專利名稱：筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測監(jiān)控設備，具體是一種筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，適用于 儲煤、儲糧、儲水泥等筒倉。
背景技術(shù)：
筒倉作為一種倉儲設備主要應用于儲煤，儲糧，儲水泥。特別是儲煤的煤倉，若時 間一長，筒倉內(nèi)的溫度會升高，并產(chǎn)生可燃性氣體、CO氣體、煙霧等；筒倉存煤升溫和自燃 的現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，儲煤筒倉內(nèi)的安全防范系統(tǒng)的重要性就越來越突出。但是目前并 沒有一種可靠的筒倉監(jiān)測監(jiān)控裝置。因此筒倉內(nèi)的環(huán)境如何也就無法知道，經(jīng)常由于有害 氣體含量過多，造成筒倉爆炸和人員傷亡。
發(fā)明內(nèi)容為防止筒倉內(nèi)可燃性氣體的意外事故發(fā)生，或由于易燃煤種保存時間過長造成存 煤升溫和自燃情況發(fā)生，防患于未然，本實用新型提供一種筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，對筒倉 儲煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、煙霧、高度參數(shù)進行監(jiān)測，確保其運行參數(shù)處于安全控制 范圍之內(nèi)。如某參數(shù)超出允許范圍，立即發(fā)送報警信號，及時提醒運行人員采取必要的措 施，消除事故隱患，保障運行安全。本實用新型是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，包括信號采 集部分，將信號采集部分采集的信號進行轉(zhuǎn)換處理的信號轉(zhuǎn)換部分和用于數(shù)據(jù)處理、控制、 顯示和打印的上位機；所述的信號采集部分包括用于檢測筒倉內(nèi)一氧化碳氣體濃度的一 氧化碳傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)氧氣濃度的氧氣氣體傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)可燃氣體濃 度的可燃氣體傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)物料的連續(xù)料位高度的雷達料位傳感器；用于檢測 筒倉內(nèi)儲煤的溫度的溫度傳感器；上述各傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接由A/D轉(zhuǎn)換模塊 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給 上位機；信號采集部分還包括用于檢測筒倉內(nèi)儲煤料位高度的料位傳感器；用于檢測筒 倉內(nèi)煙霧濃度的煙霧傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)有明火產(chǎn)生的明火傳感器；用于檢測筒倉內(nèi) 儲煤各個層面溫度的煤層測溫裝置；料位傳感器、煙霧傳感器和明火傳感器與開關量轉(zhuǎn)換 模塊連接由開關量轉(zhuǎn)換模塊將開關量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，開關量轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線 與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機；煤層測溫裝置與溫度采集儀表連接由溫度采集儀 表將煤層測溫裝置的單總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成MODBUS協(xié)議，溫度采集儀表通過CAN總線與上位機 連接將數(shù)字信號輸送給上位機。工作原理是一氧化碳傳感器、氧氣氣體傳感器、可燃氣體傳感器、雷達料位傳感 器和溫度傳感器將各自采集到的模擬量信號傳送至A/D轉(zhuǎn)換模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊將所有的 模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后通過CAN總線傳送至上位機，通過上位機就可以自動監(jiān)測 這些信號，當超過預警值時及時發(fā)出報警。料位傳感器、煙霧傳感器和明火傳感器將各自采 集到的開關量信號傳送至開關量轉(zhuǎn)換模塊，開關量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后通過CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機對要監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，超出預警值時及時發(fā)出報警；煤層測溫裝置與溫度采集儀表連接，溫度采集儀表將煤層測溫裝置的單總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成MODBUS協(xié) 議，溫度采集儀表通過CAN總線與上位機連接，由上位機監(jiān)測儲煤各層面溫度數(shù)據(jù)，當超出 預警值時及時發(fā)出報警。有益效果是在筒倉儲煤時，通過上位機就可直接對筒倉儲煤的溫度、可燃性氣 體、CO氣體、氧氣、煙霧、高度參數(shù)進行監(jiān)測，確保其運行參數(shù)處于安全控制范圍之內(nèi)，提高 了工作環(huán)境的安全性。

圖1是本實用新型電原理圖；圖2是本實用新型通信結(jié)構(gòu)圖。圖中1、主監(jiān)控計算機，2、輸煤程控計算機。
具體實施方式
如圖1所示，筒倉安全監(jiān)測裝置由采集信號的信號采集部分，將信號采集部分采 集的信號進行轉(zhuǎn)換處理的信號轉(zhuǎn)換部分和用于數(shù)據(jù)處理、控制、顯示和打印的上位機組成。 信號采集部分有用于檢測筒倉內(nèi)一氧化碳氣體濃度的一氧化碳傳感器、用于檢測筒倉內(nèi) 氧氣濃度的氧氣氣體傳感器、用于檢測筒倉內(nèi)可燃氣體濃度的可燃氣體傳感器、用于檢測 筒倉內(nèi)物料的連續(xù)料位高度的雷達料位傳感器和用于檢測筒倉內(nèi)儲煤的溫度的溫度傳感 器；上述各傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接由A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，A/ D轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機。信號采集部分還有用于 檢測筒倉內(nèi)儲煤料位高度的料位傳感器、用于檢測筒倉內(nèi)煙霧濃度的煙霧傳感器、用于檢 測筒倉內(nèi)有明火產(chǎn)生的明火傳感器和用于檢測筒倉內(nèi)儲煤各個層面溫度的煤層測溫裝置。 料位傳感器、煙霧傳感器和明火傳感器與開關量轉(zhuǎn)換模塊連接由開關量轉(zhuǎn)換模塊將開關量 信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，開關量轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位 機。煤層測溫裝置與溫度采集儀表連接由溫度采集儀表將煤層測溫裝置的單總線協(xié)議轉(zhuǎn)換 成MODBUS協(xié)議，溫度采集儀表通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機。本實施例是以儲煤筒倉為例每個儲煤筒倉配置2支一氧化碳傳感器，均安裝在儲煤筒倉頂板上，伸入筒倉 1000mm，測量范圍0_100% LEL0初級報警為25% LEL，二級報警50% LEL，報警設置值可 調(diào)，輸出信號4-20mA。每個儲煤筒倉配置2支氧氣傳感器，分別安裝在儲煤筒倉頂部及底部，主要檢測 走廊內(nèi)氧氣含量，防止人員在工作區(qū)域缺氧，出現(xiàn)意外事故，并設有初、高兩級報警限，以保 證人身安全。測量范圍0-25% vol，報警上限為18%，報警設置值可調(diào)，輸出信號4-20mA。每個儲煤筒倉配置3支可燃氣體傳感器，其中2支安裝在儲煤筒倉頂板上，伸入筒 倉1000mm，主要檢測筒倉內(nèi)部儲煤揮發(fā)可燃氣體的濃度。另1支安裝在筒倉頂部的升降式 綜合監(jiān)測機構(gòu)中，主要檢測升降式綜合監(jiān)測機構(gòu)中內(nèi)部可燃氣體的濃度?？扇細怏w傳感器 供電電源為DC24V，輸出信號為4 20mA，測量范圍為0-100% LEL0初級報警25% LEL, 二級報警40% LEL，報警值設置可調(diào)，輸出信號4-20mA。[0015]每個儲煤筒倉配置1支雷達料位傳感器，安裝在儲煤筒倉頂板的中心處，能連續(xù) 測量煤位，探測高度40m。該傳感器設有兩級高煤位預報，并能發(fā)出相應的聲光報警，通過數(shù) 據(jù)采集至上位機工控系統(tǒng)中，該系統(tǒng)預先設置有兩級高煤位顯示和聲光報警。每個儲煤筒倉底部和頂部設置5個測溫點，配置5支溫度傳感器，其中底部錐面4 點，插深150mm(傳感器自帶保護管)，頂部1點(裝入筒倉頂部升降式綜合監(jiān)測機構(gòu)中)。 溫度傳感器采用PT100溫度傳感器，報警溫度上限為70°C，溫度報警上限可調(diào)。溫度傳感器 部位均設置平臺、護欄和上下工作通道。每個儲煤筒倉安裝2支料位傳感器，均安裝在筒倉頂部，探測高度為3. 0m，將檢測 到的開關量信號通過開關量轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸送至上位機工控系統(tǒng)中進行顯示。每個儲煤筒倉配置2支煙霧傳感器，均安裝在儲煤筒倉頂板上。主要檢測筒倉內(nèi) 部空間是否出現(xiàn)火災或儲煤陰燃產(chǎn)生的煙霧。煙霧傳感器不受強磁干擾，不怕潮濕，在低溫 狀態(tài)下(-20°C )能正常工作；具有三次取樣比較的功能，防止在被檢測空間出現(xiàn)一次性過 煙或其他類似干擾；傳感器自身可識別，避免誤報。每個儲煤筒倉有4支明火傳感器，安裝在筒倉內(nèi)部的傳送帶上，檢測儲煤筒倉內(nèi) 是 否有明火產(chǎn)生。每個儲煤筒倉配置4套煤層內(nèi)部溫度監(jiān)測裝置，分別安裝在筒倉內(nèi)壁中，具體位 置視現(xiàn)場情況確定，每套煤層內(nèi)部溫度監(jiān)測裝置采用煤層測溫裝置。煤層測溫裝置包括電 纜導線，在電纜導線上沿長度方向并聯(lián)有若干個測溫芯片，電纜導線的外部包裹有聚氯乙 烯內(nèi)護套，聚氯乙烯護套外部包裹有鎧裝鋼絲，鎧裝鋼絲外部包裹有高壓聚乙烯外護套。 測溫芯片采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，其VDD、GND腳分別通過其中的兩根電纜導線和 VCC、GND連接，DQ腳通過第三根電纜導線和溫度采集儀表連接。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 在檢測點已把被測信號數(shù)字化了，因此在單總線上傳送的是數(shù)字信號，這使得系統(tǒng)的抗干 擾性能好、可靠性高、傳輸距離遠。安裝方式從筒倉頂部垂直吊掛，每根插深22米，每2. 5 米一個測點，共8個測溫點，測溫范圍-55 +125度。每個筒倉煤層內(nèi)部的煤層測溫裝置 共用一個溫度采集儀表。與一氧化碳傳感器、氧氣氣體傳感器、可燃氣體傳感器、雷達料位傳感器連接的 A/D轉(zhuǎn)換模塊采用模擬量測量模塊EDA9017 ；溫度傳感器采用具有A/D轉(zhuǎn)換功能的溫度采 集模塊EDA9018，這樣，EDA9018溫度采集模塊直接與上位機連接。一氧化碳傳感器、氧氣 氣體傳感器、可燃氣體傳感器和雷達料位傳感器將各自采集到的模擬量信號首先經(jīng)各自 內(nèi)部變送器轉(zhuǎn)換成4 20mA模擬量信號，再通過RS458通信電纜傳送給模擬量測量模塊 EDA9017，EDA9017再把轉(zhuǎn)換后的所有數(shù)字量信號通過CAN總線傳給上位機。模擬量測量模 塊EDA9017可廣泛應用于各種工業(yè)控制與測量系統(tǒng)中。它能測量壓力、溫度、電量等變送器 輸出的4 20mA或O IOV信號，其通訊接口為RS485或RS232，電源為DC8 30V，通訊 協(xié)議為MODBUS-RTU、ASCII碼、十六進制LC-02協(xié)議3種，協(xié)議可自動識別。溫度傳感器將 采集到的5路模擬量信號通過RS458通信電纜傳給溫度采集模塊EDA9018，5路模擬量信號 轉(zhuǎn)在換成5路數(shù)字信號后通過CAN總線輸送至上位機。溫度采集模塊EDA9018具有5路三 線制PT100(PT500、PT1000等)輸入；1路內(nèi)置環(huán)境溫度測量(通道號為5)輸入；但模塊不 具備測量熱電偶傳感器的功能。EDA9018同時具有2路開關量輸出(溫度上下限報警，可 設置為按任一路報警或無報警，報警值等可設置)，為無源光耦輸出；其中DOO代表報警下限輸出，DOl代表報警上限輸出。EDA9018模塊可廣泛應用于各種工業(yè)控制與測量系統(tǒng)中。 它能測量PT100，PT500，PT1000，其輸出為485總線方式。通訊協(xié)議為ASCII碼協(xié)議與十六 進制LC-04協(xié)議，其ASCII碼指令兼容于NuDAM、ADAM等模塊，可與其他廠家的控制模塊掛 在同一 485總線上，便于計算機編程。開關量轉(zhuǎn)換模塊采用可編程序控制器S7-200PLC。料位傳感器、煙霧傳感器和明火 傳感器將各自采集到的開關量信號傳送至可編程序控制器S7-200PLC中，S7-200PLC將所 有的開關量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號通過CAN總線傳給上位機。筒倉頂部的一套升降式綜合 監(jiān)測機構(gòu)也由該可編程序控制器S7-200PLC控制，因此操作人員可以遠程或進地控制升降 式綜合監(jiān)測機構(gòu)的運行。溫度采集儀表采用SPA-B型18B20數(shù)據(jù)采集模塊，它將煤層測溫裝置的單總線協(xié) 議轉(zhuǎn)換成MODBUS協(xié)議，同時具有顯示和報警的功能，然后通過CAN總線將儲煤各層面溫度 數(shù)據(jù)傳給上位機。上位機主要由計算機，打印機和顯示設備組成。計算機用的是組態(tài)軟件，通過軟件 可以實時控制和監(jiān)控筒倉的運行。組態(tài)軟件是運行于中文WindowsXP及WindOWS2000上的 真32位的工控組態(tài)軟件。軟件通過MODBUS總線分別與模擬量測量模塊EDA9017、溫度采集 模塊EDA9018、可編程序控制器S7-200PLC、SPA-B型18B20數(shù)據(jù)采集模塊進行通信，軟件內(nèi) 部通過VB語言來編寫程序，系統(tǒng)可靈活的適應不同要求。上位機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu) 化布局，組態(tài)靈活；信號隔離，可靠性高；軟件功能強；實現(xiàn)了標準化、模塊化和組合化。 如圖2所示，通過各種傳感器對現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時的檢測，當環(huán)境發(fā)生變化 時，把信號傳給主監(jiān)控計算機1，主監(jiān)控計算機1把報警反映在顯示器上，同時給輸煤程控 計算機2 —個相應的動作信號，以解除環(huán)境變化可能會帶來的安全事故。
權(quán)利要求一種筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于包括信號采集部分，將信號采集部分采集的信號進行轉(zhuǎn)換處理的信號轉(zhuǎn)換部分和用于數(shù)據(jù)處理、控制、顯示和打印的上位機；所述的信號采集部分包括用于檢測筒倉內(nèi)一氧化碳氣體濃度的一氧化碳傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)氧氣濃度的氧氣氣體傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)可燃氣體濃度的可燃氣體傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)物料的連續(xù)料位高度的雷達料位傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)儲煤溫度的溫度傳感器；上述各傳感器分別與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接由A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機；信號采集部分還包括用于檢測筒倉內(nèi)儲煤料位高度的料位傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)煙霧濃度的煙霧傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)有明火產(chǎn)生的明火傳感器；用于檢測筒倉內(nèi)儲煤各個層面溫度的煤層測溫裝置；料位傳感器、煙霧傳感器和明火傳感器與開關量轉(zhuǎn)換模塊連接由開關量轉(zhuǎn)換模塊將開關量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，開關量轉(zhuǎn)換模塊通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機；煤層測溫裝置和溫度采集儀表連接由溫度采集儀表將煤層測溫裝置的單總線協(xié)議轉(zhuǎn)換成MODBUS協(xié)議，溫度采集儀表通過CAN總線與上位機連接將數(shù)字信號輸送給上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于與一氧化碳傳感器、氧 氣氣體傳感器、可燃氣體傳感器和雷達料位傳感器連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊采用EDA9017模擬 量測量模塊，所述的溫度傳感器采用具有A/D轉(zhuǎn)換功能的PT100溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的開關量轉(zhuǎn)換模 塊采用可編程序控制器S7-200PLC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的溫度采集儀表 采用SPA-B型18B20模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的一氧化碳傳感 器有2支，分布安裝在儲煤筒倉頂板上，伸入筒倉1000mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的氧氣傳感器有2 支，1支安裝在儲煤筒倉的底部，另1支安裝在儲煤筒倉頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于可燃氣體傳感器有3 支，其中2支安裝在儲煤筒倉頂板上，伸入筒倉1000mm，另1支安裝在儲煤筒倉頂部的一套 升降式綜合監(jiān)測機構(gòu)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的溫度傳感器有 5支，其中4支安裝在儲煤筒倉底部錐面，1支安裝在儲煤筒倉頂部的升降式綜合監(jiān)測機構(gòu) 中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的煙霧傳感器有2 支，均安裝在儲煤筒倉頂板上；明火傳感器有4支，安裝在儲煤筒倉內(nèi)輸送煤的皮帶上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，其特征在于所述的煤層測溫裝置 有4條，均勻分布安裝在儲煤筒倉內(nèi)壁中。
專利摘要本實用新型公開了一種筒倉安全監(jiān)測監(jiān)控裝置，涉及監(jiān)測監(jiān)控設備。它由上位機，與上位機連接的A/D轉(zhuǎn)換模塊、開關量轉(zhuǎn)換模塊和溫度采集儀表，與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接的一氧化碳傳感器、氧氣氣體傳感器、可燃氣體傳感器、雷達料位傳感器和溫度傳感器，與開關量轉(zhuǎn)換模塊連接的料位傳感器、煙霧傳感器和明火傳感器，與溫度采集儀表連接的煤層測溫裝置組成。本實用新型的有益效果是在筒倉儲煤時，通過上位機就可直接對筒倉儲煤的溫度、可燃性氣體、CO氣體、氧氣、煙霧、高度參數(shù)進行監(jiān)測，確保其運行參數(shù)處于安全控制范圍之內(nèi)，提高了工作環(huán)境的安全性。
文檔編號G01M99/00GK201589712SQ20092028356
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者宋志軍 申請人:徐州中礦奧特麥科技有限公司