专利名称：基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种加热炉烟气远程监测系统。特别是涉及一种基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统.
背景技术：
加热炉热效率的高低与生产成本有着密切的关系。目前常用的手段是使用便携式烟气检测仪，根据离线检测结果及时对加热炉进行调整，优化加热炉运行状态。但在实际操作中，这种调炉方式必然存在时滞，而且这样难以实现稳定地保持加热炉运行在较好状态的要求，不能最大程度地节能。所以，现有的加热炉监测系统，所监测烟气数据仅现场显示，不利于工艺调整，没有真正起到促使加热炉稳定运行的预期效果。为使这些加热炉尽可能地运行在最优状态，申请人开发研究了一套智能化多点烟气检测分析系统，采用红外气体检测技术，针对管式加热炉烟气成分进行多点监测，可自动分时检测多点烟气成分以及烟气温度等。经过运行试验，发现仍存在一些技术问题，并且由于仅为现场显示，不利于工艺调整，没有真正起到促使加热炉稳定运行的预期效果。ZigBee技术是建立在IEE，可以用于加热炉监测系统。但传统的ZigBee网络，如星形网络或树形网络都存在着对单点故障具有高度敏感，不可靠以及通信距离短等缺陷，限制了 ZigBee的应用范围。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种以实现实时，高效，准确的加热炉烟气数据采集，并传送到中控室工控机组态界面进行监控的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统。本本实用新型所采用的技术方案是:一种基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，包括:依次电连接的加热炉、烟气分析仪、PLC和终端节点，所述的终端节点通过Mesh网与中心节点通信，所述的中心节点的输出与中控室工控机相连，其中，所述的加热炉、烟气分析仪和PLC构成加热炉信号采集单元，并且，所述的加热炉信号采集单元和终端节点对应的设置有多个。所述的PLC将烟气分析仪采集到的电信号转换成RS485信号，并通过串口传输到终端节点。所述的终端节点与中心节点之间还设置有中继路由，并通过Mesh网进行通信。所述的相邻的终端节点之间还可通过Mesh网互相进行通信。所述的终端节点、中心节点和中继路由均采用Zigbee模块。本实用新型的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，可实现管式加热炉燃烧状态远距离监测、异常报警提示、调炉决策指导工作，解决目前加热炉存在的缺乏远距离在线监测、调炉滞后等问题，进一步提高加热炉热效率，以达到企业节能减排目的。可以实现炼油部的中控室对整个厂区内各加热炉体系运行状态的在线监测，解决了监测信息仅现场显示，不利于工艺调整的缺点，具有广泛性和实用性。
图1是本实用新型的系统结构构成框图；图2是基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统的Mesh网络结构图。图中1:加热炉2:烟气分析仪3 =PLC4:终端节点5:中心节点6:中控室工控机7:加热炉信号采集单元
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统做出详细说明。本实用新型的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，将加热炉监测系统，作为一个采集及监控的终端节点，在装置现场监测部位安装单独的ZigBee模块作为中继路由节点，中控室的中控机作为中心节点。各个终端节点、中继路由节点和中控室的中心节点组成一个典型的Mesh网络。将采集到的烟气数据通过Mesh网络传输到中控室，通过中控室工控机上的组态软件进行统一的处理和分析。如图1、图2所示，本实用新型的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，包括:依次电连接的加热炉1、烟气分析仪2、PLC 3和终端节点4，所述的终端节点4通过Mesh网与中心节点5通信，所述的PLC 3的型号为S7 - 200，PLC将烟气分析仪2采集到的电信号转换成RS485信号，并通过串口传输到终端节点4。所述的中心节点5的输出与中控室工控机6相连，其中，所述的加热炉1、烟气分析仪2和PLC3构成整个系统的核心，即，加热炉信号采集单元7，并且，所述的加热炉信号采集单元7和终端节点4对应的设置有多个。本实施例中据企业实际要求选用的烟气分析仪的烟气测量范围为:一氧化碳:O 1000PPM、氧气:0 25%、二氧化硫:0 2000PPM、温度:0 600°C。烟气分析仪型号为C600，烟气分析仪通过西门子可编程逻辑控制器加以控制自动进行烟气与温度的采集、探头的反吹与排水等动作。所述的终端节点4与中心节点5之间还设置有中继路由8，并通过Mesh网进行通 目。所述的终端节点4、中心节点5和中继路由8均采用Zigbee模块。ZigBee模块为上海顺舟公司的SZ-02加强型ZigBee模块，此模块集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，采用符合工业标准应用的ZigBee无线技术，具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性，可实现多设备间的数据透明传输，最高波特率为115200bps，发射频段为2.4G Hz，最大视距传输距离2000米，可组Mesh型的网状网络结构，完全可以满足多节点加热炉烟气数据传输的需要。所述的相邻的终端节点4之间还可通过Mesh网互相进行通信，即任意一个终端节点4都可以中转临近终端节点4的信号而成为中继器。网络可以根据每个节点的通信负载情况动态地分配通信路由，从而有效地避免了节点的通信拥塞，保证无线网络的通畅。基于Mesh网络的优点，当某个ZigBee节点出现故障而导致无线通信链路受阻，数据包将自动寻找备用路径并启用备用路径传输数据，使整个网络不会因为个别节点的故障而瘫痪。
权利要求1.一种基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，其特征在于，包括:依次电连接的加热炉(I)、烟气分析仪(2)、PLC (3)和终端节点(4)，所述的终端节点(4)通过Mesh网与中心节点(5 )通信，所述的中心节点(5 )的输出与中控室工控机(6 )相连，其中，所述的加热炉(I)、烟气分析仪(2)和PLC (3)构成加热炉信号采集单元(7)，并且，所述的加热炉信号采集单元(7)和终端节点(4)对应的设置有多个。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，其特征在于，所述的PLC (3)将烟气分析仪(2)采集到的电信号转换成RS485信号，并通过串口传输到终端节点(4)。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，其特征在于，所述的终端节点(4)与中心节点(5)之间还设置有中继路由(8)，并通过Mesh网进行通信。
4.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，其特征在于，所述的相邻的终端节点(4)之间还可通过Mesh网互相进行通信。
5.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统，其特征在于，所述的终端节点(4)、中心节点(5)和中继路由(8)均采用Zigbee模块。
专利摘要一种基于Zigbee技术Mesh网的加热炉监测系统依次电连接的加热炉、烟气分析仪、PLC和终端节点，终端节点通过Mesh网与中心节点通信，中心节点的输出与中控室工控机相连，加热炉、烟气分析仪和PLC构成加热炉信号采集单元，加热炉信号采集单元和终端节点对应的设置有多个。PLC将烟气分析仪采集到的电信号转换成RS485信号，并通过串口传输到终端节点。终端节点与中心节点之间还设置有中继路由，并通过Mesh网进行通信。相邻的终端节点之间还可通过Mesh网互相进行通信。终端节点、中心节点和中继路由均采用Zigbee模块。本实用新型可实现管式加热炉燃烧状态远距离监测、异常报警提示、调炉决策指导工作，解决目前加热炉存在的缺乏远距离在线监测、调炉滞后等问题。
文档编号H04W84/18GK202939164SQ20122055938
公开日2013年5月15日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者李春树, 孙全胜, 陈在平, 李涛, 王艳丽, 张林浩, 杨佩佩, 高丽岩, 苗家森 申请人:中国石油化工股份有限公司