一种基于物联网技术的炼钢转炉炉壁表面测温装置的制作方法

1.本实用新型涉及测温设备技术领域，具体为一种基于物联网技术的炼钢转炉炉壁表面测温装置。


背景技术：

2.炼钢转炉按耐火材料分为酸性和碱性，按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹；转炉炼钢过程中会加入铁水、废钢材、造渣材料、溶剂、氧气、氮气、脱氧剂等。炼钢转炉在长期使用中会因为加入炉中的溶剂、氧气、氮气、脱氧剂和高温逐步烧穿炼钢转炉炉壁。一旦在炼钢过程中出现炉壁被烧穿破损就会发生转炉爆炸的严重事故，从而造成巨大的人员伤亡和财产损失。需要在转炉外壁布置多个高温测量装置，实时监测炉壁变薄后的温度异常变化，钢铁企业管理人员就可以提前预知转炉状态，排除安全隐患。
3.目前的炼钢转炉炉壁表面测温装置缺少隔热保护，使用寿命有限，经常需要维护和检查，也增加了工作人员人身安全风险。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种基于物联网技术的炼钢转炉炉壁表面测温装置，具有隔热保护，且使用寿命长，降低了维护和检查频率，减少了工作人员人身安全风险。
5.为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种基于物联网技术的炼钢转炉炉壁表面测温装置，包括隔热壳体、电路板和电池，所述电路板和电池安装与隔热壳体中，所述隔热壳体用于保护电路板和电池；
6.所述隔热壳体由外而内依次包括第一隔热层、第二隔热层、第三隔热层、第四隔热层和第五隔热层，第一隔热层为陶瓷纤维板，第二隔热层为纳米气凝胶一，所述第三隔热层为陶瓷，第四隔热层为纳米气凝胶二，第五隔热层为碳纤维防火布，所述碳纤维防火布包裹电路板和电池。
7.进一步的，在本实用新型中，所述电路板上设置有温度采集模块、数据处理转换模块和无线通信模块，所述温度采集模块与被监测设备保持接触，温度采集模块检测到的温度变量将转化成电信号，由数据处理转换模块处理并转化成数据，并通过无线通信模块上传。
8.进一步的，在本实用新型中，所述温度采集模块为接触式温度传感器，接触式温度传感器贯穿隔热壳体与被监测设备保持接触。
9.进一步的，在本实用新型中，无线通信模块为ble、wi-fi、zigbee、sub1g/lora、nb-iot、emtc通信模块其中的一种，数据处理转换模块为arm32位cpu芯片。
10.进一步的，在本实用新型中，所述无线通信模块通过lora和zigbee通讯协议实现低功耗的无线通信功能，其中lora运用sx1276芯片、zigbee运用cc1101芯片作为无线通信模块的硬件。
11.进一步的，在本实用新型中，还包括高增益天线，所述高增益天线设置于隔热壳体
内，所述碳纤维防火布包裹高增益天线。
12.有益效果，本技术的技术方案具备如下技术效果：
13.1、本实用新型采用高性能的隔热设计，具有使用寿命长的优点，降低了维护和检查频率，减少了工作人员人身安全风险，即采用陶瓷纤维板作为隔热外壳、定制陶瓷为隔热层、纳米气凝胶隔热层、碳纤维防火布隔热层作为隔热材料，可以有效隔绝炼钢转炉高温，而又不会阻碍无线信号的传播。
14.2、本实用新型具有无线通信传输功能，能够及时的将温度数据进行测量和上传，温度采集模块检测到的温度变量将转化成电信号，由数据处理转换模块处理并转化成数据，并通过无线通信模块上传。
15.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。
16.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
17.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
18.图1为本实用新型分解结构示意图。
19.图2为本实用新型的剖面结构示意图。
20.图3为本实用新型电路板的结构示意图。
21.图4为本实用新型使用状态示意图。
22.图中，各附图标记的含义如下：1、隔热壳体；2、电路板；3、电池；4、高增益天线；101、第一隔热层；102、第二隔热层；103、第三隔热层；104、第四隔热层；105、第五隔热层；201、无线通信模块；202、数据处理转换模块；203、温度采集模块。
具体实施方式
23.为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
24.一种基于物联网技术的炼钢转炉炉壁表面测温装置，包括隔热壳体1、电路板2和电池3，所述电路板2和电池3安装与隔热壳体1中，所述隔热壳体1用于保护电路板2和电池3；
25.所述隔热壳体1由外而内依次包括第一隔热层101、第二隔热层102、第三隔热层
103、第四隔热层104和第五隔热层105，第一隔热层101为陶瓷纤维板，第二隔热层102为纳米气凝胶一，所述第三隔热层103为陶瓷，第四隔热层104为纳米气凝胶二，第五隔热层105为碳纤维防火布，所述碳纤维防火布包裹电路板2和电池3。
26.本实施例中，所述电路板2上设置有温度采集模块203、数据处理转换模块202和无线通信模块201，所述温度采集模块203与被监测设备保持接触，温度采集模块203检测到的温度变量将转化成电信号，由数据处理转换模块202处理并转化成数据，并通过无线通信模块201上传。
27.进一步的，所述温度采集模块203为接触式温度传感器，接触式温度传感器贯穿隔热壳体1与被监测设备保持接触。接触式温度传感器采用热电阻温湿度传感器，工作于-40℃～280℃的环境，采集温度范围为0℃-400℃，显示精度0.1℃，综合精度0.3℃。
28.进一步的，无线通信模块201为ble、wi-fi、zigbee、sub1g/lora、nb-iot、emtc通信模块其中的一种，本实施例中，优选为zigbee和lora，通过lora和zigbee通讯协议实现低功耗的无线通信功能。其中lora运用sx1276芯片、zigbee运用cc1101芯片作为无线通信模块201的硬件，数据处理转换模块202为arm 32位cpu芯片，空速统一为2.4k，数据长度为8字节，采用主动上报的方式与基站间进行通讯。传统低功耗通讯装置在发送心跳帧时仅发送一个数据，并且为了降低能耗甚至不开启检测单元。在空速和数据长度以及发送距离上取最优解，发送-接收一次心跳帧8字节数据仅需40ms，并且发送的心跳帧数据包括了电池3电压、装置状态、信号质量数据信息。在压缩了数据长度的基础上，增加了帧头校验 数据长度校验 校验和的校验方式，对数据的可靠性进行了有效的保障，同时可以实现装置远程唤醒，离线报警等功能。
29.进一步的，在本实施例中，还包括高增益天线4，所述高增益天线4设置于隔热壳体1内，所述碳纤维防火布包裹高增益天线4。
30.本实施例中的表面测温装置发出信号后由iot网关接收信号并接入监控系统平台。iot网关支持2.4g无线通讯、zigbee、lora无线接入功能。支持汇聚模式，单个iot网关最大支持254个数据采集模块接入。iot网关通过高增益天线4将无线信号覆盖到设备分布区域。使得现场孤立的设备和传感器具备无线网络接入能力；iot网关同时支持通过rs485、rj45、can总线协议，可通过该协议接入监控系统平台服务器中，将各高温测量装置的数据信息传送监控系统平台，实现监控与管理。
31.在使用时，将炼钢转炉炉壁表面测温装置与被测设备表面良好接触，采用温度传感器，装置以8s为一个检测周期，每8秒自动唤醒采集一次温度数据，采集时长107ms，期间最大功耗1ma，而后每次采集的温度会和上一次的采集结果进行对比，当大于或者小于上次采集结果1摄氏度时，进入休眠，休眠电流0.8ua，如果温度在40分钟内无变化，将进行强制上传数据信息。温度信息上传到iot网关平台并上发送到监控系统平台。本装置能够工作在全球免费的410mhz-450mhz无线频率频段，在开阔地域zigbee模块的通讯距离大于500m；lora的通讯距离大于2000m。本发明还可以通过zigbee和lora协议实现中继功能并以此实现长距离通讯。
32.本发明因为采用无线通信技术实现与监控系统的通讯，控制电路不需要通过外部接线的方式与其它设备相连接，因此无需考虑浪涌保护问题和接口防护问题。
33.本发明具备信号强度上报功能，通过上报信号强度可以判断当前装置安装位置是
否合适、可以判定装置周围是否存在干扰源以及干扰源强度大小、信号强度的分布情况可以确定iot网关的安装位置是否合适。
34.本发明具备较强的抗干扰性，装置采用多频段设置方式实现抗干扰功能。传统无线通讯设备常采用切换信道加大发生增益来实现抗干扰功能，但是一般干扰源的频率十分宽泛，信号在低频时只能进行100k-200k的切换，对宽信源干扰效果不佳。本发明具备410mhz-450mhz的工作频段，即使按照1mhz的间隔进行布设也具有40条通讯通道，即可以避免本装置信号被干扰，也避免了干扰到其它设备。
35.本实用新型采用高性能的隔热设计，具有使用寿命长的优点，降低了维护和检查频率，减少了工作人员人身安全风险，即采用陶瓷纤维板作为隔热外壳、定制陶瓷为隔热层、纳米气凝胶隔热层、碳纤维防火布隔热层作为隔热材料，可以有效隔绝炼钢转炉高温，而又不会阻碍无线信号的传播。
36.本实用新型具有无线通信传输功能，能够及时的将温度数据进行测量和上传，温度采集模块203检测到的温度变量将转化成电信号，由数据处理转换模块202处理并转化成数据，并通过无线通信模块201上传。
37.虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。