一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统技术方案

一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统，设有基站节点、路由节点和终端节点组成的传感器监测网络以及本地监测中心和远程监测中心，路由节点分布在终端节点与基站节点之间，传感器监测网络采用无线带状多跳拓扑结构。终端节点和路由节点均设有温度、湿度、酸性气体、振动、沉降和倾斜传感器的传感器模块，终端节点还设有高温水分传感器。基站节点、路由节点及终端节点均设有无线微处理器无线通信模块及外部接口，本地监测中心包括上位机及数据库服务器，基站节点与上位机之间采用串口或现场总线的方式通信，远程监测中心包括Web服务器和数据库服务器，提供远程监测及参数控制，实现了火电厂高温水分监测的网络化、智能化。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线传感器网络监测
，特别涉及一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，电力需求持续增加。截至2010年底，全国电力装机容量已达9.62亿千瓦，居世界第二位，其中火电为7.07亿千瓦，占全国总装机容量的73%，火电发电量约占全部发电量的80%以上，消耗燃煤16亿吨。以燃煤为基础的火电厂所产生的烟气、烟尘等污染物是大气污染的重要来源。为了控制火电厂对环境的污染，国家先后出台了一系列政策法规,下达多项扶植政策鼓励电力环保产业的发展。GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》要求1997年I月I日起环境影响报告书待审查批准的新、扩、改建火电厂必须在烟囱或烟道上安装固定的烟气排放连续监测系统(ContinuousEmissionMonitoring System,CEMS)以准确地监测污染物的排放总量、排放状况，控制和掌握烟气净化装置(除尘器、脱硫设备)的工作和运行情况。2005年5月10日，国家发改委发布《关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见》，国家继续支持一批烟气脱硫关键技术与设备本土化示范项目，提高烟气脱硫项目工艺技术装备水平和设备本土化水平率，烟气脱硫行业在此背景下快速发展，烟气脱硫的快速发展对相关检测技术和远程监控技术提出了迫切需求。固定污染源烟气连续监测系统(CEMS)包括颗粒物(烟尘)监测系统、气态污染物(S02、NOx等)监测系统、烟气参数监测系统及数据采集处理系统，其中，烟气参数监测系统主要包括:烟气温度、流量、压力、水分含量以及含氧量等参数的监测。测量烟气中水分含量的目的是要计算出标准状态下的干烟气流量，从而准确计算烟气污染物排放总量。高温烟气水分监测设备通常体积庞大，要求工作环境条件良好，现行采用工作人员携带设备对烟气进行抽检，而高温烟气通常处于几十米或者更高的烟道或烟 处，工作环境恶劣，工人检测工作量大、繁琐而不安全，且传统的集中式检测设备只能检测单点。采用有线(如现场总线)的方式使自动实现检测信息的收集成为了可能，但在烟道外布线时，受高温烟气监测处高温、腐蚀、雷击等恶劣环境的影响可能导致现场总线工作不稳定或出现故障，使该支路上的连接监测系统无法顺利运行。
技术实现思路
:本技术的目的在于提供一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统，将无线传感器网络应用于火电厂高温水分的在线监测，自动、连续、可靠的监测高温烟气水分含量和烟道、烟囱周围的温度、湿度、酸性气体以及烟道、烟囱的倾斜、振动、沉降状态，工作人员通过互联网可以远程查看各个火电厂的监测数据及控制传感器网络的运行参数，实现了火电厂高温水分监测的网络化、智能化。本技术采用如下技术方案:一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统，其特征在于:设有基站节点、路由节点和终端节点组成的无线带状拓扑结构传感器监测网络以及本地监测中心和远程监测中心，其中:基站节点包括无线微处理器、无线通信模块、电源模块和外部接口，外部接口包含串口和现场总线接口，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给基站节点供电；终端节点共设有3个，设置在烟道及烟囱上，分别位于烟道中的脱硫脱硝设备之前、脱硫脱硝设备之后以及烟 排口处，每个终端节点均包括无线微处理器、无线通信模块、含有温度、湿度、酸性气体、振动、沉降和倾斜传感器的传感器模块、电源模块和外部接口，外部接口包括串口及传感器扩展接口，传感器模块中各传感器的输出连接无线微处理器，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给终端节点供电；每个终端节点处还设有高温水分传感器，高温水分传感器通过串口与终端节点双向连接但两者之间通信隔离，外部直流电源给高温水分传感器直接供电，通过电源隔离给电源模块供电；路由节点呈带状分布在终端节点与基站节点之间，其中，烟囱排口处终端节点和脱硫脱硝设备后的终端节点之间沿着烟道呈带状分布路由节点，基站节点和脱硫脱硝设备前的终端节点之间也呈带状分布着路由节点，每个路由节点包括无线微处理器、无线通信模块、含有温度、湿度、酸性气体、振动、沉降和倾斜传感器的传感器模块、电源模块和外部接口，外部接口包括串口及传感器扩展接口，传感器模块中各传感器的输出连接无线微处理器，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给路由节点供电；本地监测中心包括上位机及数据库服务器，数据库服务器用于存储传感器监测网络采集的数据以及对传感器监测网络的控制信息，基站节点与上位机之间采用串口或现场总线的方式通信；远程监测中心包括Web服务器和数据库服务器，数据库服务器存储包括用户信息、火电厂信息、新闻和文档信息，通过网络实现远程监测以及对传感器监测网络的远程参数调控。本技术的显著优点和有益效果:(I)利用传感器网络分布式、自组织的特点，只需要分布放置有限个传感器节点而无需电缆连接，降低了对电缆的要求，单个或少量传感器节点的失效不会影响系统的数据传输，可以保证烟气排放在线监测的连续性、可靠性和智能化。除了火电厂内的监测中心需要在线监测烟气污染物排放，相关部门也需要对各火电厂的烟气排放进行在线监测。将无线传感器网络与远程监测相结合可以满足对烟气排放远程监控技术提出的需求。(2)通过无线传感器网络监测火电厂的高温烟气水分，改变当前人工监测中单点监测、操作不安全的现状；改善了现场总线受环境影响出现的不稳定或故障的现象，用无线代替有线降低了监测方式中对电缆的要求，单个或少量传感器节点的失效不会影响系统的数据传输，可以保证烟气排放在线监测的连续性、可靠性和智能化。(3)除了监测高温水分，系统还可以监测烟道、烟囱周围的温度、湿度、酸性气体含量基于烟道、烟 的倾斜、振动、倾斜状态，工作人员可以根据需求选择监测的传感量，提高了系统的可扩展性。(4)将无线传感器网络与B/S结构结合用于高温水分监测，工作人员可以通过登录网络浏览器网页监测各火电厂高温烟气水分含量以及烟道、烟囱周围的环境参数和烟道、烟囱的状态参数，各传感量的测量结果可以通过图表的方式显示，也可以采用不同颜色对不同监测点的不同监测结果区别显示，增加了显示友好度。另外，相关部门可以直接在网页上发布最新消息和警告信息。附图说明图1是本技术系统的结构图；图2是本技术系统的无线带状拓扑结构传感器监测网络结构图；图3是本技术系统的基站节点结构框图；图4是本技术系统的终端节点结构框图；图5是本技术系统的路由节点结构框图；图6是本技术系统的传感器网络监测流程图；图7是本技术系统的远程监测流程图；图8是本技术系统的远程控制传感器网络参数流程图。具体实施方式如图1，本技术系统包括以下几个部分:基站节点6、路由节点5和置于烟道及烟囱2上的终端节点4组成的传感器监测网络1、本地监测中心7和远程监测中心10、客户终端13。传感器监测网络I采用图2所示的无线带状拓扑结构。烟道及烟囱2上设置三个高温水分监测点，其中位于脱硫脱硝设备3之前的监测点用于监测脱硫脱硝前烟气中的高温水分含量，位于脱硫脱硝设备3之后的监测点用于监测脱硫脱硝之后烟气中的高温水分含量，位于烟囱排口处的监测点用于监测排放的烟气中的高温水分含量。在高温水分监测点处分别设置终端节点4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电厂高温水分无线传感器网络监测系统，其特征在于：设有基站节点、路由节点和终端节点组成的无线带状拓扑结构传感器监测网络以及本地监测中心和远程监测中心，其中：基站节点包括无线微处理器、无线通信模块、电源模块和外部接口，外部接口包含串口和现场总线接口，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给基站节点供电；终端节点共设有3个，设置在烟道及烟囱上，分别位于烟道中的脱硫脱硝设备之前、脱硫脱硝设备之后以及烟囱排口处，每个终端节点均包括无线微处理器、无线通信模块、含有温度、湿度、酸性气体、振动、沉降和倾斜传感器的传感器模块、电源模块和外部接口，外部接口包括串口及传感器扩展接口，传感器模块中各传感器的输出连接无线微处理器，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给终端节点供电；每个终端节点处还设有高温水分传感器，高温水分传感器通过串口与终端节点双向连接但两者之间通信隔离，外部直流电源给高温水分传感器直接供电，通过电源隔离给电源模块供电；路由节点呈带状分布在终端节点与基站节点之间，其中，烟囱排口处终端节点和脱硫脱硝设备后的终端节点之间沿着烟道呈带状分布路由节点，基站节点和脱硫脱硝设备前的终端节点之间也呈带状分布着路由节点，每个路由节点包括无线微处理器、无线通信模块、含有温度、湿度、酸性气体、振动、沉降和倾斜传感器的传感器模块、电源模块和外部接口，外部接口包括串口及传感器扩展接口，传感器模块中各传感器的输出连接无线微处理器，无线微处理器分别与无线通信模块及外部接口双向连接，电源模块给路由节点供电；本地监测中心包括上位机及数据库服务器，数据库服务器用于存储传感器监测网络采集的数据以及对传感器监测网络的控制信息，基站节点与上位机之间采用串口或现场总线的方式通信；远程监测中心包括Web服务器和数据库服务器，数据库服务器存储包括用户信息、火电厂信息、新闻和文档信息，通过网络实现远程监测以及对传感器监测网络的远程参数调控。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建清，杜莉，刘德允，吴剑锋，毛志鹏，徐高志，李小敏，陈清，陈莹，
申请(专利权)人：东南大学，南京埃森环境技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：