基于ZigBee的明火煤監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)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(shè)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(shè)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(shù)是一種具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的短距離無線通信技術(shù)，基于ZigBee無線技術(shù)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(jìn)性。

關(guān)鍵詞：ZigBee 明火煤 紅外測溫 噴淋

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計的。系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)最新發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，在進(jìn)出儲煤場的皮帶上加裝明火煤檢測設(shè)備，保證監(jiān)測靈敏、準(zhǔn)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(yùn)行和安全生產(chǎn)。對于可靠性、操作維護(hù)方便等方面要求，為輸煤系統(tǒng)的安全運(yùn)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(shù)的發(fā)展優(yōu)勢

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)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(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。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(shù)的靈活拓展性和實用性要比傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O模式和現(xiàn)場總線技術(shù)先進(jìn)很多，采用ZigBee無線技術(shù)可以使電纜用量、安裝施工量大大減少，且無線設(shè)備拆卸方便，易于檢修維護(hù)，繼而節(jié)約成本。

在眾多無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，ZigBee無線技術(shù)以其數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、組網(wǎng)簡易靈活、設(shè)備成本低、電池壽命長等獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)控制領(lǐng)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(shù)，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(kuò)展性，降低設(shè)備維護(hù)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(diào)試效率及檢修維護(hù)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(jié)構(gòu)

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(yùn)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。明火煤監(jiān)測裝置安裝在進(jìn)出儲煤場帶式輸送機(jī)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(dá)到著火的條件，但有足夠的能量在到達(dá)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(jī)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(shù)的紅外測溫儀和無線智能控制器，設(shè)備間采用星型組網(wǎng)方式，該星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中由無線智能控制器作為PAN協(xié)調(diào)點（FFD），它是ZigBee網(wǎng)絡(luò)第一個開始的設(shè)備，是整個星型網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)發(fā)起建立和管理整個網(wǎng)絡(luò)，它選擇一個信道和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符（PANID），建立網(wǎng)絡(luò)，并且對加入的節(jié)點進(jìn)行管理和訪問，對整個無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。多個無線紅外測溫儀作為終端節(jié)點（RFD），分布在PAN協(xié)調(diào)點的覆蓋范圍內(nèi)，直接與PAN協(xié)調(diào)點進(jìn)行通信。

2.2 系統(tǒng)工作原理

基于ZigBee無線技術(shù)的明火煤監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)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(yīng)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?，F(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(zhǔn)確控制現(xiàn)場電磁閥的開關(guān)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(yù)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(shè)計一種基于ZigBee無線技術(shù)的明火煤監(jiān)測裝置，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，該系統(tǒng)解決目前明火煤監(jiān)測裝置在現(xiàn)場應(yīng)用過程中因設(shè)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(hù)成本。結(jié)構(gòu)輕巧，安裝、拆卸方便，經(jīng)久耐用，易于檢修維護(hù)。

現(xiàn)場布線量少，安裝施工簡單，調(diào)試及維護(hù)成本縮小，不僅能夠滿足火電廠發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，而且利用ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸中的設(shè)備診斷信息及狀態(tài)信息，可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程診斷和管理功能，以便對火電廠儲煤場傳輸帶上煤堆進(jìn)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(jié)語

基于ZigBee無線技術(shù)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(hù)，造型美觀，成本低廉，可以更準(zhǔn)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(jì)損失，從而實現(xiàn)輸煤系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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