一种监测加氢空冷器泄漏的装置和方法
【专利摘要】本发明提供一种监测加氢空冷器泄漏的装置和方法，属于空冷器监测装置领域，包括气体变送器，超声波变送器，Zigbee协调器，控制模块和无线通信模块，所述用于采集可燃气体浓度的气体变送器，采集超声波泄漏信号的超声波变送器分别将信号发送给Zigbee协调器，Zigbee协调器通过串口连接控制模块，所述控制模块通过串口连接无线通信模块，所述气体变送器由催化燃烧式可燃气体传感器与Zigbee终端的AD模拟输入的引脚连接构成。本发明通过气体变送器，超声波变送器，Zigbee协调器，控制模块和无线通信模块连接配合完成监测操作。本发明具有操作简单，低能高效的特点。
【专利说明】
一种监测加氢空冷器泄漏的装置和方法
技术领域
[0001]本发明属于空冷器监测装置领域，特别涉及一种监测加氢空冷器泄漏的装置。
【背景技术】
[0002]空气冷却器(简称空冷器)是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，也称“空气冷却式换热器”，具有节能省电的特点。加氢空冷器也称“加氢裂化高压空冷器”，属于特种设备，具有高温，高压和临氢系统的特点(参见郭建华《加氢裂化高压空冷器国产化进程简述》)，但其具有可燃气体泄露的危险，泄露的可燃气体可腐蚀设备，甚至引发爆炸事故。
【发明内容】
[0003]本发明在于提供一种监测加氢空冷器泄漏的装置，包括气体变送器，超声波变送器，Zigbee协调器，控制模块和无线通信模块，所述气体变送器位于加氢空冷器上表面的四个角，所述超声波变送器设置于加氢空冷器上表面的两侧，用于采集的超声波泄漏信号的最大幅值，所述气体变送器，超声波变送器分别将信号发送给Zigbee协调器，Zigbee协调器通过串口连接控制模块，所述控制模块通过串口连接无线通信模块，所述气体变送器由催化燃烧式可燃气体传感器与Zigbee终端的AD模拟输入的引脚连接构成。
[0004]为了可以接受传感器一侧180度范围内传来的超声波信号，所述超声波变送器设置有接收角度为90度接收范围5m，中心频率为40KHZ的超声波探头，在接收部分采用双探头接收，双探头呈90度安装，所述超声波变送器设置于加氢空冷器上表面的两侧，为了全方位检测可燃气体，所述气体变送器位于加氢空冷器上表面的四个角。
[0005]为了使超声波探头接收到超声波信号，经过模拟滤波和数字滤波，滤除干扰的超声波信号，经FFT变换得到各个频点的信号能量，扫描40KHZ左右频率范围，取最大的泄漏信号的幅值，所述超声波变送器内设置有模拟滤波电路和数字滤波电路。
[0006]为了以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。缩短运行转换时间，确保了低能源消耗。所述Zigbee终端采用CC2530芯片，控制模块为ARMl I核心控制模块。
[0007]为了将有ARMll核心控制模块接收到的信号传送至用户手机，无线通信模块为SIM900A手机模块。
[0008]为了使用户通过太网控制器访问控制模块，获得信息。所述控制模块还连接有以太网控制器。
[0009]本发明还在于提供一种监测加氢空冷器泄漏的方法，包括以下步骤:
(1)将所述四个气体变送器安装于加氢空冷器上表面的四个角，将所述两个超声波变送器安装于加氢空冷器上表面的两侧，开启如权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置；
(2)四个气体变送器通过2.4GHZ无线发射和Zigbee协调器进行通讯，气体变送器将可燃气体的浓度值发送给Zigbee协调器;同时， 两个超声波变送器采用两个探头接收传感器一侧180度范围内传来的超声波信号。超声波变送器通过模拟滤波电路和数字滤波电路，滤除干扰的超声波信号，经FFT变换得到各个频点的信号能量，扫描40KHZ左右频率范围，取最大的泄漏信号的幅值，无线发送给Zigbee协调器；
(3)Zigbee协调器通过串口将来自于四个气体变送器的浓度值发送给控制模块，在控制模块的程序中编写处理气体浓度值的算法，并设置一级报警值为10%LEL和二级报警值25%LEL，若发现可燃气体的浓度值高于报警值时，控制模块通过串口控制无线通信模块发送信号；
同时，Zigbee协调器将来自于两个气体变送器的幅值传输给控制模块，在控制模块的程序中设置报警值，如发现泄漏信号的超声波的幅值异常时，控制模块通过串口控制无线通信模块发送信号。
[0010](4)无线通信模块收到上述信号后，发送报警短信给预先设定手机号码的手机。
[0011]为了使用户通过太网控制器访问控制模块，获得信息，还可通过太网控制器访问控制模块，获取控制模块中的异常信息:即控制模块中接收的可燃气体的浓度值和超声波的幅值。
[0012]本发明利用气体变送器采集可燃气体浓度信号，利用超声波变送器采集，依次传送到Zigbee协调器、控制模块至无线通信模块，同时经过一系列信号处理，使得泄露的可燃气体信号和超声波信号得以检测，便与用户做好防范工作。具有操作简单，低能高效的特点。
【附图说明】
[0013]图1为监测加氢空冷器泄漏的装置的气体变送器和超声波变送器的位置结构示意图。
[0014]图2为监测加氢空冷器泄漏的装置中超声波变送器的超声波探头位置结构示意图。
[0015]图3为监测加氢空冷器泄漏的装置中的超声波变送器中模拟滤波电路和数字滤波电路的结构示意图。
[0016]图4为监测加氢空冷器泄漏的装置的结构原理框图。
[0017]标号说明
气体变送器I，超声波变送器2，加氢空冷器100，超声波探头4。
【具体实施方式】
实施例
[0018]一种监测加氢空冷器泄漏的装置，包括气体变送器1，超声波变送器2，Zigbee协调器，控制模块和无线通信模块，用于采集的超声波泄漏信号的最大幅值，气体变送器I，超声波变送器2分别将信号发送给Zigbee协调器，Zigbee协调器通过串口连接控制模块(优选ARMll核心控制模块)，控制模块通过串口连接无线通信模块(优选Sni900A手机模块);所述气体变送器I由催化燃烧式可燃气体传感器与Zigbee终端的AD( Zigbee终端优选CC2530芯片)模拟输入的引脚连接构成。超声波变送器2设置有接收角度为90度接收范围5m，中心频率为40KHZ的超声波探头4，在接收部分采用双探头(两个超声波探头4)接收，双探头呈90度安装。超声波变送器2内设置有模拟滤波电路和数字滤波电路。控制模块还连接有以太网控制器。
[0019]
一种监测加氢空冷器泄漏的方法:
四个气体变送器I安装于加氢空冷器100上表面的四个角，将所述两个超声波变送器2安装于加氢空冷器100上表面的两侧，开启监测加氢空冷器泄漏的装置。
[0020]气体变送器I具有气体采集功能，气体变送器I由催化燃烧式可燃气体传感器与Zigbee终端的AD模拟输入的引脚相连构成(Zigbee终端可采用CC2530芯片)。
[0021]气体变送器I通过2.4GHZ无线发射和Zigbee协调器进行通讯，气体变送器I会将可燃气体的浓度值发送给协调器，协调器通过串口将浓度值发送给控制模块(如ARMll核心控制模块)，在ARMll核心控制模块的程序中编写处理气体浓度值的算法并设置一级报警值为10%LEL，和二级报警值25%LEL，当发现可燃气体的浓度值高于报警值时，ARMll核心控制模块会通过串口控制(如S頂900A手机模块XS頂900A手机模块发送相应的报警短信给预先设定手机号码的手机。另外用户也可以通过以太网控制器访问ARMll核心控制模块。
[0022]超声波变送器2采用接收角度90度，接收范围5m，中心频率为40KHZ的超声波探头4接收超声波泄漏信号采用两个探头接收，两个超声波探头4呈90度安装，这样可以接受传感器一侧180度范围内传来的超声波信号。(如图2所示)，超声波变送器2内设置有模拟滤波电路和数字滤波电路，超声波探头接收到超声波信号，经过模拟滤波和数字滤波，滤除干扰的超声波信号，经FFT变换得到各个频点的信号能量，扫描40KHZ左右频率范围，取最大的泄漏信号的幅值。(如图3所示)
超声波探头4经滤波电路后和Zigbee终端相连，Zigbee终端将采集的超声波泄漏信号的最大幅值，无线发射给Zigbee协调器，Zigbee协调器将幅值传输给ARMl I核心控制模块。同样在ARMll核心控制模块的程序中设置报警值，当发现泄漏信号的超声波的幅值异常时，ARMl I核心控制模块会通过串口控制SM900A发送相应的报警短信给预先设定手机号码的手机，另外用户也可以通过以太网控制器访问ARMll核心控制模块。
[0023]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【主权项】
1.一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:包括气体变送器，超声波变送器，Zigbee协调器，控制模块和无线通信模块，用于采集的超声波泄漏信号的最大幅值，所述气体变送器，超声波变送器分别将信号发送给Zigbee协调器，Zigbee协调器通过串口连接控制模块，所述控制模块通过串口连接无线通信模块;所述气体变送器由催化燃烧式可燃气体传感器与Zigbee终端的AD模拟输入的引脚连接构成。2.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:所述超声波变送器设置有接收角度为90度接收范围5m，中心频率为40KHZ的超声波探头，在接收部分采用双探头接收，双探头呈90度安装。3.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:所述超声波变送器内设置有模拟滤波电路和数字滤波电路。4.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:所述Zigbee终端采用CC2530芯片。5.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:控制模块为ARMl I核心控制模块。6.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:无线通信模块为SIM900A手机模块。7.根据权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置，其特征在于:所述控制模块还连接有以太网控制器。8.一种监测加氢空冷器泄漏的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将所述四个气体变送器安装于加氢空冷器上表面的四个角，将所述两个超声波变送器安装于加氢空冷器上表面的两侧，开启如权利要求1所述的一种监测加氢空冷器泄漏的装置； (2)四个气体变送器通过2.4GHZ无线发射和Zigbee协调器进行通讯，气体变送器将可燃气体的浓度值发送给Zigbee协调器;同时， 两个超声波变送器采用两个探头接收传感器一侧180度范围内传来的超声波信号； 超声波变送器通过模拟滤波电路和数字滤波电路，滤除干扰的超声波信号，经FFT变换得到各个频点的信号能量，扫描40KHZ左右频率范围，取最大的泄漏信号的幅值，无线发送给Zigbee协调器； (3)Zigbee协调器通过串口将来自于四个气体变送器的浓度值发送给控制模块，在控制模块的程序中编写处理气体浓度值的算法，并设置一级报警值为10%LEL和二级报警值25%LEL，若发现可燃气体的浓度值高于报警值时，控制模块通过串口控制无线通信模块发送信号； 同时，Zigbee协调器将来自于两个气体变送器的幅值传输给控制模块，在控制模块的程序中设置报警值，如发现泄漏信号的超声波的幅值异常时，控制模块通过串口控制无线通信模块发送信号； (4)无线通信模块收到上述信号后，发送报警短信给预先设定手机号码的手机。9.根据权利要求8所述的一种监测加氢空冷器泄漏的方法，其特征在于:还可通过太网控制器访问控制模块，获取控制模块中的异常信息:可燃气体的浓度值和超声波的幅值。
【文档编号】G08C17/02GK105841893SQ201610170837
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】张建新, 赫海洋, 偶国富, 金浩哲
【申请人】浙江理工大学