基于ZigBee的明火煤監控系統的應用

王艷春++陳婷++尹新偉++胡月龍

摘 要：輸煤系統明火煤監控裝置，是針對物料輸送系統，特別是火力發電廠的輸煤系統安全監控的需要而設計的。目前火力發電廠的明火煤監控裝置大都存在著以下主要問題：設備布置分散、控制線較長、電纜用量較大、安裝施工環境條件惡劣等。ZigBee技術是一種具有統一技術標準的短距離無線通信技術，基于ZigBee無線技術的明火煤監控裝置，用于輸煤皮帶的安全監測具有先進性。

關鍵詞：ZigBee 明火煤 紅外測溫 噴淋

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0028-02

輸煤系統明火煤探測監控系統，是針對物料輸送系統，特別是火力發電廠的輸煤系統安全監控的需要而設計的。系統的設計根據最新發布的國家標準《火力發電廠與變電站設計防火規范》中有關規定，在進出儲煤場的皮帶上加裝明火煤檢測設備，保證監測靈敏、準確、報警及時、避免誤操作的前提下，充分考慮火力發電廠的運行和安全生產。對于可靠性、操作維護方便等方面要求，為輸煤系統的安全運行監控提供了有效手段。

該系統是一種基于ZigBee的明火煤監控系統。該系統包含紅外測溫、噴淋滅火和控制系統三部分。

1 ZigBee無線技術的發展優勢

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。具有成本低、體積小、功耗小、低速率及組網靈活等特點，基于ZigBee無線技術的靈活拓展性和實用性要比傳統的遠程I/O模式和現場總線技術先進很多，采用ZigBee無線技術可以使電纜用量、安裝施工量大大減少，且無線設備拆卸方便，易于檢修維護，繼而節約成本。

在眾多無線網絡技術中，ZigBee無線技術以其數據傳輸安全可靠、組網簡易靈活、設備成本低、電池壽命長等獨特的優勢，在工業控制領域中展現了深厚的發展潛力和廣闊的市場前景。在火力發電廠的輸煤系統現場總線控制系統中引入ZigBee無線技術，可以在確保數據傳輸可靠性和實時性的前提下，大大提高控制系統的可擴展性，降低設備維護的成本，不僅可以減少現場施工電纜用量，節約成本，而且使現場施工難度大大降低，簡單方便，提高現場調試效率及檢修維護水平，從而使整個控制系統得到優化。

2 系統組成

2.1 系統的結構

基于ZigBee的明火煤監控系統包括無線信號傳輸、紅外測溫及噴淋滅火三部分。系統既可以單獨運行就地操作，也可以并入輸煤程控系統集中連鎖控制。系統結構示意圖如圖1所示。明火煤監測裝置安裝在進出儲煤場帶式輸送機上，紅外探測裝置安裝在輸煤皮帶上用來監視和發現在輸送過程中已發生著火的煤，或雖然還沒有達到著火的條件，但有足夠的能量在到達目的地后可著火的煤，噴淋裝置安裝于紅外探測裝置后方的帶式輸送機支架上，可根據現場無線控制器發布的指令動作。

紅外探測裝置包括基于ZigBee無線技術的紅外測溫儀和無線智能控制器，設備間采用星型組網方式，該星型拓撲網絡結構中由無線智能控制器作為PAN協調點（FFD），它是ZigBee網絡第一個開始的設備，是整個星型網絡的核心，負責發起建立和管理整個網絡，它選擇一個信道和網絡標識符（PANID），建立網絡，并且對加入的節點進行管理和訪問，對整個無線網絡進行維護。多個無線紅外測溫儀作為終端節點（RFD），分布在PAN協調點的覆蓋范圍內，直接與PAN協調點進行通信。

2.2 系統工作原理

基于ZigBee無線技術的明火煤監測系統，當現場傳輸帶出現明火煤堆或“熱斑”，控制單元無線智能控制器可根據探測器觸發的一次紅外信號和故障監測信號，通過現場總線將現場無線紅外測溫儀發出的信號經過分析處理后傳送至中央控制器（熱備DPU或CPU），經中央控制器的綜合判斷后，通過現場總線對現場無線智能控制器發出相應的指示、指令（報警或動作），同時通過以太網通訊將現場突發信息同步發送至輸煤程控室。現場無線智能控制器依據中央控制器發出來的指令信息，通過I/O信號電纜可以準確控制現場電磁閥的開關動作對著火煤堆經行噴淋，并發送命令控制現場的聲光報警器，及時提供安全預警，以防現場操作人員發生安全事故。

3 系統優勢

設計一種基于ZigBee無線技術的明火煤監測裝置，與現有的技術相比，該系統解決目前明火煤監測裝置在現場應用過程中因設備布置分散、控制線較長、電纜用量較大、安裝施工環境條件惡劣等帶來的一系列安裝施工難題及檢修維護成本。結構輕巧，安裝、拆卸方便，經久耐用，易于檢修維護。

現場布線量少，安裝施工簡單，調試及維護成本縮小，不僅能夠滿足火電廠發電機組安全、經濟運行的要求，而且利用ZigBee無線數據傳輸中的設備診斷信息及狀態信息，可實現現場設備遠程診斷和管理功能，以便對火電廠儲煤場傳輸帶上煤堆進行有效監測，防止安全事故的發生，可以大大提高火電輸煤系統的安全性。

4 結語

基于ZigBee無線技術的明火煤監測系統不僅能滿足輸煤系統工藝布置的需要，且易于檢修維護，造型美觀，成本低廉，可以更準確了解現場輸送帶煤溫變化，大大減少因自燃造成的安全問題及經濟損失，從而實現輸煤系統安全、穩定、經濟運行。

參考文獻

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