基于傳感器網絡的煤粉濃度監測平臺的設計

嚴聰

摘要：本文主要研究一種基于傳感器網絡的煤粉濃度監測平臺，平臺設計之初，主要是為了能夠設非接觸式的煤粉濃度測量方法，從而避免人工直接的對其進行操作。通過將頻域分析以及傳感器網絡技術相結合，能夠良好的完成監測目標，依照監測信號的頻譜特征，能夠找出煤粉濃度變化的對應關系，從而對其進行量化的監控，保證生產區域內煤粉濃度始終維持在一個安全、平穩的水平，確保生產的安全性。僅供參考。

關鍵詞：數字信號處理器;傳感器網絡;煤粉監測;平臺設計

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1672-9129（2020）08-0082-01

1 引言

針對傳感器網絡的煤粉濃度檢測平臺的設計，可以應用到電廠領域的實際生產過程中，對電廠的煤粉濃度進行測量[1]。現階段，我國應用到電廠以及煤炭企業實際生產過程中，主要采取取樣法，對煤粉的濃度進行監測。此種方法在實際應用過程中，不僅測量方法耗時長而且其應用效果不佳，無法滿足實時控制的要求。隨著我國技術的發展，近年來，煤粉濃度在線測量工作領域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學術方法，對煤粉濃度進行監測，能夠解決傳統煤粉監測工作中存在的問題。例如，借助熱力學法、光學法等方法，都能夠對煤粉濃度進行檢測。對此，本文主要涉及一種以傳感器網絡作為監測主體的煤粉濃度監測平臺，希望可以為相關技術人員帶來理論幫助和指導建議，僅供參考。

2 系統測量原理

2.1 設計原理。在系統設計過程中，氣固兩相流體的隨機噪聲信號與單相氣體流的隨機噪聲信號有很大的差別。這一差別主要是由于煤粉的顆粒含量變化所造成的。因此，在系統設計時，可以利用此項特點，通過測量管道氣體單相流點和氣固兩相流點的流動噪聲信號，由此能夠對此時煤粉的顆粒含量進行計算和評估。總的來說，只要找出了煤粉濃度與噪聲信號二者之間存在的必然聯系，就能夠實現對煤粉顆粒含量的實際情況進行實時的監測。因此，在煤粉監測平臺系統的設計過程中，可以選擇以電容傳感器作為監測的主要技術，同時將之應用到實際檢驗過程中，作為流動噪聲信號獲取手段。眾所周知，在電力系統運行過程中，電容值與介電常數成正比例。由此能夠得到進一步的推導，在實際監測過程中，空氣中煤粉濃度的變化與介電常數及電容值成正比例關系。這樣一來，就實現了對煤粉濃度變化實際情況的及時查詢。針對信號的采集，還需對其進行一次信號的濾波處理，可以采取低通濾波，對在實際監測過程中出現的噪聲進行濾除。借助硬件電路的低通濾波器，能夠達到良好的應用效果，具有實用意義。

2.2 極大模算法的應用。通過將極大模算法引進到系統的設計中，利用小波變換的小波函數帶通特性，同樣也可以實現在實際操作過程中，因電力系統運行產生 的一些噪聲干擾[2-3]。能夠起到良好的降噪的效果。由于流動噪聲信號直接與氣固兩相流的微觀特性有關，還需注意對這些因素進行有效的控制。一般來說，這些微觀特性絕大部分都是內在特性，包括氣體的實際流速、空氣中煤粉粒徑大小等因素等等，基本上可以排除與其他因素條件存在的聯系。因此，極大模算法的應用具有良好的實用性，不會受到外界因素的干擾，進而對最終的煤粉監測結果帶來不利影響。借助此種算法，經小波變換處理后的信號，而后借助功率譜分析的方式，對在此過程中氣體單相流點和氣固兩相流點的相關性展開全面的分析，并且探究信號的能譜變化，從中研究煤粉濃度的變化關系，找出存在的相關性影響，還可以實現對煤粉顆粒變化情況的預判，從而最終確定出煤粉顆粒的質量以及流量情況。

3 監測系統的實現

3.1 波變換后的信號處理方法。針對波變換之后的信號處理，其目的主要是是希望通過采取信號處理方式，從諧波頻率的角度來反映信號的特征，進一步的提升傳感器網絡煤粉監測平臺的監測精度以及質量。但在實際應用過程中，針對一些隨機信號，由于無法采取特定的時間函數對其進行表示，因此也就無法顯示在頻譜上。針對此類問題，可以采取能量譜或功率譜來描述信號，能夠有效的反映出信號能量、功率密度在頻域中隨頻率的變化情況。

3.2 功率譜函數。功率譜函數作為傳感器網絡煤粉監測平臺系統設計中頻域分析隨機信號的重要手段，由于存在在實際應用過程中容易丟失相位信息的問題，所需要對頻率的實際產生時間進行計算以及處理。眾所周知，基于傳感器網絡煤粉監測平臺，在實際的信號處理過程中，尤其是對非平穩信號的處理中，對于頻率信號的時間檢測十分重要，而且，在任一時刻附近的信號頻域特征都有其影響作用。對此，本文主要采取小波分解方法及小波變換的方式，在應用過程中主要借助小波分析優越的頻率分離功能，可以針對實際生產過程中，一些不穩定信號（隨機信號）進行分離處理，而后將信號進行分離轉化，借助Fourier變換，能夠有效的提取出信號的頻率特性，從而更好的對信號的變化情況進行檢測以及控制，能夠，滿足傳感器網絡煤粉監測平臺應用的全部需求，將信號的時域和頻域結合起來，進一步了加強了對于信號的管控，而不會影響到信號頻域的分辨率，具有良好的應用價值。

4 結論

綜上所述，當前，我國應用到電廠以及煤炭企業實際生產過程中，主要采取取樣法，對煤粉的濃度進行監測。此種方法在實際應用過程中，不僅測量方法耗時長而且其應用效果不佳，無法滿足實時控制的要求。隨著我國技術的發展，近年來，煤粉濃度在線測量工作領域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學術方法，對煤粉濃度進行監測，能夠解決傳統煤粉監測工作中存在的問題。例如，借助熱力學法、光學法等方法，都能夠對煤粉濃度進行檢測。對此，本文主要涉及一種以傳感器網絡作為監測主體的煤粉濃度監測平臺，僅供參考。

參考文獻：

[1]穆志剛.煤粉濃度在線監測下煤粉鍋爐的節能研究[J].資源節約與環保，2019（04）：76.

[2]朱政飛，韋張躍昊，原旭東.基于互相關的實時煤粉流量監測系統[J].電子科技，2019，32（03）：36-41.

[3]王崇峰，熊森，孫曉飛，朱運周.基于MSP430F5438A的煤粉在線監測儀的設計[J].儀表技術，2018（08）：5-8+16.