[发明专利]一种煤粉浓度流量测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤粉浓度流量测量装置及方法，主要是基于当前较为前沿的嵌入式ARM Cortex‑M7系列芯片，根据火力发电对煤粉测量的实际需求，使用“交流双频矩形波励磁环状复合式静电离子感应”传感器测量煤粉的流量、浓度和颗粒大小。本系统大致分为传感器数据采集端、嵌入式接收端和上位机数据分析端三部分。嵌入式设备通过RS‑485总线接收传感器信号，通过以太网将数据传输到上位机，电脑端使用上位机接收数据并显示，实现对锅炉风粉的在线调平，提高锅炉运行的安全性和经济性。最后，保存所有数据到当前目录，以便后期观察，也可用于以后机器学习的数据来源。

技术领域

本发明涉及一种煤粉浓度流量测量装置及方法，属于工业煤粉浓度流量测量技术。

背景技术

当今社会必然离不开电能，但电的主要来源还是火力发电。火力发电需要消耗大量的煤炭，如何提高煤的利用率是很关键的。煤炭的完全燃烧需要控制好煤粉和空气的进入比例，如何测量煤粉的进入量成为关键问题。为了使煤炭能更加充分燃烧，就需要增加煤炭和空气的接触面积，使煤粉磨成粉末是最佳的方法。在传统火力发电当中，通过皮带秤测量煤粉的重量，来获取当前锅炉的进煤量，但这种方法存在一定的误差。煤粉经过鼓风机与空气混合之后，无法均匀的进入锅炉，就无法精确测量当前时刻的进煤量。

近些年来随着数字传感器技术的发展，出现了如HPS-3100之类的传感器，HPS-3100使用具有强大抗干扰能力的485总线通信，可以更好地在工业生产等恶劣稳定工作，不必因产生误码而产生数据分析错误，并且可以同时使用4个传感器和嵌入式设备连接，有助于发挥嵌入式系统的强大性能。HPS-3100新型传感器不仅能实现煤粉浓度流量的非接触测量，同时可以通过与微控制器相连将数据无线传输至监控端记录数据，更加符合工业自动化的要求，有助于工业自动化的实现。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种煤粉浓度流量测量装置及方法，可以适用于工厂或锅炉设备中粉浓度流量测量技术。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种煤粉浓度流量测量装置，包括传感器数据采集端、嵌入式接收端和上位机数据分析端三部分。传感器数据采集端将传感器采集到的数据通过RS-485总线传输至嵌入式数据接收端，嵌入式数据接收端首先将接收到的数据存储起来，然后通过以太网接口传输给PC端上位机，上位机端对原始数据分析后显示浓度、流量、颗粒大小、横截面、煤粉量等数据，并计算出当前的煤粉量，显示到折线图上。

所述传感器数据采集端包括传感器HPS-3100，所述嵌入式接收端包括微处理器STM32F767IGT6，外部SRAM W9825G6KH，以太网芯片LAN8720A和以太网接口插座RJ45。所述传感器HPS-3100通过485总线将所采集数据传输至嵌入式接收端；所述外部SRAM与微处理器之间通过FSMC地址总线和数据总线相连；所述以太网芯片与微处理器之间通过RMII接口传输数据，与所述以太网接口插座之间通过两对发送和接收差分线传输数据。

所述嵌入式接收端与PC机通过各自的RJ45接口使用网线连接起来，两者使用以太网进行数据传输通信。所述PC上位机基于Qt编写，上位机软件具有显示浓度、流量、颗粒大小、横截面、煤粉量等数据的功能，同时能够绘制煤粉通过量变化的折线图，以便专业操作人员进行分析，调整煤粉的进入量和空气的比例。

本发明还公开了上述煤粉浓度流量测量装置的测量方法，包括如下步骤：

步骤1：传感器数据采集端进行初始化，检测数据采集端485总线接口传出数据是否正确；若数据开始传输且传输正确，则进入步骤2；否则，返回步骤1。

步骤2：嵌入式接收端开始工作后，开始初始化485通信总线，配置为接收模式并启用DMA，STM32F767IGT6微处理器芯片检测485总线是否初始化成功：若初始化成功，则进入步骤3；否则，打印错误，返回步骤2。