專利名稱：嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端及其智能一體化馬弗爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤質(zhì)分析處理系統(tǒng)，特別是涉及一種嵌入式煤質(zhì)分 析智能數(shù)據(jù)處理終端及其智能一體化馬弗爐。背景技術(shù)：
我國(guó)煤炭資源得天獨(dú)厚，是世界上首屈一指的產(chǎn)煤大國(guó)。煤炭已成 為我國(guó)的第一能源并在一次常規(guī)能源中占有主要地位。煤炭質(zhì)量與環(huán)境、節(jié)能、提高生產(chǎn)效 率和國(guó)際貿(mào)易都有著密切的關(guān)系。而要搞清煤質(zhì)、提高煤質(zhì)首先離不開(kāi)準(zhǔn)確、快速、先進(jìn)的 煤炭測(cè)試分析儀器的生產(chǎn)和應(yīng)用。煤質(zhì)分析儀器是用來(lái)分析煤炭中各種指標(biāo)的專業(yè)儀器， 需要嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于一系列的煤質(zhì)測(cè)定方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。如測(cè)定煤 中發(fā)熱量的量熱儀，測(cè)定煤中含硫量的測(cè)硫儀，測(cè)定煤灰熔融性的灰熔點(diǎn)測(cè)定儀，測(cè)定煤中 灰份、粘結(jié)指數(shù)、揮發(fā)份的箱型高溫爐(馬弗爐)，測(cè)定煤中含水量的水份測(cè)定儀和測(cè)定煤 中水分、灰份、揮發(fā)份的工業(yè)分析儀等等。目前，國(guó)內(nèi)的煤質(zhì)分析儀器生產(chǎn)廠家都是基于以下兩種框架進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生 產(chǎn)1、單片機(jī)煤質(zhì)分析儀器這種方式是以單片機(jī)作為核心框架，并且針對(duì)單片機(jī)編制程 序，最后使用數(shù)碼管或普通液晶屏顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。目前以單片機(jī)為主要技術(shù)的煤質(zhì)分析儀 器存在的缺陷是1)硬件資源較少，難以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)、圖形處理。2)無(wú)法存儲(chǔ)過(guò)多的數(shù) 據(jù)供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加、查詢、刪除、分析等處理。無(wú)法形成比如報(bào)表之類的文件，并且用 戶也無(wú)法拷貝這些數(shù)據(jù)進(jìn)行更為復(fù)雜的處理。3)無(wú)法進(jìn)行多線程處理，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能執(zhí) 行其他操作。用戶只有等待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或者打印等操作。4)顯示功能 較弱，無(wú)法將用戶需要的信息一次性完整的顯示出來(lái)。5)由于煤質(zhì)分析儀器在運(yùn)行過(guò)程中 是靠聲音提示告知用戶當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而目前的單片機(jī)煤質(zhì)分析儀器使用了蜂鳴器。而 蜂鳴器只能發(fā)出一種聲音，所以往往使用戶不能由蜂鳴器發(fā)出的聲音來(lái)了解實(shí)驗(yàn)到底進(jìn)行 到哪個(gè)環(huán)節(jié)。2、微機(jī)煤質(zhì)分析儀器這種方式采用了下位機(jī)、上位機(jī)的設(shè)計(jì)思路。下位機(jī)使 用單片機(jī)來(lái)完成一些模擬量的采集和簡(jiǎn)單控制，上位機(jī)使用普通PC機(jī)接收由下位機(jī)傳輸 上來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。目前以微機(jī)為主要技術(shù)的煤質(zhì)分析儀器存在的缺陷是1)由于大 部分用戶在使用煤質(zhì)分析儀器時(shí)，都是24小時(shí)不間斷使用。那么普通PC機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn) 過(guò)程中容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，比如死機(jī)、重啟等，這樣就會(huì)造成實(shí)驗(yàn)中斷作廢。2)目前普 通PC機(jī)大都安裝的是Windows XP操作系統(tǒng)，容易受病毒的感染，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，甚至導(dǎo)致 運(yùn)行速度慢且造成接收下位機(jī)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等，最終造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤。3)體積大、不能和煤質(zhì) 分析儀器緊密結(jié)合。并且生產(chǎn)與維護(hù)成本較高。用戶在購(gòu)買煤質(zhì)分析儀器時(shí)必須額外購(gòu)買 一臺(tái)PC機(jī)才能正常使用。因此，有必要提出一種運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用安全便捷的煤質(zhì)分析 儀器，現(xiàn)代化科技的迅速發(fā)展，也為此提供了充分的技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種以ARM技術(shù)和嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE為 核心的煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，適用于煤質(zhì)分析儀器箱型高溫爐(馬弗爐)、量熱儀、 定硫儀、水份測(cè)定儀、灰熔點(diǎn)測(cè)定儀、工業(yè)分析儀等等，克服了現(xiàn)有單片機(jī)煤質(zhì)分析儀器和 微機(jī)煤質(zhì)分析儀器的缺陷。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一種嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，包括控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，ARM核心 處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊按照一定的時(shí)間周期和策略采集數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送 到ARM核心處理模塊；ARM核心處理模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)出控 制命令到控制模塊；所述控制模塊接收ARM核心處理模塊發(fā)送的控制命令，并根據(jù)這些控 制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述ARM核心處理模塊的中央處理單元采用以ARM920T為核心的 S3C24系列嵌入式處理器中的任一種，所述嵌入式處理器分別通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制 接口連接嵌入式專用SDRAM內(nèi)存以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元Nand Flash存儲(chǔ)器，所述嵌入式處理器 通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制接口連接顯示處理模塊，顯示處理模塊連接IXD液晶屏，IXD液 晶屏設(shè)有觸摸屏作為人機(jī)界面，ARM核心處理模塊通過(guò)其GPIO接口接收并通過(guò)GPIO驅(qū)動(dòng) 獲取來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤的工業(yè)分析方法國(guó)標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù) 據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)采集模塊包括爐溫采集模塊，室 溫采集模塊，爐絲電流采集模塊，電壓采集模塊；所述爐溫、爐絲電流和電壓采集模塊輸出 信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路連接ARM核心處理模塊；其中，爐溫采集模塊用以采集馬弗爐的爐內(nèi) 溫度；爐絲電流采集模塊用以采集馬弗爐爐絲的當(dāng)前電流大?。浑妷翰杉K用以采集馬 弗爐的輸入電壓大??；室溫采集模塊采集熱電耦冷端所處的環(huán)境溫度。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，ARM核心處理模塊的中央處理單元采 用S3C2440嵌入式處理器，系統(tǒng)內(nèi)存采用嵌入式專用的HY57V561620F 64MSDRAM，數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 單元采用256MB的Nand Flash存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，所述嵌入式處理器含有 100M的以太網(wǎng)絡(luò)接口以將儀器直接連入網(wǎng)絡(luò)；所述嵌入式處理器含有I2S音頻數(shù)據(jù)接口， 支持音頻輸出和話筒輸入，以使用不同的聲音提示系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，所述控制模塊接收來(lái)自ARM核心處理 模塊發(fā)送的控制命令，首先對(duì)這些控制命令進(jìn)行分析，然后根據(jù)不同類型的控制命令調(diào)用 不同的命令處理模塊進(jìn)行處理，各個(gè)命令處理模塊通過(guò)控制相應(yīng)的硬件電路完成這些控制 命令；在ARM數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)需要聲音提示的則將聲音數(shù)據(jù)發(fā)送到聲 音處理模塊，由聲音處理模塊播放聲音；需要顯示的數(shù)據(jù)則發(fā)送到顯示處理模塊，通過(guò)IXD 液晶屏將數(shù)據(jù)用曲線圖、動(dòng)畫或表格的形式顯示給用戶。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，操作系統(tǒng)采用Windows CE嵌入式操作 系統(tǒng)；采用C++面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言編寫系統(tǒng)，其中包括核心算法處理、圖形界面、數(shù)據(jù)庫(kù)處理。一種采用所述嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端的智能一體化馬弗爐，含有爐 體，與所述爐體匹配安裝溫度檢測(cè)裝置，爐絲電流檢測(cè)裝置，市電電壓檢測(cè)裝置，所述的嵌 入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端和馬弗爐一體設(shè)置，所述溫度檢測(cè)裝置、爐絲電流檢測(cè)裝 置和市電電壓檢測(cè)裝置分別連接嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端的數(shù)據(jù)處理模塊，嵌入 式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端獲取來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤的工業(yè)分析方法國(guó) 標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。本發(fā)明的有益積極效果1、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端提供了豐富的硬件資源，支持復(fù)雜的軟件算法和圖形處理，更加保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于本發(fā)明采用了低功耗的嵌入式 處理器，特別適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作的環(huán)境。體積較小，可以方便的嵌入或者外掛在箱型高溫 爐(馬弗爐)、量熱儀、定硫儀、水分測(cè)定儀、灰熔點(diǎn)測(cè)定儀、工業(yè)分析儀中。系統(tǒng)采用了當(dāng)今 市場(chǎng)上流行的ARM920T為核心的嵌入式處理器S3C2440為主要處理單元。ARM9系列的微 處理器有以下特點(diǎn)采用了 5級(jí)整數(shù)流水線、指令執(zhí)行效率更高；提供1. lMIPS/MHz的哈佛 結(jié)構(gòu)；支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集；支持32位的高速AMBA總線接口 ； 全性能的MMU，支持多種嵌入式操作系統(tǒng)。S3C2440內(nèi)部集成了 USB模塊，可以支持各種USB 設(shè)備。S3C2440內(nèi)部集成了 SD模塊，可以支持最大2GB的SD卡的讀寫操作。S3C2440內(nèi)部 集成了攝像頭模塊，可以連接不同型號(hào)的攝像頭。2、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端，系統(tǒng)采用了嵌入式專用的HY57V561620F 64MSDRAM 作為系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)存，可以很好的支持實(shí)時(shí)曲線圖、各種物理量的監(jiān)測(cè)圖的處理。本系統(tǒng)采 用256MB的Nand Flash存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其中包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。提供完善的數(shù)據(jù)處理和 存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的功能。使用戶方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、查詢、刪除、分析等操作。并且支持 拷貝這些數(shù)據(jù)以便后期進(jìn)行再處理。3、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端提供了 100M的以太網(wǎng)絡(luò)接口，可以將儀器直接連入 網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定地點(diǎn)。提供互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，實(shí)時(shí)記錄儀器的 運(yùn)行狀況。如果儀器出現(xiàn)問(wèn)題，生產(chǎn)廠家售后服務(wù)人員可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登錄儀器并獲取 運(yùn)行狀況記錄信息。通過(guò)觀察這些信息來(lái)判斷儀器出現(xiàn)問(wèn)題的原因。提供多線程處理，用 戶在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以使用計(jì)算器、報(bào)表編輯器、數(shù)據(jù)處理、查看電子版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。4、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端采用I2S音頻數(shù)據(jù)接口，支持音頻輸出和話筒輸入。 可外接音響，使用不同的聲音提示系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。提供多達(dá)10幾種mp3音樂(lè)提示，可外 接各種音響。使用戶清楚的了解當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)情況。系統(tǒng)采用了 LCD液晶屏、觸摸屏(四線 電阻式)作為人機(jī)界面。提供一套支持觸摸的專業(yè)的用戶界面，采用曲線圖、2D動(dòng)畫等方式 使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的重要信息一目了然，使用戶能根據(jù)這些信息快速做出響應(yīng)。5、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端，采用Windows CE操作系統(tǒng)，Windows CE操作系統(tǒng)是 目前嵌入式主流操作系統(tǒng)之一。這種操作系統(tǒng)的運(yùn)行方式根本不會(huì)受病毒的感染。它以超 強(qiáng)的性能、靈活的自定制等特點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于各種高科技產(chǎn)品中。本系統(tǒng)的軟件部分有下 列技術(shù)特點(diǎn)采用Windows CE操作系統(tǒng)可定制的特點(diǎn)，將Windows CE操作系統(tǒng)進(jìn)行了完全 定制，只保留了最適合本系統(tǒng)使用的Windows CE資源。使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)化。采用C++ 面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言編寫系統(tǒng)，其中包括核心算法處理、圖形界面、數(shù)據(jù)庫(kù)處理等。當(dāng)然，由于ARM嵌入式系列具有體積小、底功耗等技術(shù)特點(diǎn)，所以在硬件資源上沒(méi) 有PC機(jī)豐富，在運(yùn)行一些復(fù)雜的3D圖形處理時(shí)沒(méi)有PC機(jī)效果好。6、本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端適用于煤質(zhì)分析儀器箱型高溫爐(馬弗爐)、量熱 儀、定硫儀、水份測(cè)定儀、灰熔點(diǎn)測(cè)定儀、工業(yè)分析儀等等，克服了現(xiàn)有單片機(jī)煤質(zhì)分析儀器 和微機(jī)煤質(zhì)分析儀器的缺陷。
四

圖1 本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端結(jié)構(gòu)原理示意2 本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端硬件控制模塊控制流程
圖3 本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)原理示意4 本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端核心處理模塊數(shù)據(jù)處理流程圖5 采用本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端的智能一體化馬弗爐電路結(jié)構(gòu)框6 智能一體化馬弗爐采樣電路原理7 智能一體化馬弗爐控制電路原理8 本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端電源模塊原理9-1 數(shù)據(jù)采集模塊熱電偶溫度采集電路圖9-2 數(shù)據(jù)采集模塊室溫度采集電路圖10-1 數(shù)據(jù)采集模塊爐絲電流采集電路圖10-2 數(shù)據(jù)采集模塊市電電壓采集電路圖11 硬件控制模塊固態(tài)繼電器控制電路圖12 :D/A控制電流輸出電路圖13 基準(zhǔn)電壓源電路圖14:A/D轉(zhuǎn)換電路圖15 :ARM核心處理單元接口電路圖16 音頻電路圖17 :ARM核心處理單元電源電路圖 18:USB 接 口電路圖 19:GPI0 接 口電路圖20-1、20-2 :LCD顯示模塊接口電路
五具體實(shí)施例方式實(shí)施例一參見(jiàn)圖1 圖4，本發(fā)明嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，包括硬件 控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，ARM核心處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊按照一定的時(shí)間周期和策 略采集數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核心處理模塊；ARM核心處理模塊接收數(shù)據(jù)采集 模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)出控制命令到控制模塊；硬件控制模塊接收ARM核心處理 模塊發(fā)送的控制命令，并根據(jù)這些控制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，所述ARM核心處理模塊的中 央處理單元采用以ARM920T為核心的S3C24系列嵌入式處理器中的任一種，所述嵌入式處 理器分別通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制接口連接嵌入式專用SDRAM內(nèi)存以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 NandFlash存儲(chǔ)器，所述嵌入式處理器通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制接口連接顯示處理模塊， 顯示處理模塊連接IXD液晶屏，IXD液晶屏設(shè)有觸摸屏作為人機(jī)界面，ARM核心處理模塊通 過(guò)其GPIO接口接收并通過(guò)GPIO驅(qū)動(dòng)獲取來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤的工業(yè)分析 方法國(guó)標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括爐溫采集 模塊，室溫采集模塊，爐絲電流采集模塊，電壓采集模塊；所述爐溫、爐絲電流和電壓采集模 塊輸出信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路連接ARM核心處理模塊；其中，爐溫采集模塊用以采集馬弗爐 的爐內(nèi)溫度；室溫采集模塊用以采集熱電耦冷端所處的環(huán)境溫度；爐絲電流采集模塊用以 采集馬弗爐爐絲的當(dāng)前電流大??；電壓采集模塊用以采集馬弗爐的輸入電壓大小。實(shí)施例二 參見(jiàn)圖1 圖4，本實(shí)施例的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，同實(shí) 施例一基本相同。不同之處是ARM核心處理模塊的中央處理單元采用S3C2440嵌入式處
6理器，系統(tǒng)內(nèi)存采用嵌入式專用的HY57V561620F 64M SDRAM，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元采用256MB的 Nand Flash存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，所述嵌入式處理器含有100M的以太網(wǎng)絡(luò) 接口以將儀器直接連入網(wǎng)絡(luò)，可將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到指定地點(diǎn)；所述嵌入式處理器 含有I2S音頻數(shù)據(jù)接口，支持音頻輸出和話筒輸入，以使用不同的聲音提示系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，控制模塊接收來(lái)自ARM核心處理模塊 發(fā)送的控制命令，首先對(duì)這些控制命令進(jìn)行分析，然后根據(jù)不同類型的控制命令調(diào)用不同 的命令處理模塊進(jìn)行處理，各個(gè)命令處理模塊通過(guò)控制相應(yīng)的硬件電路完成這些命令；在 ARM數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)需要聲音提示的則將聲音數(shù)據(jù)發(fā)送到聲音處理模 塊，由聲音處理模塊播放聲音；需要顯示的數(shù)據(jù)則發(fā)送到顯示處理模塊，通過(guò)IXD液晶屏將 數(shù)據(jù)用曲線圖、動(dòng)畫或表格的形式顯示給用戶。所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端， 操作系統(tǒng)采用Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)；采用C++面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言編寫系統(tǒng)，其中包 括核心算法處理、圖形界面、數(shù)據(jù)庫(kù)處理。實(shí)施例三參見(jiàn)圖5 圖7。圖5為嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端總的電路 原理框圖，圖6、圖7分別為為其中采樣部分和控制部分電路原理示意圖。采用上述嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端的智能一體化馬弗爐，其電氣控制及 處理部分的核心就是煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端。與所述馬弗爐爐體匹配安裝溫度檢測(cè)裝 置，爐絲電流檢測(cè)裝置，市電電壓檢測(cè)裝置，所述嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端和馬弗 爐一體設(shè)置，所述溫度檢測(cè)裝置、爐絲電流檢測(cè)裝置和市電電壓檢測(cè)裝置分別連接嵌入式 煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端的數(shù)據(jù)處理模塊，嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端獲取來(lái)自 數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤的工業(yè)分析方法國(guó)標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相 應(yīng)的處理。圖8 圖20-1、圖20-2為本發(fā)明嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端(馬弗爐)的 電氣組成部分電連接及電原理圖。列舉的本實(shí)施例電路中，電源模塊ST7805還可以采用LM7805或CW7805等，提 供5V直流電壓輸出，ST7905可以采用LM7905、CW7905等，提供-5V直流電壓輸出，其中 比較器除了采用LM393外，還可以采用LM358、LM211等；其余如74LS11可采用74HC11替 換，TLC5615可采用MAX7541或TLC2543替換，ICL7650可采用5G7650替換，A/D轉(zhuǎn)換模塊 ICL7135也可采用AD7705，NE555時(shí)鐘模塊可以采用5G555、CC7555等，MC1403還可以采用 AD580、REF25 等，NE5532 可以采用 LF412、NE5534 等，DS18B20 可以采用 LM35DZ 等等，核心 處理器可以采用S3C24系列任意一款A(yù)RM，以構(gòu)成不同具體電路結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。本發(fā)明馬弗爐爐體溫度經(jīng)K值熱電偶將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)二階RC低 通濾波器濾除干擾和噪聲，再由運(yùn)算放大器將溫度信號(hào)放大，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字量送到 ARM的GPIO 口讀取溫度值。熱電偶的冷端補(bǔ)償方法采用冷端溫度修正法，因?yàn)闊犭娕嫉姆侄缺硎且岳涠藴囟?0度為基準(zhǔn)測(cè)出的熱電動(dòng)勢(shì)，而實(shí)際使用過(guò)程中，冷端溫度一般不為0度，所以必須對(duì)冷端 溫度進(jìn)行處理。本系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為冷端補(bǔ)償元件，通過(guò)采樣冷端溫 度來(lái)修正溫度值。爐絲電流的采集通過(guò)穿在爐絲回路中的電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，電流互感器將爐絲的電流變成相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過(guò)整流放大后送給AD，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送到ARM的GPIO 口讀 取電流值。市電電壓經(jīng)分壓電阻，整流濾波后送給AD。 控制部分可控硅的觸發(fā)方式采用移相觸發(fā)，通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角來(lái)控制爐子 的加熱功率，所以必須對(duì)市電零點(diǎn)采樣，也就是可控硅的同步觸發(fā)信號(hào)。同步信號(hào)處理后變 為尖脈沖，尖脈沖的觸發(fā)時(shí)間由模擬量來(lái)控制，ARM發(fā)出的控制量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，變?yōu)槟M 量來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通角，來(lái)實(shí)現(xiàn)爐子的加熱功率的控制。電源部分采用220V市電進(jìn)變壓 器變壓，整流濾波，穩(wěn)壓，為系統(tǒng)提供士5V、3. 3V的電壓。
權(quán)利要求
一種嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，包括控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，ARM核心處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊按照一定的時(shí)間周期和策略采集數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核心處理模塊；ARM核心處理模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)出控制命令到控制模塊；所述控制模塊接收ARM核心處理模塊發(fā)送的控制命令，并根據(jù)這些控制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作，其特征是所述ARM核心處理模塊的中央處理單元采用以ARM920T為核心的S3C24系列嵌入式處理器中的任一種，所述嵌入式處理器分別通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制接口連接嵌入式專用SDRAM內(nèi)存以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元Nand Flash存儲(chǔ)器，所述嵌入式處理器通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口和控制接口連接顯示處理模塊，顯示處理模塊連接LCD液晶屏，LCD液晶屏設(shè)有觸摸屏作為人機(jī)界面，ARM核心處理模塊通過(guò)其GPIO接口接收并通過(guò)GPIO驅(qū)動(dòng)獲取來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根據(jù)煤的工業(yè)分析方法國(guó)標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，其特征是數(shù)據(jù)采集模 塊包括爐溫采集模塊，室溫采集模塊，爐絲電流采集模塊，電壓采集模塊；所述爐溫、爐絲電 流和電壓采集模塊輸出信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路連接ARM核心處理模塊；其中，爐溫采集模塊 用以采集馬弗爐的爐內(nèi)溫度；爐絲電流采集模塊用以采集馬弗爐爐絲的當(dāng)前電流大小；電 壓采集模塊用以采集馬弗爐的輸入電壓大小；室溫采集模塊采集熱電耦冷端所處的環(huán)境溫 度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，其特征是ARM 核心處理模塊的中央處理單元采用S3C2440嵌入式處理器，系統(tǒng)內(nèi)存采用嵌入式專用的 HY57V561620F 64MSDRAM,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元采用256MB的NandFlash存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和 用戶數(shù)據(jù)，所述嵌入式處理器含有100M的以太網(wǎng)絡(luò)接口以將儀器直接連入網(wǎng)絡(luò)；所述嵌入 式處理器含有I2S音頻數(shù)據(jù)接口，支持音頻輸出和話筒輸入，以使用不同的聲音提示系統(tǒng) 的運(yùn)行過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，其特征是所述控制模 塊接收來(lái)自ARM核心處理模塊發(fā)送的控制命令，首先對(duì)這些控制命令進(jìn)行分析，然后根據(jù) 不同類型的控制命令調(diào)用不同的命令處理模塊進(jìn)行處理，各個(gè)命令處理模塊通過(guò)控制相應(yīng) 的硬件電路完成這些控制命令；在ARM數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，對(duì)需要聲音提示 的則將聲音數(shù)據(jù)發(fā)送到聲音處理模塊，由聲音處理模塊播放聲音；需要顯示的數(shù)據(jù)則發(fā)送 到顯示處理模塊，通過(guò)IXD液晶屏將數(shù)據(jù)用曲線圖、動(dòng)畫或表格的形式顯示給用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端，其特征是操作系統(tǒng)采 用Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)；采用C++面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言編寫系統(tǒng)，其中包括核心算法 處理、圖形界面、數(shù)據(jù)庫(kù)處理。
6.一種采用如權(quán)利要求1所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端的智能一體化馬 弗爐，含有爐體，與所述爐體匹配安裝溫度檢測(cè)裝置，爐絲電流檢測(cè)裝置，市電電壓檢測(cè)裝 置，其特征是所述的嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端和馬弗爐一體設(shè)置，所述溫度檢測(cè) 裝置、爐絲電流檢測(cè)裝置和市電電壓檢測(cè)裝置分別連接嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端 的數(shù)據(jù)處理模塊，嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端獲取來(lái)自數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)，并根 據(jù)煤的工業(yè)分析方法國(guó)標(biāo)中不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤質(zhì)分析處理系統(tǒng)，特別是涉及一種嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端及其智能一體化馬弗爐。嵌入式煤質(zhì)分析智能數(shù)據(jù)處理終端包括控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，ARM核心處理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到ARM核心處理模塊；ARM核心處理模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后發(fā)出控制命令到控制模塊；控制模塊接收ARM核心處理模塊發(fā)送的控制命令，并根據(jù)這些控制命令執(zhí)行相應(yīng)的操作。本發(fā)明智能數(shù)據(jù)處理終端提供了豐富的硬件資源，支持復(fù)雜的軟件算法和圖形處理，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，適用于各種煤質(zhì)分析儀器如箱型高溫爐(馬弗爐)、量熱儀、定硫儀等，克服了現(xiàn)有單片機(jī)煤質(zhì)分析儀器和微機(jī)煤質(zhì)分析儀器的缺陷。
文檔編號(hào)G01N33/22GK101937215SQ20101023314
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者原喜亮, 王進(jìn)軍, 閆海 申請(qǐng)人:鶴壁市金宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司