本發(fā)明涉及工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

隨著金屬、機(jī)械工業(yè)、塑料工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)和糧食加工工業(yè)等行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)原料、成品進(jìn)行粉體加工的企業(yè)迅速增多，伴隨而來的是易爆行業(yè)不斷增加的粉塵爆炸危險(xiǎn)和嚴(yán)重的大氣污染。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國近幾年因粉塵爆炸和污染帶來的損失不斷上升，造成的危害也觸目驚心。

僅2014年江蘇昆山某金屬制品公司發(fā)生的粉塵爆炸事故就造成了75人死亡、185人受傷，事故原因?yàn)槌龎m設(shè)備未按規(guī)定清理，導(dǎo)致粉塵濃度過高，遇明火發(fā)生燃爆。

國家強(qiáng)制要求工廠必須安裝除塵設(shè)備，然而依然造成巨大的損失。根據(jù)國家環(huán)保部門每月的調(diào)查報(bào)告得知，大部分事故都是由于除塵設(shè)備的失靈造成的。而這種失靈的原因主要是目前除塵器系統(tǒng)日常維護(hù)需要高昂的成本，再加上企業(yè)安全意識(shí)淡薄，相當(dāng)部分企業(yè)沒有對(duì)這些設(shè)備維護(hù)到位甚至違規(guī)維護(hù)或零維護(hù)。

目前，隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。

基于以上需求和技術(shù)發(fā)展，為工業(yè)除塵設(shè)備安裝適合的監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)是必要且可行的?？梢詼p少人力巡視，同時(shí)降低安全風(fēng)險(xiǎn)問題，維護(hù)工業(yè)除塵設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，該基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)能解決目前除塵設(shè)備檢修和維護(hù)需要大量人力資源的問題，同時(shí)彌補(bǔ)了物理量監(jiān)測單一的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)除塵設(shè)備全面有效的監(jiān)控，維護(hù)其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、嵌入式控制器和應(yīng)急除塵裝置。

工業(yè)除塵設(shè)備包括收塵管道、集塵桶以及將收塵管道與集塵桶相連接的除塵輸送管道，其中，收塵管道與粉塵產(chǎn)生工位相連接。

在粉塵產(chǎn)生工位與收塵管道的接口部位、除塵輸送管道與集塵桶的接口部位各設(shè)置一個(gè)所述數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均包括溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，其中，溫度傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵溫度，流量傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵流量，壓力傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的管道壓力。

應(yīng)急除塵裝置以及每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)中的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，均與嵌入式控制器相連接。

嵌入式控制器中內(nèi)置有時(shí)鐘模塊和電源模塊。

還包括智能顯示終端，該智能顯示終端分別與嵌入式控制器和應(yīng)急除塵裝置無線連接。

所述智能顯示終端為智能手機(jī)、ipad或電腦。

當(dāng)除塵輸送管道具有拐點(diǎn)時(shí)，在除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位也設(shè)置有所述數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。

應(yīng)急除塵裝置為防爆設(shè)備或通風(fēng)凈化設(shè)備。

本發(fā)明還提供一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控方法，該基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控方法能解決目前除塵設(shè)備檢修和維護(hù)需要大量人力資源的問題，同時(shí)彌補(bǔ)了物理量監(jiān)測單一的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)除塵設(shè)備全面有效的監(jiān)控，維護(hù)其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控方法，包括如下步驟。

步驟1，數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)布置：在工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置各布置一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置包括粉塵產(chǎn)生工位與收塵管道的接口部位以及除塵輸送管道與集塵桶的接口部位；在每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處的管道內(nèi)均分別布置溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器。

步驟2，粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)采集：布置在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，分別對(duì)該數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集后的粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)均傳送給嵌入式控制器。

步驟3，數(shù)據(jù)處理：嵌入式控制器將接收到的所有粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)均經(jīng)過時(shí)間和位置匹配后，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合算法，將時(shí)間和位置匹配后的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行像素級(jí)的融合和分析，得到工業(yè)除塵設(shè)備每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的溫度、粉塵流量及管道壓力。

步驟4，工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)判定：嵌入式控制器將步驟3得到的工業(yè)除塵設(shè)備每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的溫度、粉塵流量及管道壓力，與每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)定的粉塵溫度、設(shè)定粉塵流量和設(shè)定管道壓力，進(jìn)行比較并判定工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)是否安全。

步驟5，應(yīng)急處理：當(dāng)步驟4的判定結(jié)果為工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)異常時(shí)，應(yīng)急除塵裝置啟動(dòng)，對(duì)工業(yè)除塵設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急強(qiáng)制通風(fēng)除塵。

所述步驟4中，設(shè)定粉塵溫度范圍為30~180℃，設(shè)定管道壓力范圍為0.005~0.15kn/m³，設(shè)定粉塵流量范圍為≤60mg/m³；只有當(dāng)工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵溫度、當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵流量以及當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)管道壓力均在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，方判定工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置還包括除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位。

所述步驟5中，嵌入式控制器將工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)的判定結(jié)果，采用zigbee技術(shù)單播模式無線發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而推送到智能顯示終端，由維護(hù)人員根據(jù)智能顯示終端上顯示的工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)的判定結(jié)果，手動(dòng)控制應(yīng)急除塵裝置的開啟。

本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)與方法后，具有如下有益效果：

1.本發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)對(duì)單一物理量的監(jiān)測，采用了多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，通過在工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置布置數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均采集粉塵溫度、粉塵流量和管道壓力等多種物理量，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行像素級(jí)的信息提取、融合和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)除塵設(shè)備區(qū)域及整體的監(jiān)測的運(yùn)行狀況的決策分析。

2.本發(fā)明能將分析得到的結(jié)果通過互聯(lián)網(wǎng)推送到智能終端，避免了傳統(tǒng)巡視檢修的人力資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

3.本發(fā)明在監(jiān)測的基礎(chǔ)上加入反饋控制環(huán)節(jié)，從而有效避免了因未能及時(shí)控制而導(dǎo)致的爆燃。

附圖說明

圖1顯示了本發(fā)明一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了本發(fā)明中嵌入式控制器的連接框圖。

其中有：1.數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)；2.嵌入式控制器；3.智能顯示終端；4.應(yīng)急除塵裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1和圖2所示，一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)1、嵌入式控制器2、智能顯示終端3和應(yīng)急除塵裝置4。

工業(yè)除塵設(shè)備包括收塵管道、集塵桶以及將收塵管道與集塵桶相連接的除塵輸送管道，其中，收塵管道與粉塵產(chǎn)生工位相連接。

粉塵產(chǎn)生工位優(yōu)選為打磨拋光工位。

在工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置各設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。

工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置包括粉塵產(chǎn)生工位與收塵管道的接口部位以及除塵輸送管道與集塵桶的接口部位。

當(dāng)除塵輸送管道具有拐點(diǎn)時(shí)，除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位也構(gòu)成工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置，因此，除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位也設(shè)置有所述數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)均包括溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，其中，溫度傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵溫度，流量傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵流量，壓力傳感器用于監(jiān)測對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的管道壓力。

應(yīng)急除塵裝置以及每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)中的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，均與嵌入式控制器相連接。

嵌入式控制器中內(nèi)置有無線收發(fā)模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊以及存儲(chǔ)單元。

嵌入式控制器的型號(hào)優(yōu)選為arm11。

時(shí)鐘模塊用于采集數(shù)據(jù)的時(shí)間同步，電源模塊用于供電，存儲(chǔ)單元用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

無線收發(fā)模塊采用zigbee技術(shù)單播模式無線發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而推送到智能顯示終端。

上述智能顯示終端優(yōu)選為智能手機(jī)、ipad或電腦等。智能顯示終端根據(jù)需要設(shè)置，該智能顯示終端分別與嵌入式控制器和應(yīng)急除塵裝置無線連接。

上述應(yīng)急除塵裝置優(yōu)選為防爆設(shè)備或通風(fēng)凈化設(shè)備等。

一種基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)除塵設(shè)備智能監(jiān)控方法，包括如下步驟。

步驟1，數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)布置：在工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置各布置一個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置包括粉塵產(chǎn)生工位與收塵管道的接口部位以及除塵輸送管道與集塵桶的接口部位。當(dāng)除塵輸送管道具有拐點(diǎn)時(shí)，除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位也構(gòu)成工業(yè)除塵設(shè)備的關(guān)鍵位置。

本發(fā)明中的數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)優(yōu)選布置為三個(gè)，也即在粉塵產(chǎn)生工位與收塵管道的接口部位、除塵輸送管道的拐點(diǎn)部位和除塵輸送管道與集塵桶的接口部位各布置一個(gè)。

在每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處的管道內(nèi)均分別布置溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器。

步驟2，粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)采集：布置在對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處的溫度傳感器、流量傳感器和壓力傳感器，分別對(duì)該數(shù)據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)處管道內(nèi)的粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集后的粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)均傳送給嵌入式控制器。

步驟3，數(shù)據(jù)處理：嵌入式控制器將接收到的所有粉塵溫度、粉塵流量以及管道壓力數(shù)據(jù)均經(jīng)過時(shí)間和位置匹配后，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合算法，將時(shí)間和位置匹配后的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行像素級(jí)的融合和分析，得到工業(yè)除塵設(shè)備每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的溫度、粉塵流量及管道壓力。

步驟4，工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)判定：嵌入式控制器將步驟3得到的工業(yè)除塵設(shè)備每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的溫度、粉塵流量及管道壓力，與每個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)定的粉塵溫度、設(shè)定粉塵流量和設(shè)定管道壓力，進(jìn)行比較并判定工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)是否安全。

上述設(shè)定粉塵溫度范圍優(yōu)選為30~180℃，設(shè)定管道壓力范圍優(yōu)選為0.005~0.15kn/m³，設(shè)定粉塵流量范圍優(yōu)選為≤60mg/m³。

只有當(dāng)工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵溫度、當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵流量以及當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)管道壓力均在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，方判定工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

也即當(dāng)工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵溫度、當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵流量以及當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)管道壓力滿足下式要求時(shí)，判定系統(tǒng)安全。

上式中，為當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵溫度，為當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)管道壓力，為當(dāng)前各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)粉塵流量。

否則，判定除塵設(shè)備異常。

步驟5，應(yīng)急處理：當(dāng)步驟4的判定結(jié)果為工業(yè)除塵設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)異常時(shí)，應(yīng)急除塵裝置啟動(dòng)，對(duì)工業(yè)除塵設(shè)備進(jìn)行應(yīng)急強(qiáng)制通風(fēng)除塵。

嵌入式控制器對(duì)工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)的判定結(jié)果，有如下兩種優(yōu)選處理方式：

1.直接根據(jù)判斷結(jié)果，自動(dòng)開啟應(yīng)急除塵裝置。

2.采用zigbee技術(shù)單播模式無線發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而推送到智能顯示終端，由維護(hù)人員根據(jù)智能顯示終端上顯示的工業(yè)除塵設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)的判定結(jié)果，能遠(yuǎn)程手動(dòng)控制應(yīng)急除塵裝置的開啟。

在智能顯示終端界面上，可以顯示工業(yè)除塵設(shè)備中各數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的溫度、流量以及壓力等數(shù)值以及實(shí)時(shí)變化曲線，并能進(jìn)行預(yù)警。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。