脫硝數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)遠程無線監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

摘 要： 脫硝系統(tǒng)投運以來，遠傳數(shù)據(jù)設(shè)備經(jīng)常發(fā)生死機。送環(huán)保的遠傳數(shù)據(jù)與送DCS的數(shù)據(jù)不是同一路，公司內(nèi)部無法對送環(huán)保數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，只能通過人工巡視的方法來了解設(shè)備運行情況。為了解決問題，我們結(jié)合常用的GSM網(wǎng)絡(luò)、單片機等相關(guān)技術(shù)，開發(fā)了脫銷數(shù)據(jù)故障監(jiān)視系統(tǒng)，以監(jiān)視傳輸網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)可通過短信的方式通知檢修人員及時處理缺陷，提高環(huán)保數(shù)據(jù)傳送的可靠性。

關(guān)鍵詞：短信 監(jiān)控 GSM 單片機 IMCP 接口

中圖分類號：TK325 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）10-0261-02

引言

國務(wù)院印發(fā)的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》中明確規(guī)定，在十二五期間完成4億千瓦現(xiàn)役燃煤機組脫硝設(shè)施建設(shè)工程，在這一目標(biāo)下，全國大型火力發(fā)電機組迅速展開脫硝改造工作，托克托電廠在2012年開始，逐步對全廠共10臺機組進行脫硝改造，目前已經(jīng)全部完成，脫硝投產(chǎn)以后，負(fù)責(zé)向環(huán)保部門傳數(shù)用的數(shù)據(jù)采集器以及報表電腦的可靠性就顯得尤為重要，任何一個環(huán)節(jié)故障或者設(shè)備死機，都會造成環(huán)保部門采集數(shù)據(jù)的缺失。送環(huán)保的數(shù)據(jù)與送DCS的數(shù)據(jù)不是同一路數(shù)據(jù)，公司內(nèi)部無法對送環(huán)保數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，雖然公司制定了巡檢規(guī)程，但一天一次的巡檢還是無法及時發(fā)現(xiàn)問題。為了解決上述難題，我們設(shè)計了“計算機故障遠程監(jiān)控報警重啟裝置”用以監(jiān)視采集器與電腦的運行狀態(tài)，并在出現(xiàn)問題時及時通知檢修人員進行處理，也可通過短信命令方式對計算機進行重啟。與現(xiàn)有的報警裝置相比，本裝置通過與其配套的PC端軟件可以對計算機所處的整個網(wǎng)段的設(shè)備而非對單一電腦進行監(jiān)控，還可以通過短信來對電腦進行遠程重啟。極大的降低運行檢修人員的勞動強度。

一、技術(shù)概況

托克托電廠至今已完成了全部10臺機組的脫銷改造，其中脫銷CEMS儀表承擔(dān)著環(huán)保監(jiān)測的重要任務(wù)，CEMS數(shù)據(jù)傳送的結(jié)構(gòu)圖下圖所示：

CEMS測量煙氣中的NOX、氧量等信息，測量完成后使用4～20MA信號至隔離器，隔離器輸出兩路信號，一路去往DCS以供運行人員監(jiān)視并參與NOX的閉環(huán)調(diào)節(jié)，另一路送采集器匯總之后使用網(wǎng)絡(luò)傳送至報表電腦。再通過報表電腦最終送至環(huán)保局的污染源監(jiān)測中心。運行人員只通過DCS數(shù)據(jù)進行監(jiān)盤，送環(huán)保的數(shù)據(jù)一直處于無法檢測的狀態(tài)，若其中有任一設(shè)備發(fā)生故障均會導(dǎo)致送環(huán)保局的數(shù)據(jù)發(fā)生異常，帶來不必要的考核。為了提高設(shè)備的可靠性，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，我們設(shè)計了本裝置以監(jiān)視整個網(wǎng)絡(luò)的情況，在通訊出現(xiàn)異常時及時通過短信通知檢修人員處理異常。以下是裝置的工作原理圖（紅色為監(jiān)控數(shù)據(jù)流）：

裝置被安裝在報表電腦上，通過串口與裝置相連，當(dāng)與該電腦同一網(wǎng)段的設(shè)備出現(xiàn)故障時，電腦將故障信息通過串口發(fā)送給報警裝置，裝置通過短信提醒檢修人員。若電腦本身出現(xiàn)問題，無法與裝置進行通訊，裝置同樣會發(fā)送報警短信。檢修人員接收到短信后可以通過短信命令相應(yīng)設(shè)備進行重啟，若重啟后故障依則安排人員就地檢查。

二、技術(shù)方案

1.設(shè)計思路

根據(jù)設(shè)計需求，本裝置分為軟件與硬件兩部分。軟件部分在計算機，由CEMS報表軟件監(jiān)控其接受與發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，一旦出現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)長時間保持不變、發(fā)送數(shù)據(jù)錯誤等異常情況將會通過串口向短信報警裝置發(fā)送相應(yīng)的報警代碼。硬件與計算機相連，接受計算機發(fā)來的信息，若有異常信息傳來或者長時間無法與計算機取得聯(lián)系就通過短信模塊發(fā)送短信。硬件同時接受用戶發(fā)送的短信，分析其內(nèi)容，反饋所需信息或者動作相應(yīng)的繼電器以驅(qū)動計算機自動重啟。

2.硬件電路設(shè)計

2.1 短信模塊的選擇

基于本設(shè)備的特點，我們選擇了比較常見的短信模塊：西門子TC35i。該模塊為雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM模塊，支持AT指令，支持中文短信。該模塊通過一個40DIP的無阻力插座與單片機電路板相連，如下圖所示：

2.2 單片機的選擇

根據(jù)需求，本裝置在與電腦進行串口通訊的同時還需要與TC35i進行串口通訊，所以這里選擇了具有雙串口功能的單片機：STC12C5A60S2。該單片機為51單片機的增強型設(shè)備具有：速度快、支持SPI、支持AD轉(zhuǎn)換、擁有1K的擴展RAM、自帶看門狗等特點，可以很方便的完成本設(shè)計的任務(wù)。以下是單片機的電路圖：

2.3 供電電路設(shè)計

本裝置采用外供電的形式，由一9V的電源適配器提供9V的電壓，為求穩(wěn)定，再由LM2576輸出5V的電壓供單片機使用。TC35i的典型電壓為4.2V，LM2576輸出的5V電壓通過二極管降壓之后即可滿足TC35i的需求，以下是電源設(shè)計圖：

2.4 串口通訊電路的設(shè)計

與電腦通訊的串口使用MAX323進行通訊，與TC35i通訊的串口直接通過插座與TC35i相連，同時為了調(diào)試方便，設(shè)置轉(zhuǎn)換跳線。通過跳線的可以使TC35i跳過單片機直接與電腦連接，以下是電路圖：

2.5 繼電器控制電路

本裝置通過繼電器的閉合來對電腦進行重啟操作，為提高可靠性，防止計算機外殼帶電對裝置產(chǎn)生破壞，繼電器控制回路與單片機之間采用光隔，以下是繼電器控制回路的電路圖：

3.程序設(shè)計

3.1 主程序

系統(tǒng)在上電之后需要進行初始化才可以進行工作，包括IO系統(tǒng)、串口系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)以及TC35i等，初始化系統(tǒng)成功后會發(fā)送系統(tǒng)成功啟動的短信后進入主功能循環(huán)程序，該程序不斷向TC35i提出申請，獲取最新的短信（由用戶發(fā)送來的指令短信）。若短信獲取成功，則分析短信內(nèi)容同時執(zhí)行相應(yīng)的操作，若不成功則重復(fù)該過程。同時主功能程序還負(fù)責(zé)根據(jù)由串口中斷程序標(biāo)記的狀態(tài)位來確定所監(jiān)控設(shè)備的運行情況，若出現(xiàn)死機則發(fā)送提示短信。

3.2 串口中斷程序

串口中斷程序主要是接受電腦發(fā)來的通訊信息，若電腦長時間未發(fā)來通信，標(biāo)記電腦死機位，以便主功能程序發(fā)送短信。若電腦發(fā)來設(shè)備故障信息，編輯對應(yīng)設(shè)備故障信息位，以便主功能程序發(fā)送故障信息。以下是串口中斷程序的流程圖（如下圖13所示）：

3.3 PC端程序設(shè)計

PC端程序會每隔一分鐘檢查PC數(shù)據(jù)以及數(shù)采儀的工作狀態(tài)，如果一切正常將會向短信確認(rèn)信息，若單片機長時間未收到該信息，即認(rèn)為通訊中斷，會發(fā)送PC故障報警短信。如果檢查發(fā)現(xiàn)問題將會向短信裝置發(fā)送相應(yīng)的故障代碼，短信裝置根據(jù)收到的故障代碼發(fā)送故障報警信息。程序邏輯圖如下圖14所示：

三、結(jié)論

通過以上單片機軟件硬件以及上微機軟件的結(jié)合，本裝置可以完成預(yù)期的目標(biāo)，可以實現(xiàn)對計算機以及期工作狀態(tài)的監(jiān)視。目前該裝置已安裝在托克托電廠各臺機組的CEMS電子間，工作一切正常，電腦死機后已多次提醒維護人員前往維護，減少了由于環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸中斷而造成的考核，獲得了很好的效果。

參考文獻

[1]周潤景，張麗娜，Protel 99 SE原理圖與印制電路板設(shè)計[M]，電子工業(yè)出版社，2008

[2]余錫存，曹國華，單片機原理與接口技術(shù)（第二版）[M]，西安電子科技大學(xué)出版社，2007

[3]譚浩強，C程序設(shè)計（第三版）[M]，清華大學(xué)出版社，2008

[4]童詩白，華成英，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]，高等教育出版社，2006

作者簡介：楊峰，（1989-），男，助理工程師，畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)，現(xiàn)任內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司設(shè)備部熱控二班專責(zé)工。