基于声表面波技术的燃气热风机组温度监测系统的制作方法

1.本发明涉及燃气热风机组监测技术领域，尤其涉及一种基于声表面波技术的燃气热风机组温度监测系统。


背景技术：

2.我国幅员辽阔，铁路纵横南北，在北方的冬天，列车车辆检修时，需要用热风机组进行除冰。燃气热风机组的局部温度超过200℃，其附属物着火燃烧的风险极大，对燃气热风机组进行实时温度监测是保障设备可靠运行的必要措施。
3.燃气热风机组采用天然气作为燃料，设备工作场所有严格的防爆要求，一切有源温度监测设备均无法使用，而铂电阻等常规无源有线的测温方式，由于布线困难，需要打孔安装，破坏设备结构，带来燃气泄露的风险。
4.目前燃气热风机组通常采用人工巡检，但人工巡检不仅效率低下，而且在深夜人员困乏情况下，容易发生漏检错检情况，酿成事故，每年都有多起燃气机组因过热导致的火灾发生，造成巨大财产损失。
5.因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于声表面波技术的燃气热风机组温度监测系统，能很好地解决相关问题，对燃气热风机组提供实时温度监测、对超过安全阈值的设备发出声报警，提醒值班人员及时处理。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是常规有源温度监测产品无法长期耐受200℃高温、无法在有天然气工况下的工作的问题以及常规无源有线的测温方式，由于布线困难，需要打孔安装，破坏设备结构，带来燃气泄露的风险的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种基于声表面波技术的燃气热风机组温度监测系统，包括温度采集器、采集器天线、声表面波温度传感器、数据处理终端、声光报警器，所述声表面波温度传感器包括面积不低于80mm
×
80mm的金属底板，所述声表面波温度传感器通过耐高温胶将所述金属底板粘结在燃气热风机组的温度监测点位上，通过无线方式通信连接至所述采集器天线，所述采集器天线通过有线方式与所述温度采集器连接，所述温度采集器通过有线或无线方式数据连接至所述数据处理终端，所述数据处理终端通过有线方式连接至所述声光报警器。
8.进一步地，所述采集器天线通过f86系列射频线与所述温度采集器连接。
9.进一步地，所述温度采集器安装于防爆盒内。
10.进一步地，所述燃气热风机组的数量为一台或多台，每台燃气热风机组配置1台温度采集器、1副采集器天线，3～6个声表面波温度传感器。
11.进一步地，所述声表面波温度传感器粘结在每台燃气热风机组的进风口、出风口、燃烧室和电控箱中的一处或多处。
12.进一步地，所述采集器天线采用平板天线、柱状天线和八木天线中的一种或多种，
固定安装在相应的燃气热风机组上方，所述采集器天线的波束角大于90
°
。
13.进一步地，所述温度采集器包括收发开关电路、射频发射电路、射频接收电路、控制处理模块、第一485接口模块和电源模块，所述射频发射电路、射频接收电路通过所述收发开关电路连接至所述采集器天线，所述射频发射电路、射频接收电路通过所述控制处理模块与所述第一485接口模块相连接，所述第一485接口模块与所述数据处理终端相连接。
14.进一步地，所述声表面波温度传感器还包括天线外罩、弹簧天线、印制板、声表面波感温芯片，所述印制板安装在所述金属底板上，所述声表面波感温芯片、弹簧天线安装在所述印制板上，所述天线外罩安装在所述弹簧天线外部，并固定在所述金属底板上。
15.进一步地，所述耐高温胶采用世林公司的sl8081耐高温胶。
16.进一步地，所述声光报警器包括第二485接口模块、控制模块、音频模块、光学模块，所述音频模块、光学模块通过所述控制模块与所述第二485接口模块相连接，所述第二485接口模块与所述数据处理终端相连接。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：
18.1、和传统有源温度监测技术相比，可以实现在有可燃气体工况下的温度监测；
19.2、和传统感温线式相比，不需要复杂的布线和施工，传感器不容易损坏；
20.3、和常规声表面波温度传感器相比，本发明加大传感器金属底板，提高了数据稳定性；
21.4、和人工巡检相比，解决了效率低下，容易疲劳，漏检错检的问题；
22.5、可以节省值班人员，减轻企业负担。
23.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
24.图1是本发明的一个较佳实施例的系统框图；
25.图2是本发明的一个较佳实施例的温度采集器的原理框图；
26.图3是本发明的一个较佳实施例的声表面波温度传感器的原理框图；
27.图4是本发明的一个较佳实施例的数据处理终端的原理框图；
28.图5是本发明的一个较佳实施例的声光报警器的原理框图。
29.其中，1-温度采集器，2-采集器天线，3-声表面波温度传感器，4-数据处理终端，5-声光报警器，11-收发开关电路，12-射频发射电路，13-射频接收电路，14-控制处理模块，15-第一485接口模块，16-电源模块，31-天线外罩，32-弹簧天线，33-印制板，34-声表面波感温芯片，35-金属底板，41-计算设备，42-显示器，51-第二485接口模块，52-控制模块，53-音频模块，54-光学模块。
具体实施方式
30.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
31.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以
相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
32.实施例
33.如图1所示，本实施例提供了一种基于声表面波(surface acoustic wave,saw)技术的燃气热风机组温度监测系统，包括温度采集器1、采集器天线2、声表面波温度传感器3、数据处理终端4、声光报警器5。
34.温度采集器1、采集器天线2、声表面波温度传感器3的数量根据监测对象数量而定，一般一台燃气热风机组配置1台温度采集器1、1副采集器天线1，3～6个声表面波温度传感器3。图1中示出了n台燃气热风机组的温度监测系统。
35.声表面波温度传感器3可以安装在燃气热风机组的进风口、出风口、燃烧室和电控箱，直接监测这4个功能最重要、发热最集中、风险最高的部位。
36.在另一些实施例中，单台燃气热风机组安装的声表面波温度传感器3的数量选取，在现有4个监测点位的基础上，可以增加或调整，这种改变，只是监测点位的简单变化，不影响本发明的实质。
37.温度采集器1通过有线方式与采集器天线2相连，线缆优选f86系列射频线；温度采集器1可以安装于防爆盒内；采集器天线2与声表面波温度传感器3采用无线方式进行通信。
38.采集器天线2可以采用平板天线，通过安装支架固定在燃气热风机组上方。
39.采集器天线2的波束角大于90
°
，可以最少同时覆盖4个声表面波温度传感器3。
40.在另一些实施例中，采集器天线2也可以采用其他种类的天线，比如柱状天线、八木天线等，这只是简单的天线式样更改，不影响本发明的实质。
41.温度采集器1通过有线方式将数据传输到数据处理终端4，数据处理终端4对数据进行分析处理后，判断热风机组是否温度过高，如果温度过高，则驱动声光报警器5报警。
42.在另一些实施例中，温度采集器1也可以通过无线通讯方式将数据传输到数据处理终端4，这只是简单的数据传输方式改变，不影响本发明的实质。
43.数据处理终端4通过轮询方式收集安装在现场的所有温度采集器1监测到的温度数据。
44.如图2所示，温度采集器1包含收发开关电路11、射频发射电路12、射频接收电路13、控制处理模块14、第一485接口模块15和电源模块16。
45.温度采集器1的射频发射电路12产生温度查询信号，该信号通过采集器天线2发射至声表面波温度传感器3，声表面波温度传感器3接收到查询信号后，自动产生一个携带有温度信息的回波信号，该回波信号经采集器天线2传回至温度采集器1，温度采集器1的射频接收电路13(下变频模块)将回波信号下变频至中频信号，送控制处理模块14，解析出温度信息，并通过第一485接口模块15将温度信息送至数据处理终端4进行处理。
46.温度采集器1内部控制处理模块14设有超温报警逻辑判断，当监测到的温度数据超过预设温度门限时，主动向数据处理终端4上传报警信息。
47.如图3所示，声表面波温度传感器3包含天线外罩31、弹簧天线32、印制板33、声表面波感温芯片34、金属底板35。
48.天线外罩31采用聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,pps)工程塑料。pps不仅有着优良的热稳定性能，同时还具备耐酸碱和化学试剂的特性，适合燃气机组的工况。
49.声表面波温度传感器3使用的声表面波感温芯片34内部不含任何硅基电路，不需要任何形式的供电。
50.声表面波温度传感器3，通过耐高温胶粘接在热风机组发热点上，避免传统安装方式需要开孔、改变机组原有结构带来的燃气泄露风险。
51.耐高温胶优选采用世林公司的sl8081耐高温胶，该胶具有良好的耐有机溶剂、汽油、喷气燃料、石油基与合成液压油和润滑油、氟利昂、天然气、高温燃气、氢、氧、氨与二氧化碳等介质，耐压力高、涂布性好、不燃与拆卸方便等，工作温度-100℃～ 1200℃，短时达 1300℃，非常适合燃气机组的工况。
52.在另一些实施例中，耐高温胶也可以采用其他公司其他品牌的耐高温胶，这只是具体产品具体品牌的改变，不影响本发明的实质。
53.声表面波温度传感器3的金属底板35采用金属铝，底板面积不低于80mm
×
80mm，金属底板35远大于声表面波感温芯片34的面积(一般不超过5mm
×
5mm)，其目的是利用金属材料对电磁信号的反射作用，二次激励感温芯片，提高感温芯片反射信号强度，确保数据的稳定。
54.在本实施例中，传感器金属底板面积为80mm
×
80mm，在另一些实施例中，也可采用其他尺寸，这种改动不影响本发明的实质。
55.如图4所示，数据处理终端4，包含计算设备41和显示器42。
56.数据处理终端4的计算设备41优选工业控制计算机，可以按照已知的通信协议与温度采集器1实现指令下发，数据接收，并对接收到的温度数据进行处理，绘制温度曲线，判断温度是否超温，并向声光报警器5下发相应指令。
57.数据处理终端4利用收集监测到的温度数据，判断监测点温度是否高于安全阈值、是否温升过快，并做相应处理。
58.在另一些实施例中，如图1所示，数据处理终端连接至用户中控平台6，数据处理终端4能将监测到的温度数据按约定数据格式上传用户中控平台6，当发现设备存在过热或温升过快时，主动向用户中控平台6上传报警信号，并驱动安装在设备现场的声光报警器5，提醒现场作业人员及时处理。数据处理终端4通过有线方式与声光报警器5相连。
59.如图5所示，声光报警器5包含第二485接口模块51、控制模块52、音频模块53、光学模块54。
60.声光报警器5报警时发出闪烁红光，同时发出报警笛声，报警器报警灯光闪烁频率和报警音量可调；方便现场人员及时发现报警信息。
61.数据处理终端4与声光报警器5每个系统配置1台。
62.本发明解决了现有技术存在的相关问题，具有有益效果：
63.1、声表面波温度传感器为无源产品，无需供电，可长期在350℃高温下工作，解决了常规有源温度监测产品无法长期耐受200℃高温、无法在有天然气工况下的工作的问题；
64.2、声表面波温度传感器采用无线方式工作，通过耐高温胶粘接在燃气热风机组发热点上，不需要布设任何线缆，不破坏热风机组结构，不增加热风机组燃气泄漏的风险；避免了布设感温线带来的复杂施工和安全风险；
65.3、监测系统采用实时、自动化温度监测技术，可实现秒级温度监测，解决现有人工巡检时间间隔过长，不能及时发现故障点的问题；
66.4、监测系统采用实时、自动化温度监测技术，解决巡检人员疲劳导致的错检，漏检隐患；
67.5、监测系统自动记录数据，实时分析，对比，不仅能监测、显示设备当前温度，对超温设备发出光、声报警；还能根据当前数据和历史数据分析，预测设备状态，提前发现设备隐患，防患于未然，保障设备的安全、可靠运行；
68.6、监测系统可全面覆盖站内所有热风机组，发现异常自动报警，数据接入站内中控系统，中控值班人员就可监测现场情况，热风机组现场不再需要专门的巡检员，减少站内值班人员数量，减轻企业负担。
69.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。