基于ZigBee的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)的應用

王艷春++陳婷++尹新偉++胡月龍

摘 要：輸煤系統(tǒng)明火煤監(jiān)控裝置，是針對物料輸送系統(tǒng)，特別是火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)安全監(jiān)控的需要而設計的。目前火力發(fā)電廠的明火煤監(jiān)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(huán)境條件惡劣等。ZigBee技術是一種具有統(tǒng)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(jiān)控裝置，用于輸煤皮帶的安全監(jiān)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(tǒng)明火煤探測監(jiān)控系統(tǒng)，是針對物料輸送系統(tǒng)，特別是火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)安全監(jiān)控的需要而設計的。系統(tǒng)的設計根據(jù)最新發(fā)布的國家標準《火力發(fā)電廠與變電站設計防火規(guī)范》中有關規(guī)定，在進出儲煤場的皮帶上加裝明火煤檢測設備，保證監(jiān)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(fā)電廠的運行和安全生產(chǎn)。對于可靠性、操作維護方便等方面要求，為輸煤系統(tǒng)的安全運行監(jiān)控提供了有效手段。

該系統(tǒng)是一種基于ZigBee的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含紅外測溫、噴淋滅火和控制系統(tǒng)三部分。

1 ZigBee無線技術的發(fā)展優(yōu)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(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。具有成本低、體積小、功耗小、低速率及組網(wǎng)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(tǒng)的遠程I/O模式和現(xiàn)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(jié)約成本。

在眾多無線網(wǎng)絡技術中，ZigBee無線技術以其數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、組網(wǎng)簡易靈活、設備成本低、電池壽命長等獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)控制領域中展現(xiàn)了深厚的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。在火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中引入ZigBee無線技術，可以在確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性和實時性的前提下，大大提高控制系統(tǒng)的可擴展性，降低設備維護的成本，不僅可以減少現(xiàn)場施工電纜用量，節(jié)約成本，而且使現(xiàn)場施工難度大大降低，簡單方便，提高現(xiàn)場調試效率及檢修維護水平，從而使整個控制系統(tǒng)得到優(yōu)化。

2 系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)的結構

基于ZigBee的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)包括無線信號傳輸、紅外測溫及噴淋滅火三部分。系統(tǒng)既可以單獨運行就地操作，也可以并入輸煤程控系統(tǒng)集中連鎖控制。系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。明火煤監(jiān)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(jiān)視和發(fā)現(xiàn)在輸送過程中已發(fā)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(jù)現(xiàn)場無線控制器發(fā)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(wǎng)方式，該星型拓撲網(wǎng)絡結構中由無線智能控制器作為PAN協(xié)調點（FFD），它是ZigBee網(wǎng)絡第一個開始的設備，是整個星型網(wǎng)絡的核心，負責發(fā)起建立和管理整個網(wǎng)絡，它選擇一個信道和網(wǎng)絡標識符（PANID），建立網(wǎng)絡，并且對加入的節(jié)點進行管理和訪問，對整個無線網(wǎng)絡進行維護。多個無線紅外測溫儀作為終端節(jié)點（RFD），分布在PAN協(xié)調點的覆蓋范圍內，直接與PAN協(xié)調點進行通信。

2.2 系統(tǒng)工作原理

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

3 系統(tǒng)優(yōu)勢

設計一種基于ZigBee無線技術的明火煤監(jiān)測裝置，與現(xiàn)有的技術相比，該系統(tǒng)解決目前明火煤監(jiān)測裝置在現(xiàn)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(huán)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(jīng)久耐用，易于檢修維護。

現(xiàn)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(fā)電機組安全、經(jīng)濟運行的要求，而且利用ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸中的設備診斷信息及狀態(tài)信息，可實現(xiàn)現(xiàn)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(jiān)測，防止安全事故的發(fā)生，可以大大提高火電輸煤系統(tǒng)的安全性。

4 結語

基于ZigBee無線技術的明火煤監(jiān)測系統(tǒng)不僅能滿足輸煤系統(tǒng)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(xiàn)場輸送帶煤溫變化，大大減少因自燃造成的安全問題及經(jīng)濟損失，從而實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

參考文獻

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