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(duì)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(jì)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(wèn)題：設(shè)備布置分散、控制線較長(zhǎng)、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(wú)線通信技術(shù)，基于ZigBee無(wú)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(cè)具有先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞：ZigBee 明火煤 紅外測(cè)溫 噴淋

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0028-02

輸煤系統(tǒng)明火煤探測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，是針對(duì)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(jì)的。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)最新發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定，在進(jìn)出儲(chǔ)煤場(chǎng)的皮帶上加裝明火煤檢測(cè)設(shè)備，保證監(jiān)測(cè)靈敏、準(zhǔn)確、報(bào)警及時(shí)、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(duì)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(cè)溫、噴淋滅火和控制系統(tǒng)三部分。

1 ZigBee無(wú)線技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)

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(wú)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(shí)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(diǎn)，基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的靈活拓展性和實(shí)用性要比傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O模式和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)先進(jìn)很多，采用ZigBee無(wú)線技術(shù)可以使電纜用量、安裝施工量大大減少，且無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，ZigBee無(wú)線技術(shù)以其數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、組網(wǎng)簡(jiǎn)易靈活、設(shè)備成本低、電池壽命長(zhǎng)等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，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(chǎng)前景。在火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中引入ZigBee無(wú)線技術(shù)，可以在確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性和實(shí)時(shí)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(chǎng)施工電纜用量，節(jié)約成本，而且使現(xiàn)場(chǎng)施工難度大大降低，簡(jiǎn)單方便，提高現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試效率及檢修維護(hù)水平，從而使整個(gè)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(wú)線信號(hào)傳輸、紅外測(cè)溫及噴淋滅火三部分。系統(tǒng)既可以單獨(dú)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(cè)裝置安裝在進(jìn)出儲(chǔ)煤場(chǎng)帶式輸送機(jī)上，紅外探測(cè)裝置安裝在輸煤皮帶上用來(lái)監(jiān)視和發(fā)現(xiàn)在輸送過(guò)程中已發(fā)生著火的煤，或雖然還沒(méi)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(cè)裝置后方的帶式輸送機(jī)支架上，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線控制器發(fā)布的指令動(dòng)作。

紅外探測(cè)裝置包括基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的紅外測(cè)溫儀和無(wú)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(wú)線智能控制器作為PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)（FFD），它是ZigBee網(wǎng)絡(luò)第一個(gè)開(kāi)始的設(shè)備，是整個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)發(fā)起建立和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它選擇一個(gè)信道和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（PANID），建立網(wǎng)絡(luò)，并且對(duì)加入的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理和訪問(wèn)，對(duì)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)。多個(gè)無(wú)線紅外測(cè)溫儀作為終端節(jié)點(diǎn)（RFD），分布在PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)，直接與PAN協(xié)調(diào)點(diǎn)進(jìn)行通信。

2.2 系統(tǒng)工作原理

基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的明火煤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)傳輸帶出現(xiàn)明火煤堆或“熱斑”，控制單元無(wú)線智能控制器可根據(jù)探測(cè)器觸發(fā)的一次紅外信號(hào)和故障監(jiān)測(cè)信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線紅外測(cè)溫儀發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線智能控制器發(fā)出相應(yīng)的指示、指令（報(bào)警或動(dòng)作），同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)通訊將現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)信息同步發(fā)送至輸煤程控室?，F(xiàn)場(chǎng)無(wú)線智能控制器依據(jù)中央控制器發(fā)出來(lái)的指令信息，通過(guò)I/O信號(hào)電纜可以準(zhǔn)確控制現(xiàn)場(chǎng)電磁閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作對(duì)著火煤堆經(jīng)行噴淋，并發(fā)送命令控制現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警器，及時(shí)提供安全預(yù)警，以防現(xiàn)場(chǎng)操作人員發(fā)生安全事故。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

設(shè)計(jì)一種基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的明火煤監(jiān)測(cè)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(cè)裝置在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中因設(shè)備布置分散、控制線較長(zhǎng)、電纜用量較大、安裝施工環(huán)境條件惡劣等帶來(lái)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(chǎng)布線量少，安裝施工簡(jiǎn)單，調(diào)試及維護(hù)成本縮小，不僅能夠滿(mǎn)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸中的設(shè)備診斷信息及狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷和管理功能，以便對(duì)火電廠儲(chǔ)煤場(chǎng)傳輸帶上煤堆進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，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(yǔ)

基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的明火煤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能滿(mǎn)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(chǎng)輸送帶煤溫變化，大大減少因自燃造成的安全問(wèn)題及經(jīng)濟(jì)損失，從而實(shí)現(xiàn)輸煤系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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