专利名称：一种用于煤场煤堆温度监控的智能仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量监控仪器，尤其涉及一种大型煤场煤堆内部温度实时测量的智能仪表，属于温度测量仪表技术领域。
背景技术：
在电力、冶金、煤炭和水泥行业，地面储煤场的煤堆自燃现象普遍，煤氧化自燃既是重大的事故，也降低了煤的价值。煤堆氧化自燃的根本原因是由于煤被空气中的氧气氧化。煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生反应，生成可燃物CO、CH4及其他烷烃物质。煤的氧化又是放热反应，如果热量不能及时散发掉，将使煤的堆积温度升高，反过来又加速煤的氧化，放出更多的可燃物 质和热量。当煤堆的热量聚集使温度上升到一定值时，即会引起可燃物质燃烧而引起自燃。根据上述电力、冶金、煤炭和水泥行业的煤堆发生自燃的实际情况看，发生自燃的部位既不在煤堆的表层，也不在煤堆深部，而在煤堆的表层以下。—般，煤堆的结构分成以下层次冷却层、氧化层和窒息层。煤在自然堆放时，一般中心部位处颗粒较细，越往四周颗粒越粗，相应的，从中心往四周，空隙越来越大，通风散热条件越来越好，冷却层和氧化层越来越厚。自燃一般发生在氧化层。因此，对不同种类的煤堆的氧化层可以设定一个合理的自燃监控温度，通过对该种煤堆氧化层温度的测量来预测煤堆是否会发生自燃。传统的煤堆测温装置是将一根两端开口的管子插入煤堆某一深度，然后将一根用绳子连接的温度计放入管子内部，进行温度测量，这种测温的缺点是，在管子插入到氧化层的过程中，用于管子插入煤堆的一端是开口的，煤堆表面的煤并没有因为管子的插入被挤开，而是留在管子的内部，虽然在管子插入煤堆过程中，煤堆表层的煤会随着管子有一定程度的下沉，但其依然是表层的煤，即，传统测量方法测量的是煤堆表层煤的温度，使测温部件不能准确测出氧化层的实际温度。此外，由于管子上没有刻度，测温管子需插多深，全凭操作人员的经验判断，这也导致不能较准确测出氧化层实际温度的一个原因。由此可见，传统的煤堆测温装置由于其结构的缺陷，不能较准确地测出氧化层的实际温度。目前现有技术中还使用了一种经过改进的煤堆测温装置，其一端是内置测温部件的导热金属头，在金属头上面连接一根外表面刻有标尺的管子，从管子内引出的测温部件的电源线和信号输出线分别与设置在管子另一端的电源和读数装置连接。测量时，将该管子的导热金属头插入煤堆，能较准确地测出某一深度煤堆氧化层的温度。但是该装置需人工现场操作，测量周期长，效率低下，无法及时反映所有煤堆温度状况，很难实现真正意义上的煤场数字化管理。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于煤场温度监控的智能仪表，使其能实时自动测量并监控各煤堆的温度以及精准定位各煤堆位置，无需人工现场操作，为数字化煤场管理系统提供关键测量参数。本实用新型技术方案如下一种用于煤场温度监控的智能仪表，所述智能仪表包括测量部分和仪表部分；所述的测量部分包括测量管，温度传感器和导热金属头；温度传感器置于金属导热头内，金属导热头设置在测量管的底端，在测量管的外管壁上刻有标尺，其特征在于所述的仪表部分包括仪表外壳，以及设置在仪表外壳内的微处理器、GPS模块、显不模块、A/D转换模块、地址拨码、无线通信模块及电池，所述微处理器的输入端分别与GPS模块、A/D转换模块和地址拨码的输出端连接，微处理器的输出端与显示模块的输入端连接，所述的无线通信模块与微处理器实现双向通讯；所述的温度传感器通过信号线与A/D转换模块的输入端连接，将测得的模拟信号转换为数字信号后输入到微处理器进行处理；所述的测量管至少采用一根，该测量管固定设置在仪表外壳上。上述技术方案中，所述的测量管采用三根不锈钢管，以三脚架的形式固定设置于·仪表外壳上。所述的电池采用锂离子电池。本实用新型具有以下优点及有益效果①采用无线通信模块，无线信号即时传输，实时在线监测煤场各煤堆温度，为数字化煤场提供关键的实时测量参数。②采用电池自供电，无需外接信号电缆和电源电缆，方便变换煤堆后测量装置的移动和安装，方便移煤和卸煤。③可进行地址拨码设定，方便准确区分和锁定各个煤堆测量数据。④具有GPS定位系统，精准定位各煤堆位置，便于将煤堆温度信息和地址信息进行关联。当地理信息超过预定范围时能够自动报警，从而具有防盗的功能。总之，该智能仪表能够实时在线监测各煤堆温度，对煤堆自燃进行预警，真正实现煤场温度的数字化管理。本实用新型可以在煤矿企业、火力发电厂、炼铁厂、码头等有煤堆放的场所使用，也可以在任何颗粒状物质堆放的场所使用，比如粮仓等。其具有现有温度测量装置所不具备的数字化和智能化，顺应当前工业生产自动化管理的迫切需要，具有良好的应用前景和广阔的市场。
图I为本实用新型实施例的结构原理示意图。图中1_测量管；2-标尺；3_导热金属头；4_仪表外壳；5_微处理器；6_A/D转换模块；7_GPS模块；8_显示模块；9_无线通讯模块；10_地址拨码；11_电池；12_温度传感器。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。图I为本实用新型提供的智能仪表实施例的结构原理示意图，该智能仪表包括测量部分和仪表部分；测量部分包括测量管I，温度传感器12和导热金属头3 ;温度传感器置于金属导热头内，金属导热头设置在测量管I的底端，在测量管的外管壁上刻有标尺2。仪表部分包括仪表外壳4,以及设置在仪表外壳内的微处理器5、GPS模块7、显不模块8、A/D转换模块6、地址拨码10、无线通信模块9及电池11 ;微处理器5为信息处理终端，内装数据处理程序。微处理器的输入端分别与GPS模块、A/D转换模块和地址拨码的输出端连接，微处理器的输出端与显示模块8的输入端连接；所述的无线通信模块与微处理器实现双向通讯；所述的温度传感器通过信号线与A/D转换模块的输入端连接，将测得的模拟信号转换为数字信号后输入到微处理器进行处理；所述的微处理器5、GPS模块7、显示模块8、A/D转换模块6、地址拨码10和无线通信模块9集成在一块集成电路板上，该集成电路板由电源线连接电池11上。显模块该显模块米用LED发光管,嵌在仪表外壳4中，背面集成在电路板上，正面露于外壳外面，通过信号线接收微处理器5传来的信号，并显不在LED发光管上。无线通讯模块无线通讯模块通过信号线接受微处理器5传来的信号，通过天线，将信号传送至上位机房，实现温度、GPS定位、地址信息的无线传送。同时将接受到的外部 信息传输给微处理器。地址拨码微处理器5通过地址拨码10得到当前智能仪表地址编号，准确区分和锁定各个煤堆的位置。GPS模块微处理器通过GPS模块可以得到当前地理位置信号。所述的测量管至少采用一根，该测量管固定设置在仪表外壳上。测量管一般采用三根不锈钢管，以三脚架的形式固定设置于仪表外壳上，这样可以稳定支承仪表部分；在测量管的外管壁上刻有标尺2，目的是能准确掌握测量管插入煤堆的深度，以便使温度传感器能够测量到相应煤堆深度的温度。导热金属头一般采用导热好的金属材料制作，比如铜质材料。A/D转换模块6:通过信号线接收温度传感器12传来的模拟信号，然后将模拟信号最终转换成数字信号，由微处理器5对其进行采样和处理，计算得到温度信号，并进行三取一计算(如采用三根)，得到煤堆温度值。电池11 :通过电源线连接至集成电路板，通过电路板上的电路，分别给微处理器
5、GPS模块7、显示模块8、A/D转换模块6、地址拨码10和无线通信模块9供电；电池最好采用锂离子电池，可充电，可更换，一般一架仪表装配两块电池能够实现24小时全天候无间断煤堆温度检测。
权利要求1.一种用于煤场煤堆温度监控的智能仪表，所述智能仪表包括测量部分和仪表部分；所述的测量部分包括测量管(I )，温度传感器(12)和导热金属头(3);温度传感器置于金属导热头内，金属导热头设置在测量管的底端，在测量管的外管壁上刻有标尺(2)，其特征在于所述的仪表部分包括仪表外壳(4),以及设置在仪表外壳内的微处理器(5)、GPS模块(7)、显示模块(8)、A/D转换模块(6)、地址拨码(10)、无线通信模块(9)及电池(11)，所述微处理器的输入端分别与GPS模块(7)、A/D转换模块和地址拨码的输出端连接，微处理器的输出端与显示模块的输入端连接，所述的无线通信模块与微处理器实现双向通讯；所述的温度传感器通过信号线与A/D转换模块的输入端连接，将测得的模拟信号转换为数字信号后输入到微处理器进行处理；所述的测量管至少采用一根，该测量管固定设置在仪表外壳上。
2.按照权利要求I所述的一种用于煤场煤堆温度监控的智能仪表，其特征在于所述的测量管采用三根不锈钢管，以三脚架的形式固定设置于仪表外壳(4)上。
专利摘要一种用于煤场煤堆温度监控的智能仪表，该仪表包括测量部分和仪表部分；测量部分包括测量管，温度传感器和导热金属头；仪表部分包括仪表外壳，以及设置在仪表外壳内的微处理器、GPS模块、显示模块、A/D转换模块、地址拨码、无线通信模块及电池。该仪表的优点是①可实现无线信号即时传输，实时在线监测煤场各煤堆温度。②无需外接信号电缆和电源电缆，方便变换煤堆后测量装置的移动和安装。③可进行地址拨码设定，准确区分和锁定各个煤堆测量数据。④具有GPS定位系统，精准定位各煤堆位置。总之，该智能仪表能够实时在线监测各煤堆温度，无需人工现场操作，真正实现了煤场温度的数字化管理。
文档编号G01K1/02GK202676299SQ201220151890
公开日2013年1月16日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者丁艳军, 王统 申请人:清华大学