一種監測加氫空冷器泄漏的裝置和方法
【專利摘要】本發明提供一種監測加氫空冷器泄漏的裝置和方法，屬于空冷器監測裝置領域，包括氣體變送器，超聲波變送器，Zigbee協調器，控制模塊和無線通信模塊，所述用于采集可燃氣體濃度的氣體變送器，采集超聲波泄漏信號的超聲波變送器分別將信號發送給Zigbee協調器，Zigbee協調器通過串口連接控制模塊，所述控制模塊通過串口連接無線通信模塊，所述氣體變送器由催化燃燒式可燃氣體傳感器與Zigbee終端的AD模擬輸入的引腳連接構成。本發明通過氣體變送器，超聲波變送器，Zigbee協調器，控制模塊和無線通信模塊連接配合完成監測操作。本發明具有操作簡單，低能高效的特點。
【專利說明】
一種監測加氫空冷器泄漏的裝置和方法
技術領域
[0001]本發明屬于空冷器監測裝置領域，特別涉及一種監測加氫空冷器泄漏的裝置。
【背景技術】
[0002]空氣冷卻器(簡稱空冷器)是以環境空氣作為冷卻介質，橫掠翅片管外，使管內高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設備，也稱“空氣冷卻式換熱器”，具有節能省電的特點。加氫空冷器也稱“加氫裂化高壓空冷器”，屬于特種設備，具有高溫，高壓和臨氫系統的特點(參見郭建華《加氫裂化高壓空冷器國產化進程簡述》)，但其具有可燃氣體泄露的危險，泄露的可燃氣體可腐蝕設備，甚至引發爆炸事故。
【發明內容】
[0003]本發明在于提供一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，包括氣體變送器，超聲波變送器，Zigbee協調器，控制模塊和無線通信模塊，所述氣體變送器位于加氫空冷器上表面的四個角，所述超聲波變送器設置于加氫空冷器上表面的兩側，用于采集的超聲波泄漏信號的最大幅值，所述氣體變送器，超聲波變送器分別將信號發送給Zigbee協調器，Zigbee協調器通過串口連接控制模塊，所述控制模塊通過串口連接無線通信模塊，所述氣體變送器由催化燃燒式可燃氣體傳感器與Zigbee終端的AD模擬輸入的引腳連接構成。
[0004]為了可以接受傳感器一側180度范圍內傳來的超聲波信號，所述超聲波變送器設置有接收角度為90度接收范圍5m，中心頻率為40KHZ的超聲波探頭，在接收部分采用雙探頭接收，雙探頭呈90度安裝，所述超聲波變送器設置于加氫空冷器上表面的兩側，為了全方位檢測可燃氣體，所述氣體變送器位于加氫空冷器上表面的四個角。
[0005]為了使超聲波探頭接收到超聲波信號，經過模擬濾波和數字濾波，濾除干擾的超聲波信號，經FFT變換得到各個頻點的信號能量，掃描40KHZ左右頻率范圍，取最大的泄漏信號的幅值，所述超聲波變送器內設置有模擬濾波電路和數字濾波電路。
[0006]為了以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節點。縮短運行轉換時間，確保了低能源消耗。所述Zigbee終端采用CC2530芯片，控制模塊為ARMl I核心控制模塊。
[0007]為了將有ARMll核心控制模塊接收到的信號傳送至用戶手機，無線通信模塊為SIM900A手機模塊。
[0008]為了使用戶通過太網控制器訪問控制模塊，獲得信息。所述控制模塊還連接有以太網控制器。
[0009]本發明還在于提供一種監測加氫空冷器泄漏的方法，包括以下步驟:
(1)將所述四個氣體變送器安裝于加氫空冷器上表面的四個角，將所述兩個超聲波變送器安裝于加氫空冷器上表面的兩側，開啟如權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置；
(2)四個氣體變送器通過2.4GHZ無線發射和Zigbee協調器進行通訊，氣體變送器將可燃氣體的濃度值發送給Zigbee協調器;同時， 兩個超聲波變送器采用兩個探頭接收傳感器一側180度范圍內傳來的超聲波信號。超聲波變送器通過模擬濾波電路和數字濾波電路，濾除干擾的超聲波信號，經FFT變換得到各個頻點的信號能量，掃描40KHZ左右頻率范圍，取最大的泄漏信號的幅值，無線發送給Zigbee協調器；
(3)Zigbee協調器通過串口將來自于四個氣體變送器的濃度值發送給控制模塊，在控制模塊的程序中編寫處理氣體濃度值的算法，并設置一級報警值為10%LEL和二級報警值25%LEL，若發現可燃氣體的濃度值高于報警值時，控制模塊通過串口控制無線通信模塊發送信號；
同時，Zigbee協調器將來自于兩個氣體變送器的幅值傳輸給控制模塊，在控制模塊的程序中設置報警值，如發現泄漏信號的超聲波的幅值異常時，控制模塊通過串口控制無線通信模塊發送信號。
[0010](4)無線通信模塊收到上述信號后，發送報警短信給預先設定手機號碼的手機。
[0011]為了使用戶通過太網控制器訪問控制模塊，獲得信息，還可通過太網控制器訪問控制模塊，獲取控制模塊中的異常信息:即控制模塊中接收的可燃氣體的濃度值和超聲波的幅值。
[0012]本發明利用氣體變送器采集可燃氣體濃度信號，利用超聲波變送器采集，依次傳送到Zigbee協調器、控制模塊至無線通信模塊，同時經過一系列信號處理，使得泄露的可燃氣體信號和超聲波信號得以檢測，便與用戶做好防范工作。具有操作簡單，低能高效的特點。
【附圖說明】
[0013]圖1為監測加氫空冷器泄漏的裝置的氣體變送器和超聲波變送器的位置結構示意圖。
[0014]圖2為監測加氫空冷器泄漏的裝置中超聲波變送器的超聲波探頭位置結構示意圖。
[0015]圖3為監測加氫空冷器泄漏的裝置中的超聲波變送器中模擬濾波電路和數字濾波電路的結構示意圖。
[0016]圖4為監測加氫空冷器泄漏的裝置的結構原理框圖。
[0017]標號說明
氣體變送器I，超聲波變送器2，加氫空冷器100，超聲波探頭4。
【具體實施方式】
實施例
[0018]一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，包括氣體變送器1，超聲波變送器2，Zigbee協調器，控制模塊和無線通信模塊，用于采集的超聲波泄漏信號的最大幅值，氣體變送器I，超聲波變送器2分別將信號發送給Zigbee協調器，Zigbee協調器通過串口連接控制模塊(優選ARMll核心控制模塊)，控制模塊通過串口連接無線通信模塊(優選Sni900A手機模塊);所述氣體變送器I由催化燃燒式可燃氣體傳感器與Zigbee終端的AD( Zigbee終端優選CC2530芯片)模擬輸入的引腳連接構成。超聲波變送器2設置有接收角度為90度接收范圍5m，中心頻率為40KHZ的超聲波探頭4，在接收部分采用雙探頭(兩個超聲波探頭4)接收，雙探頭呈90度安裝。超聲波變送器2內設置有模擬濾波電路和數字濾波電路。控制模塊還連接有以太網控制器。
[0019]
一種監測加氫空冷器泄漏的方法:
四個氣體變送器I安裝于加氫空冷器100上表面的四個角，將所述兩個超聲波變送器2安裝于加氫空冷器100上表面的兩側，開啟監測加氫空冷器泄漏的裝置。
[0020]氣體變送器I具有氣體采集功能，氣體變送器I由催化燃燒式可燃氣體傳感器與Zigbee終端的AD模擬輸入的引腳相連構成(Zigbee終端可采用CC2530芯片)。
[0021]氣體變送器I通過2.4GHZ無線發射和Zigbee協調器進行通訊，氣體變送器I會將可燃氣體的濃度值發送給協調器，協調器通過串口將濃度值發送給控制模塊(如ARMll核心控制模塊)，在ARMll核心控制模塊的程序中編寫處理氣體濃度值的算法并設置一級報警值為10%LEL，和二級報警值25%LEL，當發現可燃氣體的濃度值高于報警值時，ARMll核心控制模塊會通過串口控制(如S頂900A手機模塊XS頂900A手機模塊發送相應的報警短信給預先設定手機號碼的手機。另外用戶也可以通過以太網控制器訪問ARMll核心控制模塊。
[0022]超聲波變送器2采用接收角度90度，接收范圍5m，中心頻率為40KHZ的超聲波探頭4接收超聲波泄漏信號采用兩個探頭接收，兩個超聲波探頭4呈90度安裝，這樣可以接受傳感器一側180度范圍內傳來的超聲波信號。(如圖2所示)，超聲波變送器2內設置有模擬濾波電路和數字濾波電路，超聲波探頭接收到超聲波信號，經過模擬濾波和數字濾波，濾除干擾的超聲波信號，經FFT變換得到各個頻點的信號能量，掃描40KHZ左右頻率范圍，取最大的泄漏信號的幅值。(如圖3所示)
超聲波探頭4經濾波電路后和Zigbee終端相連，Zigbee終端將采集的超聲波泄漏信號的最大幅值，無線發射給Zigbee協調器，Zigbee協調器將幅值傳輸給ARMl I核心控制模塊。同樣在ARMll核心控制模塊的程序中設置報警值，當發現泄漏信號的超聲波的幅值異常時，ARMl I核心控制模塊會通過串口控制SM900A發送相應的報警短信給預先設定手機號碼的手機，另外用戶也可以通過以太網控制器訪問ARMll核心控制模塊。
[0023]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
【主權項】
1.一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:包括氣體變送器，超聲波變送器，Zigbee協調器，控制模塊和無線通信模塊，用于采集的超聲波泄漏信號的最大幅值，所述氣體變送器，超聲波變送器分別將信號發送給Zigbee協調器，Zigbee協調器通過串口連接控制模塊，所述控制模塊通過串口連接無線通信模塊;所述氣體變送器由催化燃燒式可燃氣體傳感器與Zigbee終端的AD模擬輸入的引腳連接構成。2.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:所述超聲波變送器設置有接收角度為90度接收范圍5m，中心頻率為40KHZ的超聲波探頭，在接收部分采用雙探頭接收，雙探頭呈90度安裝。3.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:所述超聲波變送器內設置有模擬濾波電路和數字濾波電路。4.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:所述Zigbee終端采用CC2530芯片。5.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:控制模塊為ARMl I核心控制模塊。6.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:無線通信模塊為SIM900A手機模塊。7.根據權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置，其特征在于:所述控制模塊還連接有以太網控制器。8.一種監測加氫空冷器泄漏的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將所述四個氣體變送器安裝于加氫空冷器上表面的四個角，將所述兩個超聲波變送器安裝于加氫空冷器上表面的兩側，開啟如權利要求1所述的一種監測加氫空冷器泄漏的裝置； (2)四個氣體變送器通過2.4GHZ無線發射和Zigbee協調器進行通訊，氣體變送器將可燃氣體的濃度值發送給Zigbee協調器;同時， 兩個超聲波變送器采用兩個探頭接收傳感器一側180度范圍內傳來的超聲波信號； 超聲波變送器通過模擬濾波電路和數字濾波電路，濾除干擾的超聲波信號，經FFT變換得到各個頻點的信號能量，掃描40KHZ左右頻率范圍，取最大的泄漏信號的幅值，無線發送給Zigbee協調器； (3)Zigbee協調器通過串口將來自于四個氣體變送器的濃度值發送給控制模塊，在控制模塊的程序中編寫處理氣體濃度值的算法，并設置一級報警值為10%LEL和二級報警值25%LEL，若發現可燃氣體的濃度值高于報警值時，控制模塊通過串口控制無線通信模塊發送信號； 同時，Zigbee協調器將來自于兩個氣體變送器的幅值傳輸給控制模塊，在控制模塊的程序中設置報警值，如發現泄漏信號的超聲波的幅值異常時，控制模塊通過串口控制無線通信模塊發送信號； (4)無線通信模塊收到上述信號后，發送報警短信給預先設定手機號碼的手機。9.根據權利要求8所述的一種監測加氫空冷器泄漏的方法，其特征在于:還可通過太網控制器訪問控制模塊，獲取控制模塊中的異常信息:可燃氣體的濃度值和超聲波的幅值。
【文檔編號】G08C17/02GK105841893SQ201610170837
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】張建新, 赫海洋, 偶國富, 金浩哲
【申請人】浙江理工大學