小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端。目的是提供的終端應(yīng)能有助于實(shí)現(xiàn)小鍋爐使用現(xiàn)場的參數(shù)監(jiān)測、操作過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、操作提醒、超限預(yù)警及報(bào)警、違規(guī)記錄、故障診斷、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，還具有安裝方便、檢測部件簡單、抗干擾的特點(diǎn)。技術(shù)方案是：小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，由機(jī)殼以及內(nèi)部電路組成；內(nèi)部電路包括一主控單片機(jī)，一個(gè)信號調(diào)理單元、一個(gè)存儲單元、一顯示單元、一個(gè)鍵盤單元、一個(gè)狀態(tài)指示單元、一個(gè)電源單元、一個(gè)通信接口、一個(gè)復(fù)位及看門狗單元、一個(gè)輸出信號單元；信號調(diào)理單元與鍋爐的各個(gè)檢測元件連接，輸出信號單元與鍋爐的工作部件連接；通信接口與外部的監(jiān)管系統(tǒng)平臺以及手機(jī)終端連接。
【專利說明】小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種小鍋爐運(yùn)行過程中，監(jiān)測、記錄、查看、發(fā)送與安全有關(guān)的計(jì)量參數(shù)以及操作過程狀態(tài)數(shù)據(jù)的裝置，具體是小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端。

【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐的安全運(yùn)行直接關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和社會的穩(wěn)定，為了保證在用鍋爐的安全，從中央到地方各級政府都非常重視。一些大中型鍋爐使用單位也在運(yùn)行控制、安全監(jiān)控等方面，投入資金增添設(shè)備，如DCS控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、自動化儀表控制系統(tǒng)等，以確保鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全運(yùn)行。
[0003]然而，對于小鍋爐(主要指立式小鍋爐)的安全運(yùn)行，缺乏有效監(jiān)管手段。小鍋爐使用量大、分布廣、使用單位規(guī)模小、安全意識差、檢測設(shè)備簡陋、操作不規(guī)范，容易造成安全事故，近幾年鍋爐安全事故均為立式小鍋爐。目前，小鍋爐的管理主要通過鍋爐、安全閥、壓力表的年檢，司爐工持證上崗，巡查等方式進(jìn)行管理。對于司爐工的關(guān)鍵操作程序(例如鍋爐運(yùn)行過程中監(jiān)測壓力、控制水位、定期排污、定時(shí)沖洗液位計(jì)、試跳安全閥等)，操作過程很難檢查，而這些操作又是鍋爐安全運(yùn)行的重要項(xiàng)目。如果，通過人工巡查的方式監(jiān)管，一是監(jiān)管人員少，二是監(jiān)管成本高，三是實(shí)時(shí)性差，四是檢查頻率低，五是檢查結(jié)果人為因素多，六是無法連續(xù)監(jiān)督司爐工規(guī)范操作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是克服上述【背景技術(shù)】中的不足，提供一種針對小鍋爐計(jì)量參數(shù)及操作過程的小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，該終端應(yīng)能有助于實(shí)現(xiàn)小鍋爐使用現(xiàn)場的參數(shù)監(jiān)測、操作過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、操作提醒、超限預(yù)警及報(bào)警、違規(guī)記錄、故障診斷、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，還具有安裝方便、檢測部件簡單、抗干擾的特點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，其特征在于:由機(jī)殼以及內(nèi)部電路組成；所述內(nèi)部電路包括一作為控制中心的主控單片機(jī)，與主控單片機(jī)連接的一個(gè)信號調(diào)理單元、一個(gè)存儲單元、一顯示單元、一個(gè)鍵盤單元、一個(gè)狀態(tài)指示單元、一個(gè)電源單元、一個(gè)通信接口、一個(gè)復(fù)位及看門狗單元、一個(gè)輸出信號單元；所述信號調(diào)理單元通過輸入信號接線端板與鍋爐的各個(gè)檢測元件連接，所述輸出信號單元通過輸出信號接線端子與鍋爐的工作部件連接；所述通信接口通過一個(gè)GPRS通信模塊與外部的監(jiān)管系統(tǒng)平臺以及手機(jī)終端連接。
[0007]所述工作部件包括外部警鈴、警燈、水泵電機(jī)以及風(fēng)機(jī)電機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0009]由鍋爐檢測元件，包括壓力變送器(電接點(diǎn)壓力表)、液位變送器(水位控制器)、流量開關(guān)(溫度開關(guān))等計(jì)量參數(shù)，以及排污、清洗水位計(jì)，試跳安全閥、拆裝壓力表、打開機(jī)殼操作等檢測到模擬信號或開關(guān)信號，輸入到智能數(shù)據(jù)終端，經(jīng)過信號調(diào)理單元進(jìn)行信號處理(抗干擾隔離)，在主控單片機(jī)中單片計(jì)算機(jī)的控制下，按照設(shè)定的時(shí)間間隔，逐點(diǎn)實(shí)時(shí)巡檢和記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并將檢測到的數(shù)據(jù)對照預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，進(jìn)行比較分析，由顯示單元或短信提示司爐工需要關(guān)注的事項(xiàng)，當(dāng)檢測到超限參數(shù)時(shí)，除了記錄數(shù)據(jù)和現(xiàn)場報(bào)警夕卜，還通過通信模塊，及時(shí)向指定號碼手機(jī)發(fā)送短信或語音提示；外部的監(jiān)管系統(tǒng)平臺可以通過通信模塊發(fā)送指令，調(diào)用讀取智能數(shù)據(jù)終端的所有數(shù)據(jù)，保存到遠(yuǎn)端的監(jiān)管系統(tǒng)平臺。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]a、針對小鍋爐使用量大、分布面廣、檢測手段落后、監(jiān)管困難、容易出安全事故等現(xiàn)實(shí)情況，研制數(shù)據(jù)終端，配合必要的電子檢測手段，為小鍋爐安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐；
[0012]b、針對小鍋爐運(yùn)行過程中的操作要點(diǎn)，檢測并記錄計(jì)量參數(shù)和操作狀態(tài)，并為司爐工及企業(yè)安全負(fù)責(zé)人提供必要的操作提醒和安全警示，減少事故發(fā)生概率；
[0013]C、數(shù)據(jù)終端為透明設(shè)計(jì)，除了監(jiān)管部門可以了解檢測數(shù)據(jù)外，鍋爐使用單位也可以查看數(shù)據(jù)，但不能修改數(shù)據(jù)，有利于鍋爐使用單位核對數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
[0014]d、為了分清安全責(zé)任，所有超限等控制數(shù)據(jù)的設(shè)定值不能由遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置，只能在數(shù)據(jù)終端硬解鎖的狀態(tài)下設(shè)置，防止誤操作或數(shù)據(jù)通信傳輸過程出錯，造成參數(shù)設(shè)置錯誤；遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以查看這些設(shè)置。
[0015]e、可以為鍋爐使用單位、特種設(shè)備和安全生產(chǎn)監(jiān)管部門提供鍋爐運(yùn)行基本信息，提示重要操作項(xiàng)目、警示安全參數(shù)超限、反映司爐工執(zhí)行操作規(guī)程歷史情況，為鍋爐安全生產(chǎn)評選和事故分析提供科學(xué)依據(jù)；
[0016]f、為小鍋爐量身定做數(shù)據(jù)終端，用盡可能簡單、可靠的方法監(jiān)測關(guān)鍵數(shù)據(jù)，降低設(shè)備投入成本，為推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的電路框圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3-1到圖3-13是本實(shí)用新型的電路總圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合說明書附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0021]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型所述的小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，由一個(gè)機(jī)殼14以及內(nèi)部電路組成。所述內(nèi)部電路包括一作為控制中心的主控單片機(jī)3，與主控單片機(jī)3連接一個(gè)輸入信號調(diào)理單兀2、一個(gè)存儲單兀4、一顯不單兀5、一個(gè)鍵盤單兀6、一個(gè)狀態(tài)指示單元7、一個(gè)電源單元8、一個(gè)通信接口 10、一個(gè)GPRS通信模塊9、一個(gè)復(fù)位及看門狗單元11、一個(gè)輸出信號單元12 ;所述輸入信號調(diào)理單元2通過輸入信號接線端板I與鍋爐的檢測元件連接，從而輸入鍋爐的開關(guān)量和模擬量，所述輸出信號單元12通過輸出信號接線端子13與鍋爐的工作部件連接，工作部件包括外部警鈴、警燈、水泵電機(jī)以及風(fēng)機(jī)電機(jī)。
[0022]所述顯示單元5可以顯示監(jiān)測到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括時(shí)間、壓力、水位、溫度等計(jì)量參數(shù)以及排污、沖洗水位計(jì)等操作過程。
[0023]所述主控單片機(jī)3連接有存儲器、A/D轉(zhuǎn)換器、通信接口 10、內(nèi)部蜂鳴器以及指示燈，并且主控單片機(jī)3通過輸入信號單元連接有內(nèi)部溫度傳感器、電壓傳感器。
[0024]所述鍵盤單元6可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、查看數(shù)據(jù)、監(jiān)測司爐工對提示信息發(fā)布后的響應(yīng)時(shí)間等。
[0025]所述GPRS通信模塊9通過與通信接口 10的可以向遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)平臺主動發(fā)送數(shù)據(jù)或接受指令被動發(fā)送數(shù)據(jù)，也可直接向指定號碼手機(jī)發(fā)送短信或語音信息(常規(guī)技術(shù))。
[0026]所述存儲單元4為Flash閃存，具有掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。
[0027]所述電源單元8包含對系統(tǒng)供電的所有穩(wěn)壓電源，以及充電電池、充電電路、電池電壓檢測電路、外部斷電檢測電路。
[0028]所述輸出信號接線端子13，可以通過繼電器常開、常閉接點(diǎn)，控制警鈴和警燈，需要時(shí)可以控制水泵電機(jī)和風(fēng)機(jī)電機(jī)的電源。
[0029]所述通信接口 10為RS-485工業(yè)控制通用通信口，可以與通信模塊以及其他帶有RS-485接口的變送器連接。
[0030]本實(shí)用新型中的所有電子元件都可外購獲得。
[0031]如圖3-1到圖3-13所示，電源單元由三端穩(wěn)壓集成電路UlOl?103，以及配套的電阻、電容、電感、二極管組成，提供數(shù)據(jù)終端所需的電源。同時(shí)還包含掉電檢測、后備電池充電、控制等功能。
[0032]信號調(diào)理單元:壓力、水位、操作狀態(tài)檢測信號通過接口 J800輸入，開關(guān)量經(jīng)光隔離單元U801?U816(光耦)預(yù)處理，到輔助單片機(jī)JP800(型號MC9508AC32)的STRl?STR16端口。4?20mA模擬信號經(jīng)預(yù)處理電路輸出到輔助單片機(jī)ANINl?ANIN4端口。主控單片機(jī)JP301 (型號MC9S08AC60_64)與輔助單片機(jī)JP800間通過模擬SPI通訊方式連接，相互間的控制線DATA_CLK、DATA_OUT、DATA_OUT_CS、AS_RST端口通過光隔離單元GE801?GE804接入輔助單片機(jī)JP800的相應(yīng)輸入端，控制JP800，讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保主控單片機(jī)與信號單元的全隔離。
[0033]主控單片機(jī)JP301的keyOl?key04端口通過端子J301與端子J501連接鍵盤單元，由按鍵開關(guān) S501 ?S504 輸入控制指令。LED_BAK、LCD_RST、CS1、CS2、D_RS、D_RW、D_E端口控制顯示單元JP501，其顯示內(nèi)容由DataO?Data7傳輸。
[0034]數(shù)據(jù)存儲單元:由Flash_WP、Flash_HOLD、Flash_CS、Flash_SO、Flash_S1、Flash_SCK端口與存儲器IC305相應(yīng)端口相連，控制Flash閃存(型號AT26DF321-SU)，閃存中記錄所有檢測數(shù)據(jù)，具有掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。
[0035]主控單片機(jī)的CLK、DATA端口通過端子J303與端子J601與狀態(tài)顯示單元相連，可以指示TR及TX上行下行數(shù)據(jù)的傳輸以及GPRS、電源的指示等各種工作狀態(tài)。
[0036]主控單片機(jī)通訊端口 TXDO、RXDO通過轉(zhuǎn)換繼電器分別與通信接口電路IC401 (型號MAX232)和GPRS通訊單元相連，可以通過同一個(gè)端口實(shí)現(xiàn)本地RS232通信遠(yuǎn)程GPRS通訊。另一組通訊端口 RS485_RxD、RS485_TxD、RS485_DE 通過光耦合器 U406、U407、U408 連接RS485芯片IC403 (型號MAX485)組成本地RS485通訊端口，在必要時(shí)可以讀取模擬量、開關(guān)量等數(shù)字信號。瞬態(tài)電壓抑制器件TV401?TV403以及串聯(lián)過流保護(hù)熱敏電阻R424?R425組成的RS-485通信接口的保護(hù)電路，以提高該通訊接口的EMC性能。
[0037]通信單元:I_CHARGE端口控制繼電器，間接控制GPRS單元的GPRSPW端，在必要時(shí)保證GPRS模塊重新啟動的可靠性。移動通信SM卡安裝在J203中，SM卡的VCC、RST、CLK、GND、1端口分別與J201(型號SM300CZ)相應(yīng)端口相連。主控單片機(jī)的COMM_CON端口控制通訊端口 TXDO和RXDO的切換，將數(shù)據(jù)分別傳送到GPRS單元通過公共移動網(wǎng)絡(luò)傳輸，或本地RS232通訊端口進(jìn)行本地控制。
[0038]主控單片機(jī)JP301的SDA、SCL端口與時(shí)鐘芯片IC302及只讀存儲器IC303相應(yīng)的端口相連獲取實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號及控制參數(shù)。
[0039]看門狗芯片IC301 (型號MAX706RESA)與開關(guān)S301組成看門狗及復(fù)位電路，看門狗芯片IC301的WDR、WDG_RST1、WDG_WDI2、P0WER_INT端口與主控單片機(jī)相連完成對主控單片機(jī)的監(jiān)控，防止程序受干擾“跑飛”和“死機(jī)”。同時(shí)還可對主供電電源進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)掉電現(xiàn)象，即啟動后備電源實(shí)現(xiàn)必要的處理功能。
[0040]以上【具體實(shí)施方式】，只為說明本實(shí)用新型技術(shù)的構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施。并不能限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，其特征在于:由機(jī)殼(14)以及內(nèi)部電路組成；所述內(nèi)部電路包括一作為控制中心的主控單片機(jī)(3)，與主控單片機(jī)連接的一個(gè)信號調(diào)理單元(2)、一個(gè)存儲單元(4)、一顯示單元(5)、一個(gè)鍵盤單元(6)、一個(gè)狀態(tài)指示單元(7)、一個(gè)電源單元(8)、一個(gè)通信接口(10)、一個(gè)復(fù)位及看門狗單元(11)、一個(gè)輸出信號單元(12);所述信號調(diào)理單元通過輸入信號接線端板(I)與鍋爐的各個(gè)檢測元件連接，所述輸出信號單元通過輸出信號接線端子(13)與鍋爐的工作部件連接；所述通信接口通過一個(gè)GPRS通信模塊(9)與外部的監(jiān)管系統(tǒng)平臺以及手機(jī)終端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小鍋爐運(yùn)行安全智能數(shù)據(jù)終端，其特征在于:所述工作部件包括外部警鈴、警燈、水泵電機(jī)以及風(fēng)機(jī)電機(jī)。
【文檔編號】G08C17/02GK204117343SQ201420526169
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】樓理敏, 鐘方強(qiáng), 陳立榮, 楊智力, 葛自成 申請人:杭州乾龍電器有限公司