一、研究背景
   冶煉廠的高爐煉鐵主要從鐵礦石中提取，其中大部分是氧化物。整個冶煉過程需要大量的熱量來完成還原反應，主要由熱風爐的熱風提供。熱風溫度一般在1000度以上，熱風閥適用于高爐熱風爐系統(tǒng)的熱風管，也適用于其他工業(yè)窯爐、加熱爐的熱風管，可切斷高溫空氣、氣體、煙氣，特別是在高爐煉鐵過程中。
   熱風閥可通過手動鏈傳動、液壓鏈傳動或電動鏈傳動。公稱壓力為0.25MPa（0.4MPa），適用溫度≤1200℃≤（1350℃），DN電動閥電機功率31250閥KW，工作溫度1350℃，這也就表明了熱風閥內部長期處于一個高溫狀態(tài)，雖然它可以短時間地承受高溫，但是長時間地承受高溫，對熱風閥的壽命是會有很嚴重的影響的。因此在生產實際過程中，必須對熱風閥進行冷卻，而一般情況下采用水冷卻，冷卻水壓力0.3MPa，耗水量0.056×DNT/h。冷卻系統(tǒng)對熱風閥的正常工作和使用壽命至關重要。
   本文提供了一套智能監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測冷卻水的溫度和壓力，并與實際工程經驗數據進行比較和分析，以提醒工程師進行相應的故障處理。
   2.整體設計方案
   設計系統(tǒng)的總體示意圖如圖1所示.1.顯示。整個系統(tǒng)有四個工作階段：數據采集、數據處理、數據上傳和上位機數據分析。因此，系統(tǒng)可分為四個部分：傳感器、監(jiān)控器、無線通信和分析儀。

圖1.1 系統(tǒng)總體示意圖

   1)數據采集
   由于我們通過監(jiān)測冷卻水來獲得熱風閥的工作狀態(tài)，我們需要研究冷卻水的溫度和壓力參數，這需要將溫度和壓力信號轉換為電壓信號或數字信號。
   數據采樣過程是調節(jié)、采樣和轉換傳感器傳輸的信號。根據工程的具體需要和傳感器的信息，調節(jié)電路主要是I/V轉換和濾波器由兩部分組成。由于我們的壓力傳感器選擇了模擬傳感器，最終通過處理器的模數轉換端口進入處理器進行信號處理。而溫度傳感器，因為我們選擇了數字傳感器，所以我們可以直接輸入到處理器的一般輸入輸出端口。
   監(jiān)控器主要實現功能：調節(jié)、采樣、報警、無線上傳數據和報警信號，液晶顯示當前溫度和壓力值，本地U每次采樣采樣的數據。
   報警功能包括以下三個方面：
   傳感器故障報警：傳感器輸出信號4~20mA當傳感器輸出低于或高于此值時，表示傳感器工作異?；騻鞲衅髋c監(jiān)測器之間的線路故障。此時，應報警，提示工作人員進行相關檢查、聲光報警并上傳至分析儀。
   單點越限報警：當一條路的采樣值超過初始化時設定的溫度或壓力范圍時，聲光報警并上傳至分析儀。
   變化率過快預警：當傳感器信號變化率過快但單點不超過標準時，表明系統(tǒng)可能即將出現故障，上傳分析儀提醒監(jiān)控人員注意，縮短采樣間隔。在實際實現部分，由于溫度和壓力變化率標準沒有調查和研究，該功能沒有實際實現，但該功能已被考慮在監(jiān)控程序設計部分，因為U盤子采用扇區(qū)讀寫的方式，所以監(jiān)控器RAM過去5分鐘的采樣數據存儲在每個傳感器中，足以實現短期數據分析。兩次采樣⊿P（或⊿T）除以⊿t近似表示變化率，并根據其趨勢進行預警。
   2)數據處理
   熱風閥監(jiān)控系統(tǒng)不僅需要收集數據、采樣信號，還需要處理數據。只有這樣，數據才能被識別并上傳到上位機。由于熱風閥監(jiān)控需要實時準確地處理大量數據，對數據處理模塊提出了較高的要求。與單片機相比，數字信號處理器（DSP）這方面的性能特別突出，斷口多，實時性好。因此，采用數據處理DSP實現監(jiān)控系統(tǒng)的數據處理功能。
   3)數據存儲
   這里提到的數據存儲主要是指下位機的數據存儲，可以通過U磁盤很容易將存儲的大量數據復制到上位機上，并定期總結熱風閥的工作狀態(tài)，為后續(xù)監(jiān)控提供參考比較。
   4)上傳數據
   熱風閥到DSP相對較近，監(jiān)控系統(tǒng)對實時性要求較高DSP處理器的輸入輸出端口也很多，所以我們使用并行數據傳輸，因為DSP我們使用無線傳輸模塊實現計算機之間的數據傳輸，并完成數據上傳，以便上位機的數據分析。
   5)上位機數據分析
   數據采集、處理和上傳后，需要上位機實現許多預定的監(jiān)控功能，主要是在上位機界面下實時監(jiān)控下位機上傳的數據，監(jiān)控熱風閥是否正常工作。
   綜上所述，我們可以制定監(jiān)控器設計的主要部分DSP數據采集、處理、上傳和分析功能是核心嵌入式系統(tǒng)。
   參考文獻
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