专利名称：筒仓安全监测监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测监控设备，具体是一种筒仓安全监测监控装置，适用于 储煤、储粮、储水泥等筒仓。
背景技术：
筒仓作为一种仓储设备主要应用于储煤，储粮，储水泥。特别是储煤的煤仓，若时 间一长，筒仓内的温度会升高，并产生可燃性气体、CO气体、烟雾等；筒仓存煤升温和自燃 的现象时有发生。因此，储煤筒仓内的安全防范系统的重要性就越来越突出。但是目前并 没有一种可靠的筒仓监测监控装置。因此筒仓内的环境如何也就无法知道，经常由于有害 气体含量过多，造成筒仓爆炸和人员伤亡。
发明内容为防止筒仓内可燃性气体的意外事故发生，或由于易燃煤种保存时间过长造成存 煤升温和自燃情况发生，防患于未然，本实用新型提供一种筒仓安全监测监控装置，对筒仓 储煤的温度、可燃性气体、CO气体、烟雾、高度参数进行监测，确保其运行参数处于安全控制 范围之内。如某参数超出允许范围，立即发送报警信号，及时提醒运行人员采取必要的措 施，消除事故隐患，保障运行安全。本实用新型是以如下技术方案实现的一种筒仓安全监测监控装置，包括信号采 集部分，将信号采集部分采集的信号进行转换处理的信号转换部分和用于数据处理、控制、 显示和打印的上位机；所述的信号采集部分包括用于检测筒仓内一氧化碳气体浓度的一 氧化碳传感器；用于检测筒仓内氧气浓度的氧气气体传感器；用于检测筒仓内可燃气体浓 度的可燃气体传感器；用于检测筒仓内物料的连续料位高度的雷达料位传感器；用于检测 筒仓内储煤的温度的温度传感器；上述各传感器分别与A/D转换模块连接由A/D转换模块 将模拟信号转换成数字信号，A/D转换模块通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给 上位机；信号采集部分还包括用于检测筒仓内储煤料位高度的料位传感器；用于检测筒 仓内烟雾浓度的烟雾传感器；用于检测筒仓内有明火产生的明火传感器；用于检测筒仓内 储煤各个层面温度的煤层测温装置；料位传感器、烟雾传感器和明火传感器与开关量转换 模块连接由开关量转换模块将开关量信号转换成数字信号，开关量转换模块通过CAN总线 与上位机连接将数字信号输送给上位机；煤层测温装置与温度采集仪表连接由温度采集仪 表将煤层测温装置的单总线协议转换成MODBUS协议，温度采集仪表通过CAN总线与上位机 连接将数字信号输送给上位机。工作原理是一氧化碳传感器、氧气气体传感器、可燃气体传感器、雷达料位传感 器和温度传感器将各自采集到的模拟量信号传送至A/D转换模块，A/D转换模块将所有的 模拟量信号转换成数字量信号后通过CAN总线传送至上位机，通过上位机就可以自动监测 这些信号，当超过预警值时及时发出报警。料位传感器、烟雾传感器和明火传感器将各自采 集到的开关量信号传送至开关量转换模块，开关量信号转换成数字量信号后通过CAN总线传输到上位机，由上位机对要监测的数据进行监测，超出预警值时及时发出报警；煤层测温装置与温度采集仪表连接，温度采集仪表将煤层测温装置的单总线协议转换成MODBUS协 议，温度采集仪表通过CAN总线与上位机连接，由上位机监测储煤各层面温度数据，当超出 预警值时及时发出报警。有益效果是在筒仓储煤时，通过上位机就可直接对筒仓储煤的温度、可燃性气 体、CO气体、氧气、烟雾、高度参数进行监测，确保其运行参数处于安全控制范围之内，提高 了工作环境的安全性。
图1是本实用新型电原理图；图2是本实用新型通信结构图。图中1、主监控计算机，2、输煤程控计算机。
具体实施方式
如图1所示，筒仓安全监测装置由采集信号的信号采集部分，将信号采集部分采 集的信号进行转换处理的信号转换部分和用于数据处理、控制、显示和打印的上位机组成。 信号采集部分有用于检测筒仓内一氧化碳气体浓度的一氧化碳传感器、用于检测筒仓内 氧气浓度的氧气气体传感器、用于检测筒仓内可燃气体浓度的可燃气体传感器、用于检测 筒仓内物料的连续料位高度的雷达料位传感器和用于检测筒仓内储煤的温度的温度传感 器；上述各传感器分别与A/D转换模块连接由A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号，A/ D转换模块通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位机。信号采集部分还有用于 检测筒仓内储煤料位高度的料位传感器、用于检测筒仓内烟雾浓度的烟雾传感器、用于检 测筒仓内有明火产生的明火传感器和用于检测筒仓内储煤各个层面温度的煤层测温装置。 料位传感器、烟雾传感器和明火传感器与开关量转换模块连接由开关量转换模块将开关量 信号转换成数字信号，开关量转换模块通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位 机。煤层测温装置与温度采集仪表连接由温度采集仪表将煤层测温装置的单总线协议转换 成MODBUS协议，温度采集仪表通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位机。本实施例是以储煤筒仓为例每个储煤筒仓配置2支一氧化碳传感器，均安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒仓 1000mm，测量范围0_100% LEL0初级报警为25% LEL，二级报警50% LEL，报警设置值可 调，输出信号4-20mA。每个储煤筒仓配置2支氧气传感器，分别安装在储煤筒仓顶部及底部，主要检测 走廊内氧气含量，防止人员在工作区域缺氧，出现意外事故，并设有初、高两级报警限，以保 证人身安全。测量范围0-25% vol，报警上限为18%，报警设置值可调，输出信号4-20mA。每个储煤筒仓配置3支可燃气体传感器，其中2支安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒 仓1000mm，主要检测筒仓内部储煤挥发可燃气体的浓度。另1支安装在筒仓顶部的升降式 综合监测机构中，主要检测升降式综合监测机构中内部可燃气体的浓度。可燃气体传感器 供电电源为DC24V，输出信号为4 20mA，测量范围为0-100% LEL0初级报警25% LEL, 二级报警40% LEL，报警值设置可调，输出信号4-20mA。[0015]每个储煤筒仓配置1支雷达料位传感器，安装在储煤筒仓顶板的中心处，能连续 测量煤位，探测高度40m。该传感器设有两级高煤位预报，并能发出相应的声光报警，通过数 据采集至上位机工控系统中，该系统预先设置有两级高煤位显示和声光报警。每个储煤筒仓底部和顶部设置5个测温点，配置5支温度传感器，其中底部锥面4 点，插深150mm(传感器自带保护管)，顶部1点(装入筒仓顶部升降式综合监测机构中)。 温度传感器采用PT100温度传感器，报警温度上限为70°C，温度报警上限可调。温度传感器 部位均设置平台、护栏和上下工作通道。每个储煤筒仓安装2支料位传感器，均安装在筒仓顶部，探测高度为3. 0m，将检测 到的开关量信号通过开关量转换模块转换后输送至上位机工控系统中进行显示。每个储煤筒仓配置2支烟雾传感器，均安装在储煤筒仓顶板上。主要检测筒仓内 部空间是否出现火灾或储煤阴燃产生的烟雾。烟雾传感器不受强磁干扰，不怕潮湿，在低温 状态下(-20°C )能正常工作；具有三次取样比较的功能，防止在被检测空间出现一次性过 烟或其他类似干扰；传感器自身可识别，避免误报。每个储煤筒仓有4支明火传感器，安装在筒仓内部的传送带上，检测储煤筒仓内 是 否有明火产生。每个储煤筒仓配置4套煤层内部温度监测装置，分别安装在筒仓内壁中，具体位 置视现场情况确定，每套煤层内部温度监测装置采用煤层测温装置。煤层测温装置包括电 缆导线，在电缆导线上沿长度方向并联有若干个测温芯片，电缆导线的外部包裹有聚氯乙 烯内护套，聚氯乙烯护套外部包裹有铠装钢丝，铠装钢丝外部包裹有高压聚乙烯外护套。 测温芯片采用数字式温度传感器DS18B20，其VDD、GND脚分别通过其中的两根电缆导线和 VCC、GND连接，DQ脚通过第三根电缆导线和温度采集仪表连接。数字式温度传感器DS18B20 在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号，这使得系统的抗干 扰性能好、可靠性高、传输距离远。安装方式从筒仓顶部垂直吊挂，每根插深22米，每2. 5 米一个测点，共8个测温点，测温范围-55 +125度。每个筒仓煤层内部的煤层测温装置 共用一个温度采集仪表。与一氧化碳传感器、氧气气体传感器、可燃气体传感器、雷达料位传感器连接的 A/D转换模块采用模拟量测量模块EDA9017 ；温度传感器采用具有A/D转换功能的温度采 集模块EDA9018，这样，EDA9018温度采集模块直接与上位机连接。一氧化碳传感器、氧气 气体传感器、可燃气体传感器和雷达料位传感器将各自采集到的模拟量信号首先经各自 内部变送器转换成4 20mA模拟量信号，再通过RS458通信电缆传送给模拟量测量模块 EDA9017，EDA9017再把转换后的所有数字量信号通过CAN总线传给上位机。模拟量测量模 块EDA9017可广泛应用于各种工业控制与测量系统中。它能测量压力、温度、电量等变送器 输出的4 20mA或O IOV信号，其通讯接口为RS485或RS232，电源为DC8 30V，通讯 协议为MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种，协议可自动识别。温度传感器将 采集到的5路模拟量信号通过RS458通信电缆传给温度采集模块EDA9018，5路模拟量信号 转在换成5路数字信号后通过CAN总线输送至上位机。温度采集模块EDA9018具有5路三 线制PT100(PT500、PT1000等)输入；1路内置环境温度测量(通道号为5)输入；但模块不 具备测量热电偶传感器的功能。EDA9018同时具有2路开关量输出(温度上下限报警，可 设置为按任一路报警或无报警，报警值等可设置)，为无源光耦输出；其中DOO代表报警下限输出，DOl代表报警上限输出。EDA9018模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统中。 它能测量PT100，PT500，PT1000，其输出为485总线方式。通讯协议为ASCII码协议与十六 进制LC-04协议，其ASCII码指令兼容于NuDAM、ADAM等模块，可与其他厂家的控制模块挂 在同一 485总线上，便于计算机编程。开关量转换模块采用可编程序控制器S7-200PLC。料位传感器、烟雾传感器和明火 传感器将各自采集到的开关量信号传送至可编程序控制器S7-200PLC中，S7-200PLC将所 有的开关量信号转换成数字量信号通过CAN总线传给上位机。筒仓顶部的一套升降式综合 监测机构也由该可编程序控制器S7-200PLC控制，因此操作人员可以远程或进地控制升降 式综合监测机构的运行。温度采集仪表采用SPA-B型18B20数据采集模块，它将煤层测温装置的单总线协 议转换成MODBUS协议，同时具有显示和报警的功能，然后通过CAN总线将储煤各层面温度 数据传给上位机。上位机主要由计算机，打印机和显示设备组成。计算机用的是组态软件，通过软件 可以实时控制和监控筒仓的运行。组态软件是运行于中文WindowsXP及WindOWS2000上的 真32位的工控组态软件。软件通过MODBUS总线分别与模拟量测量模块EDA9017、温度采集 模块EDA9018、可编程序控制器S7-200PLC、SPA-B型18B20数据采集模块进行通信，软件内 部通过VB语言来编写程序，系统可灵活的适应不同要求。上位机数据采集系统具有结构 化布局，组态灵活；信号隔离，可靠性高；软件功能强；实现了标准化、模块化和组合化。 如图2所示，通过各种传感器对现场环境数据进行实时的检测，当环境发生变化 时，把信号传给主监控计算机1，主监控计算机1把报警反映在显示器上，同时给输煤程控 计算机2 —个相应的动作信号，以解除环境变化可能会带来的安全事故。
权利要求一种筒仓安全监测监控装置，其特征在于包括信号采集部分，将信号采集部分采集的信号进行转换处理的信号转换部分和用于数据处理、控制、显示和打印的上位机；所述的信号采集部分包括用于检测筒仓内一氧化碳气体浓度的一氧化碳传感器；用于检测筒仓内氧气浓度的氧气气体传感器；用于检测筒仓内可燃气体浓度的可燃气体传感器；用于检测筒仓内物料的连续料位高度的雷达料位传感器；用于检测筒仓内储煤温度的温度传感器；上述各传感器分别与A/D转换模块连接由A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号，A/D转换模块通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位机；信号采集部分还包括用于检测筒仓内储煤料位高度的料位传感器；用于检测筒仓内烟雾浓度的烟雾传感器；用于检测筒仓内有明火产生的明火传感器；用于检测筒仓内储煤各个层面温度的煤层测温装置；料位传感器、烟雾传感器和明火传感器与开关量转换模块连接由开关量转换模块将开关量信号转换成数字信号，开关量转换模块通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位机；煤层测温装置和温度采集仪表连接由温度采集仪表将煤层测温装置的单总线协议转换成MODBUS协议，温度采集仪表通过CAN总线与上位机连接将数字信号输送给上位机。
2.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于与一氧化碳传感器、氧 气气体传感器、可燃气体传感器和雷达料位传感器连接的A/D转换模块采用EDA9017模拟 量测量模块，所述的温度传感器采用具有A/D转换功能的PT100温度传感器。
3.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的开关量转换模 块采用可编程序控制器S7-200PLC。
4.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的温度采集仪表 采用SPA-B型18B20模块。
5.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的一氧化碳传感 器有2支，分布安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒仓1000mm。
6.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的氧气传感器有2 支，1支安装在储煤筒仓的底部，另1支安装在储煤筒仓顶部。
7.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于可燃气体传感器有3 支，其中2支安装在储煤筒仓顶板上，伸入筒仓1000mm，另1支安装在储煤筒仓顶部的一套 升降式综合监测机构中。
8.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的温度传感器有 5支，其中4支安装在储煤筒仓底部锥面，1支安装在储煤筒仓顶部的升降式综合监测机构 中。
9.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的烟雾传感器有2 支，均安装在储煤筒仓顶板上；明火传感器有4支，安装在储煤筒仓内输送煤的皮带上。
10.根据权利要求1所述的筒仓安全监测监控装置，其特征在于所述的煤层测温装置 有4条，均勻分布安装在储煤筒仓内壁中。
专利摘要本实用新型公开了一种筒仓安全监测监控装置，涉及监测监控设备。它由上位机，与上位机连接的A/D转换模块、开关量转换模块和温度采集仪表，与A/D转换模块连接的一氧化碳传感器、氧气气体传感器、可燃气体传感器、雷达料位传感器和温度传感器，与开关量转换模块连接的料位传感器、烟雾传感器和明火传感器，与温度采集仪表连接的煤层测温装置组成。本实用新型的有益效果是在筒仓储煤时，通过上位机就可直接对筒仓储煤的温度、可燃性气体、CO气体、氧气、烟雾、高度参数进行监测，确保其运行参数处于安全控制范围之内，提高了工作环境的安全性。
文档编号G01M99/00GK201589712SQ20092028356
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者宋志军 申请人:徐州中矿奥特麦科技有限公司