CN204925748U - 工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置。具有多媒体功能的工业级平板电脑嵌入在机械壳体的前面板上，无源音箱、固定条和开关电源依次安装在机械壳体的后面板上，带有接线端子的嵌入式数据采集板安装在固定条的卡槽内；嵌入式数据采集板通过串口线与工业级平板电脑连接，无源音箱通过音频线与工业级平板电脑连接；天线、报警指示灯和运行指示灯安装在机械壳体顶面，分别与嵌入式数据采集板连接。本实用新型能实现数据采集、能效计算、无线传输、监测参数显示与交互、语音报警指示、多媒体互动辅导培训等功能；集成度高、结构紧凑、扩展性强，能有效指导司炉工掌握锅炉的运行状态，及时排除运行故障，使锅炉运行于最优状态。

Description

工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置

技术领域

本实用新型涉及工业锅炉运行状态远程监测***，尤其是一种工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置。

背景技术

当前我国的工业锅炉存在众多不足，例如机械化和自动化程度低、效率低、耗能高、污染严重，同时，锅炉操作人员普遍素质不高，责任心不强，对压力、温度、水位等动态参数的监控不严，易产生锅炉事故。从现有的监管手段来看，由于工业锅炉容量小、数量大、布点分散，难以集中监管，区域范围内的所有工业锅炉的基本信息及安全节能动态监管数据难以获取，这给更全面的安全监察和能耗监测带来一定难度。

目前判断锅炉是否节能运行的常规做法是现场能效测试。服务机构根据测试情况开出诊断书，提出锅炉效能提升改造方案。由于锅炉运行是动态过程，经能效调试改良后的锅炉在运行一段时间后，又会出现能效比下降的情况。要让锅炉长期保持最佳运行状态，就必须加强日常运行情况的监测，随时处理和调整运行方式。此外，能效检测工作通常采用人工现场记录数据，会存在数据记录不连续、不完整等情况，难以有效获取锅炉运行动态数据。

此外，我国目前定型的工业锅炉产品很少配置较为齐全的现场监测仪表，尤其是一些涉及能效的关键参数，如排烟含氧量、排烟温度等，大量燃煤锅炉甚至连蒸汽温度等常规参数都无法显示。现场仪表的缺乏导致司炉工无法真正掌握锅炉的运行情况，不能及时调节锅炉燃烧，从而使得热效率长期低于设计值。

基于物联网技术的锅炉运行状态远程监测***是解决上述问题的一项重要技术方案。通过安装传感器，或者利用锅炉现有传感器，将工业锅炉的实时状态参数采集、分析计算，一方面进行编码并传送至远程管理平台，进一步针对安全及能效指标统计分析，并以互联网为载体向政府机构、使用单位、制造单位等实时动态发布被监测锅炉的运行情况；另一方面通过交互式人机界面向现场操作锅炉的司炉人员显示锅炉实时状态参数，并提供锅炉安全与节能操作的有效建议，指导司炉人员针对性的找出问题所在，优化锅炉运行，使锅炉长期保持最优状态。

实用新型内容

为了克服上述背景技术的不足，本实用新型的目的是提供一种工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，实现工业锅炉运行状态的智能监测，并以感官多媒体形式向现场司炉工提供优化运行的操作指导建议。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型包括机械壳体、工业级平板电脑、嵌入式数据采集板、开关电源、无源音箱、天线、报警指示灯和运行指示灯；具有多媒体功能的工业级平板电脑嵌入在机械壳体的前面板上，无源音箱、固定条和开关电源依次安装在机械壳体的后面板上，带有接线端子的嵌入式数据采集板安装在固定条的卡槽内；嵌入式数据采集板通过串口线与工业级平板电脑连接，无源音箱通过音频线与工业级平板电脑连接；天线、报警指示灯和运行指示灯安装在机械壳体顶面，分别与嵌入式数据采集板连接。

所述嵌入式数据采集板，包括电源电路、CPU***、串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路；CPU***分别通过总线与串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路连接，电源电路提供5V、3.3V稳定电压，串行通信电路通过串口线与工业级平板电脑连接。

所述嵌入式数据采集板能在固定条的卡槽内滑动。

所述工业级平板电脑集成15寸液晶触摸屏。

所述机械壳体材料为铝金属。

与背景技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

1)本实用新型适用于各种工业锅炉的多种状态监测，具有完整的状态监测、分析计算、远程通信和显示能力，可以和分布式监测***远程无线通信，构成一个完整的区域监测网络。

2)本实用新型具有集成度高、结构紧凑、成本低、适用面广、扩展性强等特点。

3)本实用新型集成大屏幕液晶触摸屏及音响，能以视觉和听觉等多媒体方式向现场司炉工提供实时监测参数、运行报警参数、以及视频教学式的运行操作指南，通过人机交互第一时间指导司炉工有效掌握锅炉的运行状态，及时排除运行故障，经济安全地操作锅炉运行。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是嵌入式数据采集板的硬件结构图。

图中：1.机械壳体，2.天线，3.工业级平板电脑，4.报警指示灯，5.运行指示灯，6.开关电源，7.固定条，8.嵌入式数据采集板，9.接线端子，10.无源音箱，11.串口线，12.音频线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型包括机械壳体1、工业级平板电脑3、嵌入式数据采集板8、开关电源6、无源音箱10、天线2、报警指示灯4和运行指示灯5；具有多媒体功能的工业级平板电脑3嵌入在机械壳体1的前面板上，无源音箱10、固定条7和开关电源6依次安装在机械壳体1的后面板上，带有接线端子9的嵌入式数据采集板8安装在固定条7的卡槽内；嵌入式数据采集板8通过串口线11与工业级平板电脑3连接，无源音箱10通过音频线12与工业级平板电脑3连接；天线2、报警指示灯4和运行指示灯5依次安装在机械壳体1顶面，分别与嵌入式数据采集板8连接，开关电源6为工业级平板电脑3提供稳定的直流电源。

如图3所示，所述嵌入式数据采集板8，包括电源电路、CPU***、串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路；CPU***分别通过总线与串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路连接，电源电路为各硬件提供工作需要5V、3.3V稳定电压，将外部输入的AC220V电源转换为电子电路工作的电源，并保证电源稳定、干扰小。串行通信电路通过串口线与工业级平板电脑连接。

CPU***负责数据采集控制、运算和通信处理，串行通信电路用于对外交换数据，GPRS通信电路实现远程无线通信，模拟量输入电路实现各种模拟量测量，开关量输入电路用于测量各种开关量输入信号并加以隔离。

所述嵌入式数据采集板8能在固定条7的卡槽内水平滑动，当需要接线时，可将数据采集板抽出，接线完成后推入壳体内即可。

所述工业级平板电脑3集成15寸液晶触摸屏。

所述机械壳体1为铝金属材料加工而成，由前面板、后面板、上盖板、下盖板、左盖板、右盖板组成，机械壳体1的各连接板之间具有密封装置。

CPU***负责数据采集控制、运算和通信处理。选用STM32F103芯片作为主要的运算处理芯片。STM32系列芯片专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计，具有ARMCortex-M内核。选用的CPU芯片集成了复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等，具有非常简单的结构和简便易用，非常适合用于锅炉状态监测等复杂的、环境恶劣的应用条件。配合这款ARM微处理芯片的嵌入式控制软件以μC/OS-II内核为任务处理和进程控制基础，采用C语言开发，结合STM32F103芯片，进行相应的移植，实现数据采集控制、运算和通信处理等功能。

串行通信电路用于对外交换数据，采用ADM2483作为通信接口芯片。ADM2483是一款高性能的RS-485电器隔离数据收发器，支持500k/bps数据速率，操作电压3v或5v，工作温度-40~+85，支持低功耗操作，总线节点可达256个。基于该芯片的RS485串行通信电路可以很好实现隔离和信号变换，提高通信链路的可靠性。

GPRS通信电路实现远程无线通信，将监测参数根据指定的协议传输到远程管理平台。GPRS通信电路以SIM900A为核心。SIM900A是一种双频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，性能稳定，外观精巧，性价比高，能满足各种远距离通信需求。

模拟量输入电路实现各种模拟量测量。其中PT100温度传感器信号的测量选用MAX31855作为热电阻测量芯片。MAX31855具有冷端补偿，可将多种热电偶信号转换成数字量。MAX31855内置14位模/数转换器(ADC)，器件输出为14位带符号数据，通过SPI接口、以只读格式输出。而压力、流量、氧量等传感器的4-20mA信号的测量是通过140欧姆的精密电阻将电流信号转换为0.56V-2.8V的电压信号，通过LM358进行阻抗变换和滤波后输出给CPU单元，实现信号的测量。

开关量输入电路用于测量各种开关量输入信号并加以隔离。采用TLP521-4和PC817作为主要的光电隔离器件，测量电路前端与负载完全隔离，目的在于增强电路的安全性，减小电压的干扰，减化电路的设计。在光耦两侧分别设置电阻网络实现电流限制、电平转换等目标，使***工作可靠，提高电路稳定性。

如图3所示，嵌入式数据采集板与工业级平板电脑通过RS485串行通信构成上下位机的***架构。作为下位机的嵌入式数据采集板的作用是从工业锅炉***中实时采集状态信号，根据锅炉能效数学模型及指标评价模型计算出锅炉能效参数和报警参数，并通过通信电路将所有数据传送至上位机和锅炉监测远程集中管理平台。作为上位机的工业级平板电脑的作用是实现监测数据的实时显示与交互、语音报警指示、多媒体培训资料的互动查询与辅导等功能。现场的司炉工通过大屏幕人机交互方式操作终端从而掌握锅炉实际运行状况，并根据终端提供的有效建议，针对性的找出问题所在，优化运行，使锅炉运行于最优状态。

工业级平板电脑上运行的应用软件是在windows环境下采用VC++语言开发、采用ACESS数据库进行数据存储的锅炉运行状态多媒体智能监测装置操作软件。配合多媒体智能监测装置硬件，实现锅炉安全与节能状态动画监测、动态曲线显示、报警信息列表查询、实时监测数据报表查询、***数据维护、锅炉相关知识互动查询、锅炉教学视频互动播放等功能。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，其特征在于：包括机械壳体（1）、工业级平板电脑（3）、嵌入式数据采集板（8）、开关电源（6）、无源音箱（10）、天线（2）、报警指示灯（4）和运行指示灯（5）；具有多媒体功能的工业级平板电脑（3）嵌入在机械壳体（1）的前面板上，无源音箱（10）、固定条（7）和开关电源（6）依次安装在机械壳体（1）的后面板上，带有接线端子（9）的嵌入式数据采集板（8）安装在固定条（7）的卡槽内；嵌入式数据采集板（8）通过串口线（11）与工业级平板电脑（3）连接，无源音箱（10）通过音频线（12）与工业级平板电脑（3）连接；天线（2）、报警指示灯（4）和运行指示灯（5）安装在机械壳体（1）顶面，分别与嵌入式数据采集板（8）连接。

2.根据权利要求1所述的工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，其特征在于：所述嵌入式数据采集板（8），包括电源电路、CPU***、串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路；CPU***分别通过总线与串行通信电路、GPRS通信电路、模拟量输入电路和开关量输入电路连接，电源电路提供5V、3.3V稳定电压，串行通信电路通过串口线与工业级平板电脑连接。

3.根据权利要求1所述的工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，其特征在于：所述嵌入式数据采集板（8）能在固定条（7）的卡槽内滑动。

4.根据权利要求1所述的工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，其特征在于：所述工业级平板电脑（3）集成15寸液晶触摸屏。

5.根据权利要求1所述的工业锅炉运行状态多媒体智能监测装置，其特征在于：所述机械壳体（1）材料为铝金属。