基于物联网的高精度高炉热负荷监测系统

发布时间：2021-08-05 18:57

　　针对传统高炉热负荷监测系统存在测量精度低、数据传输繁琐等弊端,设计了一种基于物联网的高精度高炉热负荷监测系统。系统利用Pt1000作为高炉水温监测传感器,选用比率电桥取代普通电桥作为Pt1000的采样电路,提高了系统采集的精度。利用短距离无线通讯实现高炉各个点水温监测数据的组网传输,采样4G模块将高炉各点的水温数据发送到服务器数据中心。实际试验结果表明,在有障碍物的情况下,节点与终端距离小于40 m时,通讯误码率为0%;系统对高炉水温测量的误差不超过±0.03℃,明显优于行业标准的±0.5℃,具有较高的应用价值。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(01)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系统测量示意图

基于物联网的高精度高炉热负荷监测系统硬件设计主要包括Pt1000温度采集传输装置硬件设计和汇集模块硬件设计[4]。Pt1000温度采集传输装置主要包括Pt1000采样电路、470 MHz短距离无线发射电路、单片机及其最小系统电路。汇集装置包括470 MHz短距离无线接收电路、4G传输电路等，系统硬件框图如图2所示。2.1 Pt1000温度采集电路

Pt1000温度采集电路是整个系统的核心，其采集的稳定性和准确性直接关系着系统的性能[5]。传统的Pt1000温度采集电路采用两线制接法，利用电桥平衡原理实现对温度数据的采集，硬件原理图如图3所示。其中Rref、R1、R2为已知精密电阻，Rt为Pt1000温度传感器。当在0℃时，此时Pt1000的阻值会使得电桥处于平衡状态，电桥输出ΔV=Vin+-Vin-=0 V。当温度变化时，Pt1000温度传感器的阻值就会发生变化，电桥的平衡状态就会被打破，此时电桥的输出电压ΔV不为0 V，通过检测ΔV与电桥单臂中的电流就能计算出此时Pt1000的电阻值Rt，由Pt1000的阻值与温度的对应关系就可以得到当前检测的温度。由此可知，传统的电桥采样电路结构简单，但误差较大。当将Pt1000温度传感器接入电路中时，其引入的接线电阻会造成测量误差，其次电桥的输出和A/D转换器的输出与Pt1000的阻值并非成标准线性关系，这也直接影响着系统的检测结果[6-7]。为了提高测量精度、减小接线电阻带来的误差，现对Pt1000采样电路进行优化，采用比率电桥来采集Pt1000的数据，优化后的硬件电路图如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]柳钢4号高炉侧壁温度升高与侵蚀状态分析[J]. 常治宇,张建良,宁晓钧,焦克新,莫朝兴,陈汝刚.  中国冶金. 2018(06)
[2]基于VB技术高炉冷却水温度监测系统的应用[J]. 吴志新,刘玉玲.  信息通信. 2015(07)
[3]基于电桥的高精度电阻测量系统的设计与实现[J]. 何乃龙,沙奕卓,行鸿彦.  电子测量技术. 2015(06)
[4]高炉冷却水温差检测系统的研究[J]. 张荣生,贾佳.  电子技术. 2014(05)
[5]高炉摄像头温度监测系统[J]. 赵海豹,李耀辉,马春芽.  电子测量技术. 2011(07)

硕士论文
[1]基于ARM的高炉冷却壁微小水温差高精度无线监测系统[D]. 王怀.安徽工业大学 2017
[2]基于WSN的高炉冷却水温差热负荷监测关键技术[D]. 甘立初.东南大学 2016
[3]基于工业物联网的高炉热负荷监测系统[D]. 欧阳强强.安徽工业大学 2016
[4]基于CC1110无线自组织传感网络系统的研究[D]. 杨鹏云.昆明理工大学 2010
[5]基于Zigbee的无线测温传感器网络[D]. 黄峰一.上海交通大学 2010



本文编号：3324286