本發明涉及鍋爐監控技術領域，特別是涉及一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備。

背景技術：

當前，我國工業鍋爐存在水質超標結垢嚴重、經濟運行監控儀表不齊全、作業人員經濟運行管理水平低、燃燒狀況差(過量空氣系數高)、排煙溫度高、運行負荷波動大、冷凝水浪費嚴重、使用單位不重視節能等影響熱效率的諸多因素，造成每年浪費大量的能源。隨著國家對節能降耗工作日益重視以及能源價格的持續上漲，提高鍋爐能效已經成為降低企業成本的主要措施之一。目前能效測試機構開展的在用鍋爐簡單能效測試需要測試人員到現場，耗費大量的人力物力，而且只能測出當時狀態的鍋爐效率，無法測定鍋爐運行工況變化后的效率，這與工業鍋爐負荷頻繁變化的現狀不相符。

目前，我國工業鍋爐存在水質超標結垢嚴重、經濟運行監控儀表不齊全、作業人員經濟運行管理水平低、燃燒狀況差(過量空氣系數高)、排煙溫度高、運行負荷波動大、冷凝水浪費嚴重、使用單位不重視節能等影響熱效率的諸多因素，造成每年浪費大量的能源。隨著國家對節能降耗工作日益重視以及能源價格的持續上漲，提高鍋爐能效已經成為降低企業成本的主要措施之一。目前能效測試機構開展的在用鍋爐簡單能效測試需要測試人員到現場，耗費大量的人力物力，而且只能測出當時狀態的鍋爐效率，無法測定鍋爐運行工況變化后的效率，這與工業鍋爐負荷頻繁變化的現狀不相符。運行上傳統單純的依靠人員經驗調整鍋爐運行效率的模式已經難以滿足現實需要。

現有技術的處理方式通常需要測試人員到現場做數據采集和測試，耗費大量的人力物力，而且只能測出當時狀態的鍋爐效率，無法測定鍋爐運行工況變化后的效率，這與工業鍋爐負荷頻繁變化的現狀不相符。運行上傳統單純的依靠人員經驗調整鍋爐運行效率的模式已經難以滿足現實需要。采用人工進行數據采集和測試，導致消耗大量人力成本。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備，以實現自動采集鍋爐數據，節省人力成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備，該設備包括：

溫度傳感器，用于采集鍋爐的給水溫度、煙氣溫度和蒸汽溫度；

壓力傳感器，用于采集鍋爐蒸汽壓力；

流量傳感器，用于采集鍋爐的給水流量和蒸汽流量；

水位傳感器，用于采集鍋爐水位；

煙感傳感器，用于采集煙氣含氧量；

PH傳感器，用于采集鍋爐給水PH值；

燃氣傳感器，用于采集燃料消耗量；

與所述溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、水位傳感器、煙感傳感器、PH傳感器、燃氣傳感器相連的微控制器MCU，用于對所有傳感器采集到的數據進行分析得到鍋爐運行熱效率。

優選的，所述設備還包括：與所述MCU相連的通訊模塊，用于將所述MCU獲得的鍋爐運行熱效率發送至用戶監測中心。

優選的，所述設備還包括：

與所述MCU相連的SDRM存儲器。

優選的，所述設備還包括：

與所述MCU相連的Flash存儲器。

優選的，所述設備還包括：

與所述MCU相連的I/O接口。

優選的，所述設備還包括：

與所述MCU相連的實時時鐘模塊RTC。

優選的，所述設備還包括：

與所述MCU相連的報警器。

本發明所提供的一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備，包括：溫度傳感器，用于采集鍋爐的給水溫度、煙氣溫度和蒸汽溫度；壓力傳感器，用于采集鍋爐蒸汽壓力；流量傳感器，用于采集鍋爐的給水流量和蒸汽流量；水位傳感器，用于采集鍋爐水位；煙感傳感器，用于采集煙氣含氧量；PH傳感器，用于采集鍋爐給水PH值；燃氣傳感器，用于采集燃料消耗量；與所述溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、水位傳感器、煙感傳感器、PH傳感器、燃氣傳感器相連的微控制器MCU，用于對所有傳感器采集到的數據進行分析得到鍋爐運行熱效率。可見，該設備通過多種傳感器對鍋爐進行數據采集，采集到的數據非常全面，基本包括了鍋爐的各個參數數據，并且根據數據分析得到鍋爐運行熱效率，不需要人工去現場做數據采集和測試，實現自動采集鍋爐數據，節省人力成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供的一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備的結構示意圖；

圖2為基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備的具體結構示意圖；

圖3為基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備遠程上傳數據示意圖。

具體實施方式

本發明的核心是提供一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備，以實現自動采集鍋爐數據，節省人力成本。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參考圖1，圖1為本發明所提供的一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備的結構示意圖，該設備包括：

溫度傳感器101，用于采集鍋爐的給水溫度、煙氣溫度和蒸汽溫度；

壓力傳感器102，用于采集鍋爐蒸汽壓力；

流量傳感器103，用于采集鍋爐的給水流量和蒸汽流量；

水位傳感器104，用于采集鍋爐水位；

煙感傳感器105，用于采集煙氣含氧量；

PH傳感器106，用于采集鍋爐給水PH值；

燃氣傳感器107，用于采集燃料消耗量；

與所述溫度傳感器101、壓力傳感器102、流量傳感器103、水位傳感器104、煙感傳感器105、PH傳感器106、燃氣傳感器107相連的微控制器MCU108，用于對所有傳感器采集到的數據進行分析得到鍋爐運行熱效率。

可見，該設備通過多種傳感器對鍋爐進行數據采集，采集到的數據非常全面，基本包括了鍋爐的各個參數數據，并且根據數據分析得到鍋爐運行熱效率，不需要人工去現場做數據采集和測試，實現自動采集鍋爐數據，節省人力成本。

基于上述設備，具體的，所述設備還包括：與所述MCU相連的通訊模塊，用于將所述MCU獲得的鍋爐運行熱效率發送至用戶監測中心。通訊模塊采用3G網絡、4G網絡或者5G網絡與用戶監測中心進行無線通信，傳輸數據。

進一步的，所述設備還包括：與所述MCU相連的SDRM存儲器。

進一步的，所述設備還包括：與所述MCU相連的Flash存儲器。

進一步的，所述設備還包括：與所述MCU相連的I/O接口。

進一步的，所述設備還包括：與所述MCU相連的實時時鐘模塊RTC。

進一步的，所述設備還包括：與所述MCU相連的報警器。

本發明針對目前工業鍋爐缺少經濟運行監控儀表、作業人員難以根據運行狀況調整鍋爐經濟運行參數的現狀，提供一種鍋爐多傳感復合數據采集設備，實現鍋爐安全參數及運行參數的自動采集和傳輸。涉及的技術有：物聯網技術、嵌入式軟件、多傳感復合數據采集技術。

該設備實現鍋爐安全參數及運行參數的自動采集和傳輸，結合上層應用軟件對鍋爐進行能效數據統計、分析、預報預警，已成為目前我國鍋爐行業非常迫切的需要。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備實時采集鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數、給水溫度與流量、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量等與鍋爐經濟運行有關的參數指標，在系統能效計算數學模型的指導下能對鍋爐能效狀況進行實時分析，計算出鍋爐實時運行熱效率，使鍋爐用戶和管理機構能夠及時掌握鍋爐運行能耗情況、及時調整鍋爐運行參數，保證鍋爐高效運行。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備采集上來的鍋爐運行數據，可以共享給政府相關部門、鍋爐檢測機構、鍋爐使用公司、鍋爐廠家等，它能為所在單位、機構、公司相關人員提供真實有效的鍋爐能耗參數、鍋爐定時能效運行狀況數據，分析鍋爐能效參數指標，保證政府對工業鍋爐節能監管職能的實施落到實處，指導企業對鍋爐進行經濟運行調整，為各使用單位提高工鍋爐熱效率、降低排放污染、進行經濟性操作、保持和穩定節能效果等方面提供技術支持。通過采集的數據計算出鍋爐的熱效率，使各類管理人員可以全面了解鍋爐的經濟運行狀況，提高鍋爐節能運行管理水平。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備將采用物聯網傳感技術實現自動采集鍋爐工作過程中的主要安全和能效指標參數，包括鍋爐給水溫度、給水流量、排煙溫度、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量、排污量、給水pH值、硬度等參數，并通過存儲器實時儲存。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備還將支持復合傳感器動態擴展及監測平臺對網關的動態擴展，該復合傳感器包括溫度傳感器，流量傳感器，燃氣傳感器等標準傳感器的集成，對于不同類型不同性能的鍋爐，網關設備可自動識別和增加新的傳感器，并避免與原有傳感器的數據沖突。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備由嵌入式微控制器MCU、存儲器(SDRAM、Flash等)、通用設備接口、A/D轉換和I/O接口等硬件芯片組成，并且配備鍵盤及LCD，通過MCU連接了各類傳感器，具體結構參考圖2。

基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備能夠實現多傳感復合數據自動采集、交換及數據預處理。并且還具有鍋爐復合傳感器動態擴展功能，實現鍋爐傳感器的動態增加、修改、及刪除，識別新的傳感器，避免與原有傳感器的數據沖突，實現鍋爐復合傳感器動態擴展，解決了目前鍋爐傳感器不能動態擴展的問題。該設備實現了基于物聯網的鍋爐能效數據遠程在線自動采集、監控以及鍋爐熱效率的實時計算和管理，解決了目前鍋爐能效數據不能遠程在線自動采集的問題，也實現了鍋爐實時多維信息數據采集、分析、預警，解決了目前鍋爐實時數據分析、預警問題。

本發明研究的目的是針對目前工業鍋爐缺少經濟運行監控儀表、作業人員難以根據運行狀況調整鍋爐經濟運行參數的現狀，研究開發一種通過物聯網實現工業鍋爐在線遠程實時監測能效指標和分析鍋爐能耗狀況的設備。

目前國內工業鍋爐自動控制水平低，由于控制柜和燃燒設備等是后配置，導致數據不能真實反映鍋爐運行工況，更不能及時根據負荷變化調整。有關工業鍋爐安全監控系統的研究較多，也有涉及到安全參數的遠程監控研究，主要監控鍋爐的溫度、壓力、流量等。而且這些系統所監測的信號基本上是從鍋爐系統的控制板上提取，而不是從鍋爐運行動作的執行機構上提取。這也就是說它們只能監控鍋爐主控系統發出的指令是否正常，而不能反映這些指令是否被正確執行、鍋爐的實際運行是否正常。目前工業鍋爐能效監控主要靠鍋爐控制系統上單一的指標——排煙溫度，但還是有很多鍋爐制造廠的產品沒有安裝僅有的這個監控傳感器。國內目前還沒有人研究有關的鍋爐能效在線能效監控管理方面的技術，即集鍋爐能效記錄終端與互網有機結合，采用物聯網和信息化技術對鍋爐經濟運行狀態進行有效監控和風險預警、實時記錄、顯示和共享安全、節能參數，通過GPRS和手機短信即時自動實現報警信息發送，完善信息分析共享平臺的多功能信息監控系統還沒有。

本發明提供的基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備，通過物聯網的多傳感復合數據采集網關實時采集鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數、給水溫度與流量、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量等與鍋爐經濟運行有關的參數指標，能夠在計算數學模型的指導下能對鍋爐能效狀況進行實時分析，計算出鍋爐實時運行熱效率，使鍋爐用戶和管理機構能夠及時掌握鍋爐運行能耗情況、及時調整鍋爐運行參數，保證鍋爐高效運行。該設備可以為政府相關部門、檢測管理機構實時提供企業鍋爐運營安全狀態、鍋爐運行效能數據；為鍋爐企業提高工業鍋爐安全監控、提升管理能效、實現節能降耗提供咨詢技術服務。該設備應用于各種不同燃料類型、不同結構的工業鍋爐能效的自動監測，實現在不同地域和網絡環境下實現智能終端的安裝和使用。不僅可以滿足工業鍋爐節能監督管理、運行管理的信息化、實時化的需要，而且對于推動工業鍋爐節能降耗、建設節約型社會具有重要意義。

該設備能夠進行的標準測定項目包括：1)蒸汽壓力；2)送風機出口壓力；3)火焰監控；4)煙氣溫度；5)給水溫度；6)蒸汽溫度；7)煙氣含氧量O2；8)耗電量；9)低水位；10)鍋爐報警；11)軟水硬度監視；12)燃氣泄漏報警。

該設備能夠進行的選擇測定項目包括：1)空燒監視；2)送風溫度；3)散熱量；4)燃料流量；5)給水流量；6)蒸汽流量；7)高水位；8)氣體泄漏9)燃料壓力；；10)煙氣CO含量；11)煙氣SO x含量；12)煙氣NO x含量；13)給水pH；14)濃縮管理用傳感器；15)鍋爐排污。

該設備實現自動采集鍋爐工作過程中的主要安全和能效指標參數，并應用于鍋爐能效參數遠程在線采集管理和熱效率實時監控，并且，該設備與多個監測中心進行遠程數據交互，提供鍋爐運行的實時監測、歷史數據的統計、分析及節能減排的智能決策等。該設備將采用物聯網傳感技術實現自動采集鍋爐工作過程中的主要安全和能效指標參數，包括鍋爐給水溫度、給水流量、排煙溫度、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量、排污量、給水pH值、硬度等參數，并通過存儲器實時儲存。并且該設備還將支持復合傳感器動態擴展及監測平臺對網關的動態擴展，該復合傳感器包括溫度傳感器，流量傳感器，燃氣傳感器等標準傳感器的集成，對于不同類型不同性能的鍋爐，網關設備可自動識別和增加新的傳感器，并避免與原有傳感器的數據沖突。

針對基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備還具有數據庫服務器和應用服務器。采集設備通過無線或有線的方式將鍋爐運行狀態參數傳輸到記錄終端，記錄終端記錄下鍋爐的能效參數如鍋爐水位，排煙溫度，過量空氣系數、給水溫度與流量、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量等，對異常的狀態如水位異常，排煙溫度異常等自動識別并報警，通過GPS無線通訊網絡將記錄數據和故障信息儲存到數據庫服務器中，利用磁盤陣列將龐大的在線數據儲存起來，以便于進行數據統計和分析。應用服務器并能對鍋爐能效狀況進行分析，計算出鍋爐實時運行熱效率，使鍋爐用戶和管理機構能夠及時掌握鍋爐運行能耗情況，及時智能調整鍋爐經濟運行參數。參見圖3，基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備將采集到的數據和分析得到的結果提供無線網絡或者有線網絡遠程傳輸至各類部門、平臺、用戶，進行實時監控。

本發明解決復合傳感器動態擴展及監測平臺對網關的動態擴展,完成數據的匯集、交換及數據預處理，解決鍋爐能效參數采集與在線遠程監控、物聯網技術、接口通訊技術、等問題。能夠實時采集、計算鍋爐的排煙溫度、過量空氣系數、給水溫度與流量、蒸汽溫度與流量、燃料消耗量等與鍋爐經濟運行有關的參數指標，并能對鍋爐能效狀況進行分析，計算出鍋爐實時運行熱效率，使鍋爐用戶和管理機構能夠及時掌握鍋爐運行能耗情況，及時調整鍋爐經濟運行參數，保證鍋爐高效運行，提高工業鍋爐管理效率，實現節能降耗。

該設備的使用對象包括以下幾類：

1、鍋爐的使用單位、企業；

鍋爐的使用對象可以通過物聯網的數據采集終端直接誒了解鍋爐的運行情況，及時調整鍋爐的運行。或者通過中心平臺，結合平臺的能效模型提供的能效評估報告，使用更進一步的信息，實現鍋爐的安全管理和節能減排；

2、監管和維保單位；

鍋爐的定期檢驗部門或者維護保養單位，也可以通過該平臺充分了解鍋爐的日常運行情況，解決以往只能從現場檢測去評判的局限性。實現檢驗檢測和維護保養的常態化。

3、政府部門；

政府部門也可以通過該平臺充分了解鍋爐的安全、能效狀態，對安全監管決策的出臺、法律法規的制定、事故應急救援都起到非常大的作用。

該設備的主要技術指標包括：1、工作電壓和頻率：～220V 50Hz；2、采集數據接口：USB或COM或網絡RJ45；3、數據采集速率：不小于16組/秒；4、儲存容量常規記錄：不少于2年；5、故障儲存記錄：不少于1000次；6、斷電后記錄數據保存時間：大于5年；7、視頻采集分辨率：不低于320x240。

工業鍋爐節能降耗是國家節能降耗工作中一項重要內容。本發明的設備既可應用于鍋爐使用單位、企業集團管理機構，也可應用于政府鍋爐監督管理機構和能效檢驗機構，它能為所在機構相關人員提供真實有效的鍋爐能耗參數、鍋爐定時能效運行狀況數據，分析鍋爐能效參數指標，保證政府對工業鍋爐節能監管職能的實施落到實處，指導企業對鍋爐進行經濟運行調整，為各使用單位提高工鍋爐熱效率、降低排放污染、進行經濟性操作、保持和穩定節能效果等方面提供技術支持。而且，還可以通過采集的數據計算出鍋爐的熱效率，使各類管理人員可以全面了解鍋爐的經濟運行狀況，通過這個管理系統提高鍋爐節能運行管理水平。本發明將對全國約60萬臺工業鍋爐節能降耗管理和經濟性評價產生重要的影響，真正實現鍋爐管理節能，提高鍋爐的運行熱效率。鍋爐熱效率的提高，降低了鍋爐的運行成本，減少了燃料消耗和污染物排放，這對于建設節約型社會具有重要意義。本發明的設備不會對環境產生任何影響，在鍋爐上推廣應用也不會受到鍋爐結構型式的影響，系統安裝、使用不會對鍋爐安全產生任何影響。通過數據采集鍋爐各點能耗參數并計算鍋爐能效，評價鍋爐經濟運行狀況等級，極大地減少了鍋爐運行人員和管理人員的工作強度和管理強度，實現了鍋爐能效的實時自動化管理和系統化管理，徹底改變傳統的只注重鍋爐安全性而忽略鍋爐經濟性的管理方式。

以上對本發明所提供的一種基于物聯網的鍋爐多傳感復合數據采集設備進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。