发时间。本实施例采用多个温度传感器对锅炉进行温度探测，通过一块nRF905无线发射模块发射，再通过另一块nRF905无线接收模块接收数据传给中央处理器处理，系统采用该模块可实现中短距离内(50-300米)的可靠通讯，所有的数据均以无线方式传送给中央处理器。

中央处理器包括与无线接收模块连接的单片机，单片机还连接有异步收发机；异步收发机连接至以太网数据处理器；本实施例的单片机采用89C52与MAX1480SJA1000异步收发器芯片共同完成CAN总线与以太网的通信任务。

无线接收模块把接收到的数据通过中央处理器89C52处理转送到以太网数据处理器。首先，锅炉温度监测传感器采集的数据首先送到单片机进行数据预处理，然后传到中央数据库进行数据处理，该过程通过无线发射模式远程和中央数据库进行数据传送，中央数据库包括数据通讯组件库、数据采集硬件组件库、实时数据库；数据通讯组件库用于实时监测数据采集系统和无线通讯模组的运行参数；数据采集硬件组件库存储不同采样要求的数据采集系统和无线通讯模组的硬件参数，为用户的设置提供方便；实时数据库存储数据采集系统和无线通讯模组的配置信息、策略信息以及信号特征信息。中央处理器能够完成数据管理、数据分析、数据查询、报表打印和远程通讯等功能，上述信息可以在数据显示器上进行显示。

为了进一步优化上述技术方案，中央数据库还包括用户策略库，系统根据用户设定的策略，自动生成用户策略库、元件前导库及后续库，其中用户策略库存储记录用户选择的数据采集系统的功能信息，根据功能信息编译生成应用系统，在数据显示器进行显示。元件前导库及后续库则记录模块之间的逻辑关系以及数据流的传递。

数据采集系统的数值计算可分为两步进行。若数据采集系统的中心单元从所采集的数据大于阈值判断单元设定的阈值，数据采集系统的中心单元将控制报警单元发出报警信号，同时将报警信号传给中央处理器，中央处理器则通过设定的数据通道向以太网数据处理器发出信号，直至到达控制中心。所有实测数据都不断传输给控制中心作进一步计算，并构成一个时间与实测值的平面坐标系统。而坐标系统的时间则以实测数据进入中央数据库的时间为准，能够长时间稳定运行。采用用户策略编辑组件库进行编译最后可生成实际应用系统，能够自动报警:将故障、异常等情况及时通过短消息的形式通知监测人员，以便监测人员能在第一时间到达现场，在一定程度上实现了系统的无人值守功能。

需要说明的是，锅炉本体通常由锅筒、水冷壁以及对流管束等部件组成。正常工作时，锅筒的温度范围在450℃-550℃左右，设置超过此范围开始报警。对水冷器监测一般通过测量水冷壁在空气等介质的温度来完成。通过对测量值进行估算，就能及时发现水冷壁表面或空气入口处的滤网上是否有污物；同样的原理也能发现对流管束上的故障。因此，本实用新型可以通过监测锅炉的运行温度参数，及时发现锅炉存在的隐患，做出快速准确的判断。

以上对本实用新型所提供的一种锅炉安全监测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

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或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (6)

1.一种锅炉安全监测系统，其特征在于：包括若干个局域网系统，若干个所述局域网系统均连接至控制中心；所述局域网系统包括数据采集系统、以及依次与所述数据采集系统连接的无线通讯模组、中央处理器、以太网数据处理器和服务器；

其中，所述数据采集系统包括若干个锅炉温度监测传感器和中心单元，若干个所述锅炉温度监测传感器安装在锅炉的不同部件位置，且均连接至所述中心单元；

所述无线通讯模组包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块连接所述中心单元，并将所述锅炉温度监测传感器采集的锅炉温度信息无线发送至所述无线接收模块；

所述中央处理器包括与所述无线接收模块连接的单片机，所述单片机还连接有异步收发机；所述异步收发机连接至所述以太网数据处理器；

所述服务器连接至所述控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉安全监测系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括若干个地址编码器，每个所述锅炉温度监测传感器对应一个所述地址编码器，用于为不同的所述锅炉温度监测传感器进行地址编码，所述地址编码器连接所述中心单元。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉安全监测系统，其特征在于，所述中央处理器还无线连接有中央数据库，所述中央数据库包括数据通讯组件库、数据采集硬件组件库、实时数据库；

所述数据通讯组件库用于实时监测所述数据采集系统和所述无线通讯模组的运行参数；

所述数据采集硬件组件库存储不同采样要求的所述数据采集系统和所述无线通讯模组的硬件参数；

所述实时数据库存储所述数据采集系统和所述无线通讯模组的配置信息、策略信息以及信号特征信息。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉安全监测系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括与所述中心单元连接的阈值判断单元和报警单元，

所述阈值判断单元设置有采集温度数据的阈值，用于将所述锅炉温度监测传感器采集到的温度数据与阈值进行比较，若比较结果为温度数据大于阈值的时候，输出控制信号；

所述报警单元在接收到所述阈值判断单元输出的控制信号的时候发送报警信号，所述报警信号依次通过所述中心单元、所述无线通讯模组、所述中央处理器、所述以太网数据处理器、所述服务器传输至所述控制中心，所述控制中心与用户终端远程通讯连接，并向所述用户终端发送短信提醒。

5.根据权利要求3所述的一种锅炉安全监测系统，其特征在于，所述单片机还连接有数据显示器。

6.根据权利要求5所述的一种锅炉安全监测系统，其特征在于，所述中央数据库还包括用户策略库，所述用户策略库存储记录用户选择的所述数据采集系统的功能信息，根据所述功能信息编译生成应用系统，在所述数据显示器进行显示。

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