熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，包括：多個(gè)傳感器安裝于熱力站的鍋爐房內(nèi)；遠(yuǎn)程抄表終端的輸入端與每個(gè)傳感器的輸出端相連；無線傳輸終端與遠(yuǎn)程抄表終端無線相連；路由器和中心交換機(jī)，路由器分別與無線傳輸終端和中心交換機(jī)相連；監(jiān)測中心與中心交換機(jī)相連。本實(shí)用新型設(shè)置多個(gè)傳感器以監(jiān)測煙氣中污染物濃度、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量、煙氣氧量等參數(shù)，通過合理設(shè)計(jì)傳感器的安裝位置，根據(jù)煙道的不同形狀，合理設(shè)置采樣孔的位置，以保證最大程度的完整準(zhǔn)確采集到煙氣狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型較好地解決了監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和易操作性、易維護(hù)性等方面的問題。
【專利說明】
熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及傳感器和氣體監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，人們的生存環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，并越來越成為制約經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素。我國正處于國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的階段，治理環(huán)境污染、改善生存環(huán)境已經(jīng)作為一個(gè)刻不容緩的問題擺在我們的面前。我國使用的主要能源是煤炭等燃料，所以大氣污染主要污染物為二氧化硫和煙塵，而二氧化硫正是形成酸雨的主要原因。酸雨對我國的經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展帶來了極大的危害。
[0003]長期以來，我國煙氣排放監(jiān)測主要應(yīng)用常規(guī)的分析方法，如重量法、容量法、比色法等，幾乎沒有任何在線監(jiān)測儀器。測定煙氣中的污染物的常規(guī)方法是將采樣頭插入煙道，抽取樣品，然后在實(shí)驗(yàn)室中對樣品進(jìn)行分析。盡管手工采樣方法是經(jīng)典的方法，但是它消耗時(shí)間長，不能提供長期的、連續(xù)的、系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)。后來人們認(rèn)識到，需要一種比手工采樣更方便、更快捷的方法來準(zhǔn)確測定煙氣中的污染物，而使用連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。
[0004]由于技術(shù)方面的原因，國內(nèi)儀器廠家大部分只能生產(chǎn)電化學(xué)方式的非連續(xù)性的煙氣成分測量裝置，而對于采用稀釋法等先進(jìn)方法的在線煙氣測量裝置還不能獨(dú)立生產(chǎn)，部分可提供此類產(chǎn)品的廠家也只是代理國外產(chǎn)品而已。我國部分環(huán)境科研單位開始研制煙氣連續(xù)監(jiān)測裝置。如南京環(huán)境科學(xué)研究所研制的煙氣濁度在線監(jiān)測儀，太原中綠環(huán)保新技術(shù)公司生產(chǎn)的煙氣自動監(jiān)測儀，都只是在線式煙塵連續(xù)監(jiān)測裝置，對于二氧化硫，氮氧化物等氣體連續(xù)監(jiān)測的傳感器主要依賴進(jìn)口。目前國內(nèi)CEMS系統(tǒng)中使用的分析儀器主要是美國公司和日本公司的產(chǎn)品，軟硬件價(jià)格昂貴。
[0005]由于國家標(biāo)準(zhǔn)相對較低，針對于小區(qū)鍋爐排放而設(shè)計(jì)的連續(xù)煙氣監(jiān)測系統(tǒng)目前國內(nèi)還沒有專門的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
[0006]專利(申請?zhí)?200920222779.6;名稱:煙道煙氣檢測系統(tǒng))提出了一種檢測煙道煙氣的在線監(jiān)測裝置，可以實(shí)現(xiàn)對煙氣的連續(xù)監(jiān)測和自動控制。但是該方案只能監(jiān)測煙氣中的二氧化硫和氮氧化物濃度，而無法實(shí)現(xiàn)對氧氣濃度、一氧化碳、溫度和壓力等數(shù)據(jù)的監(jiān)測，并且該方案僅適用于垃圾焚燒廠和發(fā)電廠等大型鍋爐排放的監(jiān)測，仍無法實(shí)現(xiàn)對小區(qū)鍋爐排放的監(jiān)測。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0008]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，包括:用于監(jiān)測熱力站的鍋爐房的煙氣狀態(tài)參數(shù)的多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器安裝于熱力站的鍋爐房內(nèi)；用于讀取所述煙氣狀態(tài)參數(shù)的遠(yuǎn)程抄表終端，所述遠(yuǎn)程抄表終端的輸入端與每個(gè)所述傳感器的輸出端相連；用于傳輸所述煙氣狀態(tài)參數(shù)無線傳輸終端，所述無線傳輸終端與所述遠(yuǎn)程抄表終端無線相連;路由器和中心交換機(jī)，所述路由器分別與所述無線傳輸終端和所述中心交換機(jī)相連;用于接收所述煙氣狀態(tài)參數(shù)并提供給監(jiān)控員查看分析的監(jiān)測中心，所述監(jiān)測中心與所述中心交換機(jī)相連。
[0010]進(jìn)一步，所述多個(gè)傳感器包括:煙塵濃度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、氮氧化物傳感器、二氧化硫傳感器、溫度傳感器、氧氣傳感器和一氧化碳傳感器。
[0011]進(jìn)一步，本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，還包括:顯示模塊，所述顯示模塊與所述遠(yuǎn)程抄表終端相連以顯示所述遠(yuǎn)程抄表終端讀取的煙氣狀態(tài)參數(shù)。
[0012]進(jìn)一步，所述顯示模塊采用LED顯示屏。
[0013]進(jìn)一步，所述無線傳輸終端為GPRS模塊。
[0014]進(jìn)一步，所述監(jiān)測中心為個(gè)人及算計(jì)PC或移動終端。
[0015]進(jìn)一步，每個(gè)傳感器設(shè)置于距離鍋爐的煙道彎頭、閥門和變徑管下游方向等于或大于6倍煙道直徑，上游方向等于或大于3倍直徑處。
[0016]進(jìn)一步，每個(gè)所述傳感器通過采樣孔伸入到煙道內(nèi)，當(dāng)所述煙道為圓形時(shí)，所述采樣孔設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上；當(dāng)所述煙道為矩形或方形時(shí)，所述采樣孔應(yīng)設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的延長線上。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，設(shè)置多個(gè)傳感器以監(jiān)測煙氣中污染物濃度、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量、煙氣氧量等參數(shù)，通過合理設(shè)計(jì)傳感器的安裝位置，根據(jù)煙道的不同形狀，合理設(shè)置采樣孔的位置，以保證最大程度的完整準(zhǔn)確采集到煙氣狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型較好地解決了監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和易操作性、易維護(hù)性等方面的問題。
[0018]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備的架構(gòu)圖；
[0022]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的傳感器與遠(yuǎn)程抄表終端的架構(gòu)圖；
[0023]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的遠(yuǎn)程抄表終端的核心電路圖；
[0024]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的遠(yuǎn)程抄表終端的1接口電路圖；
[0025]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的煙塵濃度傳感器的電路圖；
[0026]圖7為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的二氧化硫濃度傳感器的電路圖；
[0027]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氮氧化物濃度傳感器的電路圖；
[0028]圖9為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一氧化碳濃度傳感器的電路圖；
[0029]圖10為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣體流量傳感器的電路圖；
[0030]圖11為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度傳感器的電路圖；
[0031]圖12為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣體壓力傳感器的電路圖；
[0032]圖13為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氧氣壓力傳感器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0034]本實(shí)用新型提出一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備適用于小型燃燒煤或燃燒生物質(zhì)材料的小區(qū)供熱鍋爐煙氣排放監(jiān)測。
[0035]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，包括:多個(gè)傳感器1、遠(yuǎn)程抄表終端2、無線傳輸終端3、路由器4、中心交換機(jī)5和監(jiān)測中心6。
[0036]具體地，每個(gè)傳感器I安裝于熱力站的鍋爐房內(nèi)，可以監(jiān)測熱力站的鍋爐房的煙氣狀態(tài)參數(shù)。其中，煙氣狀態(tài)參數(shù)包括:顆粒物參數(shù)、氣態(tài)污染物參數(shù)和煙氣參數(shù)。
[0037](I)顆粒物監(jiān)測:顆粒物是指燃料和其它物質(zhì)在燃燒、合成、分解以及各種物料在機(jī)械處理中所產(chǎn)生的懸浮于排放氣體中的固體和液體顆粒狀物質(zhì)，如煙塵等。
[0038](2)氣態(tài)污染物監(jiān)測:氣態(tài)污染物包括二氧化硫(S02)和氮氧化物(NOx)。如果需要評價(jià)燃煤的利用效率和有毒物的排放情況，氣態(tài)污染物則進(jìn)一步包括一氧化碳(CO)。
[0039](3)煙氣參數(shù)監(jiān)測:測量煙道內(nèi)的壓力和溫度，以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣體積;測量煙氣的流量，因要換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干排氣還必須測量煙氣的濕度，從而計(jì)算總的排放量;測量氧氣的含量，以計(jì)算排放物成份的真實(shí)含量防止用空氣稀釋煙道氣體。
[0040]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)上述對顆粒物參數(shù)、氣態(tài)污染物參數(shù)和煙氣參數(shù)的監(jiān)測，如圖3所示，多個(gè)傳感器I可以包括:煙塵濃度傳感器11、壓力傳感器12、流量傳感器13、氮氧化物傳感器14、二氧化硫傳感器15、溫度傳感器16、氧氣傳感器17和一氧化碳傳感器18。
[0041 ]下面分別對各個(gè)傳感器的參數(shù)進(jìn)行說明。
[0042](I)煙塵濃度傳感器可以檢測出空氣中0.03μπι以上的粒子，如煙塵、灰塵。當(dāng)它們處于煙塵濃度傳感器檢測范圍內(nèi)時(shí)，由于這些粉塵受光照而產(chǎn)生散射，散射光射入光接收元件，轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過一系列算法后以電壓形式輸出。圖6為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的煙塵濃度傳感器的電路圖。
[0043]技術(shù)參數(shù):工作電壓:4.8-5.2V;工作電流:〈20ΜΑ;輸出方式:RXD TXD GND串行數(shù)據(jù);波特率:2400bit/s;發(fā)送間隔:1ms;最小檢感能力:0.03μπι;工作溫度:-10—65°C ；工作濕度:0-100%RH。
[0044](2) 二氧化硫傳感器，具有以下特點(diǎn):
[0045]模塊帶電平信號輸出，帶報(bào)警信號指示燈;傳感器模塊帶模擬信號輸出，電壓范圍:0_5V;電平信號輸出低電平有效，可驅(qū)動PNP三極管，也可接單片機(jī)1口；模擬量輸出電壓隨濃度增加而增加，濃度越高電壓越高;對二氧化硫氣體具有很高的靈敏度;具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性;預(yù)熱后具有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性;帶安裝孔，方便固定安裝;探頭可以插拔設(shè)計(jì)，方便試;模塊帶溫度補(bǔ)償功能，適應(yīng)性更可靠。圖7為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的二氧化硫濃度傳感器的電路圖。
[0046]技術(shù)參數(shù):加熱電壓:5±0.2V(AC.DC);工作電流:150mA;回路電壓:DC5V(最大DC24V);負(fù)載電阻:1K(可調(diào))；檢測濃度范圍:1-500ppm;清潔空氣中電壓:^ I.5V;靈敏度:23%;響應(yīng)時(shí)間:< IS(預(yù)熱3-5分鐘，理論預(yù)熱時(shí)間48小時(shí))；回復(fù)時(shí)間:S30S;元件功耗:<0.8W；工作溫度:-10?50 °C (標(biāo)稱溫度20 0C)；工作濕度:95 % RH(標(biāo)稱濕度65 % RH);使用壽命:5年;尺寸大小:35_ X 40mm X 28mm ；重量大小:約15g。
[0047](3)氮氧化物傳感器(NOx傳感器)
[0048]技術(shù)參數(shù):傳感器探頭工作電壓:6V;內(nèi)置升壓電路，支持3.7?5vDC電源輸入;兼容蜂鳴器，通過調(diào)節(jié)板載金屬電位器，可快速實(shí)現(xiàn)NOx超標(biāo)蜂鳴器警報(bào)功能;高品質(zhì)接頭，耐反復(fù)插拔;沉金工藝，金色質(zhì)感;板子上帶有模擬傳感圖標(biāo)“A”和明顯的電位器標(biāo)識;尺寸:32*42_。圖8為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氮氧化物濃度傳感器的電路圖。
[0049](4)C0傳感器，具有以下特點(diǎn):具有信號輸出指示燈指示;雙路信號輸出(模擬量輸出及高低電平信號輸出)；高低電平信號輸出有效信號為低電平，可直接連接單片機(jī);模擬量輸出O?5V電壓，濃度越高電壓越高；對一氧化碳?xì)怏w具有很高的靈敏度和良好的選擇性;具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性;快速的響應(yīng)恢復(fù)特性。圖9為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一氧化碳濃度傳感器的電路圖。
[0050]技術(shù)參數(shù):加熱電壓:5±0.2V(AC.DC);工作電流:140mA;回路電壓:1V(最大DC15V);負(fù)載電阻:10K(可調(diào))；檢測濃度范圍:10-1000ppm;清潔空氣中電壓:S1.5V;靈敏度:> 3%;響應(yīng)時(shí)間:< IS(預(yù)熱3-5分鐘)；回復(fù)時(shí)間:5 30S;元件功耗:5 0.7W;工作溫度:-10?50°C (標(biāo)稱溫度20°C);工作濕度:95%RH(標(biāo)稱濕度65%RH);使用壽命:5年；尺寸大小:35mm X 22mm X 18mm0
[0051 ] (5)流量傳感器
[0052]技術(shù)參數(shù):測量二維風(fēng)速、風(fēng)向，風(fēng)速范圍:0?60m/s，測量誤差:±2%，分辨率:
0.lm/s，風(fēng)向范圍:0?360°，全方位，無盲區(qū)；測量誤差:± 2 %，分辨率:0.1°，信號輸出:RS485/4-20mA(數(shù)字模擬可選)；工作溫度:-20°?+170° ;MTBF: 5萬小時(shí)。圖10為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣體流量傳感器的電路圖。
[0053](6)溫度傳感器
[0054]基于PTlOO鉑電阻元件制成，為OEM應(yīng)用提供一個(gè)準(zhǔn)確可靠的溫度測量數(shù)據(jù)。溫度傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號，具有良好的品質(zhì)、快的響應(yīng)速度、抗干擾能力強(qiáng)。圖11為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的溫度傳感器的電路圖。
[0055]技術(shù)參數(shù):儲藏溫度:Tstg-40to+125°C ;供電電壓:Vcc 3_12Vdc ；溫度測量范圍:-40°Cto+500°C;最大功率:Pd 4mW。
[0056](7)壓力傳感器:基于惠斯登電橋原理而工作的，其耐高溫性可以應(yīng)用于特殊的工業(yè)。由于壓力傳感器阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力、激勵(lì)電壓成正比的高度線性電壓信號。標(biāo)準(zhǔn)的信號根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3.3mV/V，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定，壓力傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，壓力傳感器自帶溫度補(bǔ)償O?70°C，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。具有以下特點(diǎn):該變送器使用高溫熔體壓力傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，易安裝，適用于與接觸部分材質(zhì)兼容的氣體和液體介質(zhì)。圖12為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣體壓力傳感器的電路圖。
[0057]技術(shù)參數(shù):量程:-1bar至200bar；精度等級:0.2% ,0.3% ,0.5% ；線性度:±0.2%或±0.5%;遲滯:<0.01%滿量程;穩(wěn)定性:優(yōu)于0.1%/年;溫度影響:TK<±0.2%FS/K;工作電壓:5?12V DC;負(fù)載電阻:< 1200Ω ;工作溫度:-30—180°C;防護(hù)等級:IP65外殼材料:不繡鋼;密封件:氟素橡膠。
[0058](8 )02傳感器，具有以下特點(diǎn):使用壽命長;不受C02，⑶，H2S，NOx，H2影響;低成本；在200攝氏度以下工作;信號輸出穩(wěn)定;無需外部電源;不需加熱。圖13為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氧氣壓力傳感器的電路圖。
[0059]技術(shù)參數(shù):檢測范圍O-100 % 02;精度土 I % (全量程)；工作溫度O?200 °C ；存儲溫度-20?+60 0C ；響應(yīng)時(shí)間5 ± I秒;輸出RS232。
[0060]下面對傳感器的安裝設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。
[0061]傳感器應(yīng)在生產(chǎn)設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，或根據(jù)有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，在所規(guī)定的工況條件下測定。
[0062]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)傳感器設(shè)置于距離鍋爐的煙道彎頭、閥門和變徑管下游方向等于或大于6倍煙道直徑，上游方向等于或大于3倍直徑處。
[0063]具體地，傳感器的采樣位置應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位，采樣位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于6倍直徑，和距上述部件上游方向不小于3倍直徑處。對于矩形煙道，其當(dāng)量直徑D = 2AB/(A+B)，式中的A、B為邊長。
[0064]對于氣態(tài)污染物，由于混合比較均勻，其采樣位置可不受上述規(guī)定限制，但應(yīng)避開渦流區(qū)，如果同時(shí)測定排氣流量，采樣位置仍按上段描述中選取。采樣位置應(yīng)避開對測試人員操作有危險(xiǎn)的場所。
[0065]每個(gè)傳感器通過采樣孔伸入到煙道內(nèi)，在選定的測定位置上開設(shè)采樣孔，內(nèi)徑應(yīng)不小于80mm，采樣管長應(yīng)不大于50mm，不使用時(shí)應(yīng)用蓋板、管堵或管帽封閉。當(dāng)采樣孔僅用于采集氣態(tài)污染物時(shí)，其內(nèi)徑應(yīng)不小于40mm。對正壓下輸送高溫或有毒氣體的煙道應(yīng)采用帶有閘板閥的密封采樣孔。
[0066]當(dāng)煙道為圓形時(shí)，采樣孔設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上;當(dāng)煙道為矩形或方形時(shí)，采樣孔應(yīng)設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的延長線上。
[0067 ]遠(yuǎn)程抄表終端(WRTU) 2的輸入端與每個(gè)傳感器I的輸出端相連，可以讀取煙氣狀態(tài)參數(shù)。遠(yuǎn)程抄表終端(WRTU) 2由單片MCU系統(tǒng)及外圍接口電路構(gòu)成，是整個(gè)監(jiān)測設(shè)備的核心，包括CPU、RAM、ROM及輸入輸出接口。在處理器的選擇上，需要綜合考慮其體積、功耗、性能等方面的因素。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和人機(jī)交互，要求處理器具備強(qiáng)大的處理和運(yùn)算能力，為減少外圍元件數(shù)量和體積盡量選擇具有A/D轉(zhuǎn)換功能的處理器。綜合以上因素，CPU選擇C8051芯片，該處理器基于51內(nèi)核，具備多路12位AD轉(zhuǎn)換接口及數(shù)字1接口，具有UART、GP10、USB等接口，方便與其他各個(gè)模塊相連接。CPU核心供電電壓為3.3V，I/O端口供電電壓為3.3V，采用了 22.1184MHz的無源晶振。圖4和圖5分別為遠(yuǎn)程抄表終端的核心電路圖和1接口電路圖。
[0068]進(jìn)一步，本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，還包括:顯示模塊7，該顯示模塊7與遠(yuǎn)程抄表終端2相連以顯示遠(yuǎn)程抄表終端2讀取的煙氣狀態(tài)參數(shù)，并提供電源指示、運(yùn)行指示等功能。
[0069]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，顯示模塊7采用LED顯示屏。
[0070]無線傳輸終端3與遠(yuǎn)程抄表終端2無線相連，可以接收并傳輸煙氣狀態(tài)參數(shù)。其中，無線傳輸終端3可以為GPRS模塊。其中，無線傳輸終端3選用S頂5216及后續(xù)S頂5218系列模塊作為3G 4G無線通信模塊，此模塊支持USB、UART、GP10、I2C等多種接口，提供語音、短信、數(shù)據(jù)。通過嵌入TCP/IP協(xié)議棧，可以方便地建立網(wǎng)絡(luò)連接。供電電壓為3.3-4.2V，發(fā)射功率低，工作在UMTS模式下的發(fā)射功率低于250MW。
[0071]3G及GPRS移動無線網(wǎng)絡(luò)模塊的硬件電路設(shè)計(jì)涉及以下幾個(gè)方面:供電電源、模塊與CPU的連接、USM電路、上電后自動啟動，此外還需要充分考慮抗干擾、靜電防護(hù)和低功耗等因素。S頂5216模塊的供電引腳為6個(gè)VBAT引腳，為射頻和基帶系統(tǒng)供電。突發(fā)信號傳輸會引起電壓波動，導(dǎo)致工作電流峰值達(dá)到2A，供電電路必須能夠提供幅度為2A的電流，同時(shí)供電電壓不能低于3.3V，否則模塊將不能正常工作。如果直接使用電池為通信模塊供電，電量的損耗會引起電池電壓逐漸降低從而影響系統(tǒng)的正常工作，本文采用MAX1688芯片，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電電壓。此外，在電路設(shè)計(jì)上還要充分考慮到系統(tǒng)的射頻表現(xiàn)、穩(wěn)定性和電磁兼容性的要求。
[0072]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，電源模塊20采用LM2576穩(wěn)壓電源模塊，經(jīng)一級穩(wěn)壓輸出為+5V DC，供應(yīng)大多數(shù)模塊使用，二級穩(wěn)壓采用AS1117穩(wěn)壓模塊，穩(wěn)壓后電壓為3.3VDC，供CPU使用。
[0073]路由器4分別與無線傳輸終端3和中心交換機(jī)5相連，將無線傳輸終端3的煙氣狀態(tài)參數(shù)傳輸給監(jiān)測中心6。
[0074]監(jiān)測中心6與中心交換機(jī)5相連，接收煙氣狀態(tài)參數(shù)并提供給監(jiān)控員查看分析。其中，監(jiān)測中心6可以為個(gè)人及算計(jì)PC或移動終端。在監(jiān)測中心6內(nèi)安裝有監(jiān)測軟件。該監(jiān)測軟件采用MSCG組態(tài)軟件。
[0075]MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft Windows平臺上運(yùn)行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案，充分利用Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具有通用性，在自動化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。
[0076]本實(shí)用新型運(yùn)用組態(tài)軟件MCGS建立了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)后，對整個(gè)控制過程進(jìn)行了人機(jī)界面的組態(tài)設(shè)計(jì)，主要分為主畫面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線界面、報(bào)警界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表等。
[0077]組態(tài)軟件MCGS將遠(yuǎn)程抄表終端(WRTU)2看作是外部設(shè)備，在開發(fā)過程中根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾就瓿蛇B接過程。在運(yùn)行期間，組態(tài)軟件MCGS通過驅(qū)動程序和這些外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。每一個(gè)驅(qū)動程序都是一個(gè)COM對象，這種方式使通訊程序和MCGS構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)能夠達(dá)到很大的規(guī)模。MCGS的這種結(jié)構(gòu)形式使其成為一個(gè)與設(shè)備無關(guān)的系統(tǒng)，對于不同的硬件設(shè)備。只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對這一設(shè)備進(jìn)行操作。設(shè)備窗口是MCGS與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，MCGS把實(shí)際的外部設(shè)備分為獨(dú)立的設(shè)備(指可獨(dú)立工作、完成特定數(shù)據(jù)輸入輸出功能的設(shè)備)、父設(shè)備(指本身不直接處理數(shù)據(jù)輸入輸出，但起到管理其他設(shè)備工作的設(shè)備)和子設(shè)備(指本身具有處理數(shù)據(jù)輸入輸出的功能，但只有和對應(yīng)的父設(shè)備一起才構(gòu)成完整工作系統(tǒng)的設(shè)備)。WRTU必須掛接在串口父設(shè)備下，串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。通信參數(shù)必須設(shè)置成與WRTU設(shè)置一樣，否則就無法通信。通信參數(shù)如下:波特率9600，I位停止位，無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位。
[0078]為滿足煙氣排放連續(xù)監(jiān)測的要求，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的主要功能有:
[0079](I)實(shí)時(shí)采集和處理來自各監(jiān)測儀器和傳感器的數(shù)據(jù)，通過表格、曲線、棒圖等多種形式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、變化趨勢和設(shè)備狀態(tài)。
[0080](2)具有自動建立數(shù)據(jù)庫、連接數(shù)據(jù)庫的功能，同時(shí)也允許另外新建數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫。文件大小取決于用戶設(shè)置的保存天數(shù)。
[0081](3)采集來的數(shù)據(jù)可自動生成歷史數(shù)據(jù)文件，有了歷據(jù)文件，在采集結(jié)束之后，就可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)瀏覽各時(shí)間段的歷據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)趨勢圖/棒狀圖。
[0082](4)當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超限時(shí)，煙氣流速變化率超限時(shí)，或工作狀正常時(shí)系統(tǒng)將自動報(bào)塾目ο
[0083]為了實(shí)現(xiàn)對整個(gè)控制系統(tǒng)的監(jiān)控，利用組態(tài)軟件MCGS與遠(yuǎn)程抄表終端(WRTU) 2的RS232串行通訊來實(shí)現(xiàn)對整個(gè)控制系統(tǒng)的組態(tài)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)顯示和控制的功能，最終達(dá)到監(jiān)控的目的。
[0084]用戶控制界面用于系統(tǒng)控制和管理，通過表格、曲線、棒圖等多種形式顯示監(jiān)測變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、變化趨勢、設(shè)備狀態(tài)及歷史報(bào)表和圖表，提供系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、通道參數(shù)設(shè)置、控制時(shí)序設(shè)置、報(bào)表圖表打印、系統(tǒng)報(bào)警等多種功能。在實(shí)時(shí)趨勢曲線中工程人員可以規(guī)定時(shí)間間距，數(shù)據(jù)的數(shù)值范圍，網(wǎng)格分辨率，時(shí)間坐標(biāo)數(shù)目，數(shù)值坐標(biāo)數(shù)目，以及繪制曲線的“筆”的顏色屬性。該界面中顯示壓力、溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)變化。用戶可無限放大趨勢圖的小塊區(qū)域便于監(jiān)測讀數(shù)。
[0085]本實(shí)用新型報(bào)警顯示界面主要顯示各參數(shù)實(shí)時(shí)報(bào)警信息，分為上限報(bào)警和下限報(bào)警。如果超過對應(yīng)的高值，就會限制當(dāng)時(shí)值，一旦報(bào)警產(chǎn)生且不能短時(shí)間內(nèi)消除，就會提醒操作人員，需要進(jìn)行相應(yīng)操作。棒狀圖給出了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的單條記錄。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表給出監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
[0086]本實(shí)用新型能定時(shí)自動生成各時(shí)間段的數(shù)據(jù)報(bào)表和圖表，用戶可在“報(bào)表”子菜單中隨時(shí)調(diào)用和打印小時(shí)報(bào)表/圖表、日報(bào)表/圖表、月報(bào)表/圖表、年報(bào)表/圖表校正報(bào)表，也可通過設(shè)置讓系統(tǒng)自動生成小時(shí)報(bào)表、日報(bào)表。
[0087]綜上，本實(shí)用新型通過采樣方式測試煙氣中污染物濃度，并同時(shí)測試煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量、煙氣濕度、氧量等參數(shù)，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)顯示與記錄，實(shí)現(xiàn)污染物排放監(jiān)測的在線性、連續(xù)性、準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)處理和輸出打印的完整性。
[0088]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，設(shè)置多個(gè)傳感器以監(jiān)測煙氣中污染物濃度、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流量、煙氣氧量等參數(shù)，通過合理設(shè)計(jì)傳感器的安裝位置，根據(jù)煙道的不同形狀，合理設(shè)置采樣孔的位置，以保證最大程度的完整準(zhǔn)確采集到煙氣狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型較好地解決了監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和易操作性、易維護(hù)性等方面的問題。
[0089]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0090]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，包括: 用于監(jiān)測熱力站的鍋爐房的煙氣狀態(tài)參數(shù)的多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器安裝于熱力站的鍋爐房內(nèi)； 用于讀取所述煙氣狀態(tài)參數(shù)的遠(yuǎn)程抄表終端，所述遠(yuǎn)程抄表終端的輸入端與每個(gè)所述傳感器的輸出端相連； 用于傳輸所述煙氣狀態(tài)參數(shù)無線傳輸終端，所述無線傳輸終端與所述遠(yuǎn)程抄表終端無線相連； 路由器和中心交換機(jī)，所述路由器分別與所述無線傳輸終端和所述中心交換機(jī)相連； 用于接收所述煙氣狀態(tài)參數(shù)并提供給監(jiān)控員查看分析的監(jiān)測中心，所述監(jiān)測中心與所述中心交換機(jī)相連。2.如權(quán)利要求1所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)傳感器包括:煙塵濃度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、氮氧化物傳感器、二氧化硫傳感器、溫度傳感器、氧氣傳感器和一氧化碳傳感器。3.如權(quán)利要求1所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，還包括:顯示模塊，所述顯示模塊與所述遠(yuǎn)程抄表終端相連以顯示所述遠(yuǎn)程抄表終端讀取的煙氣狀態(tài)參數(shù)。4.如權(quán)利要求3所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述顯示模塊采用LED顯示屏。5.如權(quán)利要求1所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述無線傳輸終端為GPRS模塊。6.如權(quán)利要求1所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述監(jiān)測中心為個(gè)人及算計(jì)PC或移動終端。7.如權(quán)利要求1所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，每個(gè)傳感器設(shè)置于距離鍋爐的煙道彎頭、閥門和變徑管下游方向等于或大于6倍煙道直徑，上游方向等于或大于3倍直徑處。8.如權(quán)利要求1或7所述的熱力站鍋爐煙氣排放連續(xù)監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，每個(gè)所述傳感器通過采樣孔伸入到煙道內(nèi)， 當(dāng)所述煙道為圓形時(shí)，所述采樣孔設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上； 當(dāng)所述煙道為矩形或方形時(shí)，所述采樣孔應(yīng)設(shè)置在包括各個(gè)煙氣測定點(diǎn)在內(nèi)的延長線上。
【文檔編號】G01D21/02GK205483059SQ201620136964
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月23日
【發(fā)明人】王俊雨, 王曉輝, 江曉峰
【申請人】王俊雨, 王曉輝, 江曉峰