专利名称：计算机锅炉安全节能环保网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及锅炉运行安全监测技术，特别是一种基于计算机、卫星通讯及网络技术的用来实时记载锅炉运行状态，并可实时将锅炉运行参数及报警信号实时向安检部门、锅炉维护单位及负责人远传的计算机锅炉安全节能环保网络系统。
背景技术：
随着我国社会经济的发展，锅炉的使用日益增加，至2006年底，我国在用锅炉总台数已达54. 3万台，成为国民生产和人们生活中必不可少的工业设备，2007年我国煤炭产量的85%。但由于锅炉运行过程中承受一定的温度和压力，加上遭受介质的侵蚀和飞灰的磨损，而且又经常处在启动、停炉及负荷频繁波动情况下工作，如果使用管理不当，如污垢沉淀、缺水、超压、超温、爆管等会造成重大的经济损失，严重的还会造成重大的人身伤亡事故。更重要的是造成事故的这些隐患在锅炉的运行过程中较难人为实时检测的，特别是重大事故发生后，很难以査明事故原因。所以必须设计一种具有但不限于类似飞行器黑匣子作用的锅炉运行参数记录仪，既能实时记载、显示和向政府安全、节能、环保监督管理部门乃至锅炉使用、维护企业发送锅炉运行安全信息，还能发送安全、节能、环保监督许可状态等锅炉属性信息，甚至能通过GPRS和手机短信即时自动完成发送报警信息，使有关部门不仅能及时采取预防措施，排除、杜绝锅炉带病运行，预防事故的发生，达到安全、节能、环保的目的，保证锅炉安全、节能、环保、经济运行，还能有助于事故后查明原因。
据检索，《河南石油》期刊2005年19巻第4期公布了一种"基于GPRS网络的注汽锅炉远程监控技术"，《电子技术(上海)》期刊2004年31巻第7期公开了一种"基于GPRS技术的智能化锅炉安全远程监控系统"。但这些系统只不过是一般意义上的基于互联网和GPRS技术的只针对用户的远程生产监控系统，即只有用户可通过远程计算机直接监控自己的锅炉的安全生产运行状态，实现对锅炉的遥控监测。目前还没一种公知的技术能构解决本所提出
5的技术问题。
此外，锅炉内水的硬度关系到锅炉的运行安全和节能，当前还没发现有一种能够在线检测锅炉内水的硬度的技术。
发明内容
本发明的基本任务是要解决当前安全、节能、环保监督管理部门对锅炉运行安全、节能、环保状况缺少有效监测手段的技术难题，提供一种基于计算机网络和卫星通讯技术的计算机锅炉安全节能环保网络系统，既籍能此实时记载、统计、显示、查询和向政府有关部门乃至锅炉使用、维护企业发送锅炉运行安全、节能、环保信息，还能发送安全、节能、环保监督许可状态
等锅炉属性信息，甚至能通过GPRS和手机短信即时自动完成发送报警信息，使有关部门不仅能及时采取预防措施，排除、杜绝锅炉带病运行，预防事故的发生，达到节能安全环保的目的，保证锅炉安全、节能、环保、经济运行，还能有助于事故后査明原因。
本发明的基本技术方案是
计算机锅炉安全节能环保网络系统，特征是该系统由计算机远程监控指挥系统、网络通信系统、分布各地的锅炉运行参数记录仪及其数据连接的锅炉控制柜和/或锅炉组成；锅炉运行参数记录仪内设有嵌入式微处理器、程
序存储器和数据存储器，三者通过存储控制电路相连，微处理器上还连接有实时时钟电路、通讯控制电路及数据滤波与采集电路，通讯控制电路上连接有数据通讯接口、网络通讯接口，数据滤波与采集电路上设有多路模拟信号滤波采集电路和开关信号滤波采集电路，在数据存储器内设有存储锅炉属性参数的属性参数模块、记载锅炉实时运行参数的实时记载模块、设定锅炉运行监测及报警控制参数的监测报警模块，在程序控制器内设有控制微处理器
实时监测、报警及通讯程序控制模块；计算机远程监控指挥系统上设有人机交互装置，用户层级权限管理模块，锅炉参数设置模块，锅炉运行安全节能环保状态实时监控模块，锅炉运行安全节能环保信息统计、查询、分析及报表生成模块。
根据具体的方案是
所述数据通讯接口包括USB接口 、 RS232接口 、 RS485接口或RS422接口 ，所述网络通讯接口为Internet接口和/或局域网接口；通讯控制电路上还连
6接有GPRS及短信无线通讯接口 。
所述数据通讯接口上连接有水质硬度监测装置。
在所述模拟信号滤波采集电路内设有锅炉火力参数、蒸汽温度参数、蒸汽压力参数、蒸汽流量参数滤波采集电路。
在所述模拟信号滤波采集电路内设有烟气温度、燃料消耗、送风温度、给水温度及压力参数滤波采集电路，在所述程序控制器和所述数据存储器内对应设有锅炉能耗参数分析模块。
所述属性参数模块内所存储的信息包括锅炉使用证号、注册代码、内
部编号、锅炉名称、锅炉型号、制造单位、制造日期、额定蒸发量、额定压力、额定温度、使用压力、使用温度、是否有省煤器、是否有冷凝水回收、是否有空气预热器、下次外部检验日期、下次水压试验日期、使用单位、单
位地址、邮政编码、联系人、联系电话、短信更改管理人员电话号码、APN名、控制中心IP地址、管理人员手机号码、开关量对照表、模拟量对照表、故障短信对照表、蒸气压力更正表、蒸气流量更正表、锅炉水位更正表、排烟温度更正表、给水温度更正表；所述实时记载模块内设有运行参数数据库、故障参数数据库及安全指标数据库；运行参数数据库自动记载锅炉实时运行的参数，包括时间、蒸汽压力、蒸汽流量、锅炉水位、排烟温度、给水温度、故障参数数据库自动记载锅炉故障的参数，包括故障时间、故障名称、无故障运行时间；安全指标数据库设定锅炉安全运行及报警的限制指标，包括
锅炉允许使用的时限、燃烧故障停炉次数、高水位报警次数、低水位报警次数、极低水位连锁停炉次数、排烟温度超温报警次数。
在所述运行参数数据库内还存储有燃烧机运行时间、点火次数、小火运行时间、小火运行次数、大火运行时间、大火运行次数、停炉时间、日用油箱供油泵运行时间、日用油箱供油泵启停次数、给水泵运行时间、给水泵起
停次数、连续给水超过10分钟次数、锅炉水位持续高水位时间、锅炉水位持
续低水位时间参数。
所述水质硬度监测装置是一种利用比色分析法测定水中离子浓度的装置，其包括一透明容器，透明容器的两侧相对设有光源和感光传感器，进水口通过级联的电磁阀和流量检测装置及前置过滤器与锅炉出水口相连，在试剂加注口上经喷嘴连接有比色试剂加注装置与所述数据通讯接口相连。本发明锅炉运行参数记录仪通过互连网或GPRS和手机短信与安全监督管 理部门、锅炉安装、维护企业可以建立实时通讯、监测关系，不仅可实时记 载、显示并向政府安全、节能、环保监督管理部门乃至锅炉安装、维护企业 发送锅炉运行安全信息、安全监督许可状态、故障信息、锅炉属性信息，甚 至还能通过GPRS和手机短信即时自动完成发送报警信息，使有关部门不仅能 及时采取预防措施，排除、杜绝锅炉带病运行，预防事故的发生，达到节能 安全环保的目的，保证锅炉节能、安全、经济运行，还能有助于事故后査明 原因。
本发明由于解决了实时在线检测、发送锅炉内水硬度的检测难题，从而 克服了锅炉内水硬度无法实时检测的盲区，可有效防止本锅炉水垢过多所带 来的危险，改善锅炉的节能效果。
图1是本发明计算机锅炉安全节能环保网络系统之锅炉运行参数记录仪
的系统结构示意图2是本发明中水质硬度监测装置的原理示意图。
图3是本发明计算机锅炉安全节能环保网络系统的结构示意图。
具体实施例方式
锅炉运行参数记录仪，如图l、 2所示，嵌入式微处理器l、程序存储器 10和数据存储器3三者通过存储控制电路2相连。微处理器1上还连接有实 时时钟电路6、通讯控制电路4及数据滤波与采集电路7。通讯控制电路4上 连接有数据通讯接口 51、网络通讯接口 52、 GPRS及短信无线通讯接口 53。 数据滤波与采集电路7上设有多路模拟信号滤波采集电路71和开关信号滤波 采集电路72。在数据存储器3内设有存储锅炉属性参数的属性参数模块31、 记载锅炉实时运行参数的实时记载模块32、设定锅炉运行监测及报警控制参 数的监测报警模块33。在程序控制器10内设有控制微处理器1实时监测、报 警及通讯程序控制模块101。在模拟信号滤波采集电路71上连接有模拟信号 光电隔离电路8;在开关信号滤波采集电路72上连接有开关信号光电隔离电 路9。
数据通讯接口信息包括但不限于USB接口 、 RS232接口 、RS485接口 、 RS422 接口。网络通讯接口 52为Internet接口和局域网接口。数据通讯接口上连
8接有水质硬度监测装置11。在模拟信号滤波采集电路71内设有锅炉火力参数、 蒸汽温度参数、压力参数、流量参数滤波采集电路。
在模拟信号滤波采集电路71内还设有烟气温度、燃料消耗、送风温度、 给水温度及给水压力参数滤波采集电路，在程序控制器10和数据存储器3内 对应设有锅炉能耗参数分析模块。
在模拟信号滤波釆集电路71内还设有烟气温度、燃料消耗、送风温度、 给水温度及压力参数滤波采集电路，在程序控制器10和数据存储器3内对应 设有锅炉能耗参数^4斤模块。
属性参数模块31内所存储的信息信息包括但不限于锅炉使用证号、注 册代码、内部编号、锅炉名称、锅炉型号、制造单位、制造日期、额定蒸发 量、额定压力、额定温度、使用压力、使用温度、是否有省煤器、是否有冷 凝水回收、是否有空气预热器、下次外部检验日期、下次水压试验日期、使 用单位、单位地址、邮政编码、联系人、联系电话、短信更改管理人员电话 号码、APN名、控制中心IP地址、管理人员手机号码、开关量对照表、模拟 量对照表、故障短信对照表、蒸气压力更正表、蒸气流量更正表、锅炉水位 更正表、排烟温度更正表、给水温度更正表；实时记载模块32内设有运行参 数数据库、故障参数数据库及安全指标数据库；运行参数数据库自动记载锅 炉实时运行的参数，包括时间、蒸汽压力、蒸汽流量、锅炉水位、排烟温 度、给水温度、故障参数数据库自动记载锅炉故障的参数，包括故障时间、 故障名称、无故障运行时间；安全指标数据库设定锅炉安全运行及报警的限 制指标，包括锅炉允许使用的时限、燃烧故障停炉次数、高水位报警次数、
低水位报警次数、极低水位连锁停炉次数、排烟温度超温报警次数。 水质硬度监测装置11是一种利用比色分析法测定水中离子浓度的装置，
其包括一透明容器12，透明容器12的两侧相对设有光源124和感光传感器 125，进水口 121通过级联的电磁阀126和流量检测装置127及前置过滤器128 与锅炉出水口 129相连，在试剂加注口 123上经喷嘴132连接有比色试剂加 注装置131与所述数据通讯接口相连。
在透明容器12的底部设有电磁搅拌机构133。在实时记载模块32内还设 有与水质硬度监测关联的实时离子浓度记载及安全指标模块。在运行参数数 据库内还存储有燃烧机运行时间、点火次数、小火运行时间、小火运行次数、 大火运行时间、大火运行次数、停炉时间、日用油箱供油泵运行时间、日用油箱供油泵启停次数、给水泵运行时间、给水泵起停次数、连续给水超过10
分钟次数、锅炉水位持续高水位时间、锅炉水位持续低水位时间参数。
'如图3所示，本发明计算机锅炉安全节能环保网络系统由该系统由计算 机远程监控指挥系统12、网络通信系统13、分布各地的数百上千台锅炉运行 参数记录仪14及其数据连接的锅炉控制柜15和锅炉16组成。计算机远程监 控指挥系统上设有人机交互装置，用户层级权限管理模块，锅炉参数设置模 块，锅炉运行安全节能环保状态实时监控模块，锅炉运行安全节能环保信息 统计、查询、分析及报表生成模块。参数记录仪14与锅炉控制柜15和锅炉 16之间通过模拟信号滤波采集电路71和开关信号滤波采集电路72连接(也 可以通过锅炉控制柜15上设置的通信接口连接。当然，前提是锅炉控制柜15 要有模拟信号采集电路、开关信号采集电路及通信接口。)。计算机远程监控 指挥系统的核心设备是由计算机(服务器)构成的关系型数据库。人机交互 装置包括显示终端和鼠标和音响设备。在显示终端上，操作界面由软件生成， 以功能菜单和功能模块形式，用文字、图表、图象及声光提示多种方式予以 表现，采用结构化程序设计及面向对象编程技术编写，具有易编写，易使用， 易维护的特点。鉴于具体的编程方法及数据库结构不是本发明所要保护的要 点，而采用哪种数据库和编程软件对本领域技术人员来说都不是花费创造性 劳动的问题，为了节约篇幅，就不再赘述。
权利要求
1、计算机锅炉安全节能环保网络系统，特征是该系统由计算机远程监控指挥系统(12)、网络通信系统(13)、分布各地的锅炉运行参数记录仪(14)及其数据连接的锅炉控制柜(15)和/或锅炉(16)组成；锅炉运行参数记录仪(14)内设有嵌入式微处理器(1)、程序存储器(10)和数据存储器(3)，三者通过存储控制电路(2)相连，微处理器(1)上还连接有实时时钟电路(6)、通讯控制电路(4)及数据滤波与采集电路(7)，通讯控制电路(4)上连接有数据通讯接口(51)、网络通讯接口(52)，数据滤波与采集电路(7)上设有多路模拟信号滤波采集电路(71)和开关信号滤波采集电路(72)，在数据存储器(3)内设有存储锅炉属性参数的属性参数模块(31)、记载锅炉实时运行参数的实时记载模块(32)、设定锅炉运行监测及报警控制参数的监测报警模块(33)，在程序控制器(10)内设有控制微处理器(1)实时监测、报警及通讯程序控制模块(101)；计算机远程监控指挥系统上设有人机交互装置，用户层级权限管理模块，锅炉参数设置模块，锅炉运行安全节能环保状态实时监控模块，锅炉运行安全节能环保信息统计、查询、分析及报表生成模块。
2、 依照权利要求1所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征是 在所述模拟信号滤波采集电路(71)上连接有模拟信号光电隔离电路(8)， 在所述开关信号滤波采集电路(72)上连接有开关信号光电隔离电路(9)。
3、 依照权利要求1所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于所述数据通讯接口 (51)包括USB接口、 RS232接口、 RS485接口或RS422 接口，所述网络通讯接口 (52)为Internet接口和/或局域网接口；通讯控 制电路(4)上还连接有GPRS及短信无线通讯接口 (53)。
4、 依照权利要求1所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于所述数据通讯接口 (51)上连接有水质硬度监测装置(11)。
5、 依照权利要求1所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于在所述模拟信号滤波采集电路(71)内设有锅炉火力参数、蒸汽温度参数、 蒸汽压力参数、蒸汽流量参数滤波采集电路。
6、 依照权利要求1所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于在所述模拟信号滤波釆集电路(71)内设有烟气温度、燃料消耗、送风温度、给水温度及压力参数滤波采集电路，在所述程序控制器(10)和所述数 据存储器(3)内对应设有锅炉能耗参数分析模块。
7、 依照权利要求1至6所述的任一种计算机锅炉安全节能环保网络系统， 其特征在于所述属性参数模块(31)内所存储的信息包括锅炉使用证号、 注册代码、内部编号、锅炉名称、锅炉型号、制造单位、制造日期、额定蒸 发量、额定压力、额定温度、使用压力、使用温度、是否有省煤器、是否有 冷凝水回收、是否有空气预热器、下次外部检验日期、下次水压试验日期、 使用单位、单位地址、邮政编码、联系人、联系电话、短信更改管理人员电 话号码、APN名、控制中心IP地址、管理人员手机号码、开关量对照表、模 拟量对照表、故障短信对照表、蒸气压力更正表、蒸气流量更正表、锅炉水 位更正表、排烟温度更正表、给水温度更正表；所述实时记载模块(32)内 设有运行参数数据库、故障参数数据库及安全指标数据库；运行参数数据库 自动记载锅炉实时运行的参数，包括时间、蒸汽压力、蒸汽流量、锅炉水 位、排烟温度、给水温度、故障参数数据库自动记载锅炉故障的参数，包括 故障时间、故障名称、无故障运行时间；安全指标数据库设定锅炉安全运行 及报警的限制指标，包括锅炉允许使用的时限、燃烧故障停炉次数、高水 位报警次数、低水位报警次数、极低水位连锁停炉次数、排烟温度超温报警 次数。
8、 依照权利要求4所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于所述水质硬度监测装置(11)是一种利用比色分析法测定水中离子浓度的 装置，其包括一透明容器(12)，透明容器(12)的两侧相对设有光源(124) 和感光传感器(125)，进水口 (121)通过级联的电磁阀(126)和流量检测 装置(127)及前置过滤器(128)与锅炉出水口 (129)相连，在试剂加注口(123)上经喷嘴(132)连接有比色试剂加注装置(131)与所述数据通讯接 口相连。
9、 依照权利要求8所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于在所述透明容器(12)的底部设有电磁搅拌机构(133);在所述实时记载 模块(32)内设有与用来表示水质硬度的实时离子浓度记载及安全指标模块。
10、依照权利要求7所述的计算机锅炉安全节能环保网络系统，其特征在 于运行参数数据库内还存储有燃烧机运行时间、点火次数、小火运行时间、 小火运行次数、大火运行时间、大火运行次数、停炉时间、日用油箱供油泵运行时间、日用油箱供油泵启停次数、给水泵运行时间、给水泵起停次数、 连续给水超过10分钟次数、锅炉水位持续高水位时间、锅炉水位持续低水位 时间参数。
全文摘要
一种计算机锅炉安全节能环保网络系统，由计算机远程监控指挥系统、网络通信系统、分布各地的锅炉运行参数记录仪及其数据连接的锅炉控制柜和/或锅炉组成。计算机远程监控指挥系统上设有人机交互装置，用户层级权限管理模块，锅炉参数设置模块，锅炉运行安全节能环保状态实时监控模块，锅炉运行安全节能环保信息统计、查询、分析及报表生成模块。通过互连网或GPRS和手机短信本发明可与安全、节能、环保监督管理部门、锅炉安装及维护企业建立实时通讯、监测关系，记载、监测、发送锅炉安全运行、节能状况和环保信息，使有关部门能及时采取预防措施，排除、杜绝锅炉带病运行，预防事故的发生。
文档编号F22B35/18GK101509657SQ20091003823
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者上官斌, 刘明康, 叶伟文, 周国富, 文 喻, 张术宽, 张胜军, 李茂东, 麟 杨, 洪文健, 郭毅刚, 钟少文, 华 黎 申请人:广州市特种承压设备检测研究院