基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤粉濃度監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

嚴(yán)聰

摘要：本文主要研究一種基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤粉濃度監(jiān)測(cè)平臺(tái)，平臺(tái)設(shè)計(jì)之初，主要是為了能夠設(shè)非接觸式的煤粉濃度測(cè)量方法，從而避免人工直接的對(duì)其進(jìn)行操作。通過(guò)將頻域分析以及傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，能夠良好的完成監(jiān)測(cè)目標(biāo)，依照監(jiān)測(cè)信號(hào)的頻譜特征，能夠找出煤粉濃度變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而對(duì)其進(jìn)行量化的監(jiān)控，保證生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)煤粉濃度始終維持在一個(gè)安全、平穩(wěn)的水平，確保生產(chǎn)的安全性。僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理器;傳感器網(wǎng)絡(luò);煤粉監(jiān)測(cè);平臺(tái)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-9129（2020）08-0082-01

1 引言

針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤粉濃度檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用到電廠領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電廠的煤粉濃度進(jìn)行測(cè)量[1]。現(xiàn)階段，我國(guó)應(yīng)用到電廠以及煤炭企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，主要采取取樣法，對(duì)煤粉的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此種方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅測(cè)量方法耗時(shí)長(zhǎng)而且其應(yīng)用效果不佳，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)控制的要求。隨著我國(guó)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，煤粉濃度在線測(cè)量工作領(lǐng)域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學(xué)術(shù)方法，對(duì)煤粉濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠解決傳統(tǒng)煤粉監(jiān)測(cè)工作中存在的問(wèn)題。例如，借助熱力學(xué)法、光學(xué)法等方法，都能夠?qū)γ悍蹪舛冗M(jìn)行檢測(cè)。對(duì)此，本文主要涉及一種以傳感器網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)測(cè)主體的煤粉濃度監(jiān)測(cè)平臺(tái)，希望可以為相關(guān)技術(shù)人員帶來(lái)理論幫助和指導(dǎo)建議，僅供參考。

2 系統(tǒng)測(cè)量原理

2.1 設(shè)計(jì)原理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，氣固兩相流體的隨機(jī)噪聲信號(hào)與單相氣體流的隨機(jī)噪聲信號(hào)有很大的差別。這一差別主要是由于煤粉的顆粒含量變化所造成的。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用此項(xiàng)特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量管道氣體單相流點(diǎn)和氣固兩相流點(diǎn)的流動(dòng)噪聲信號(hào)，由此能夠?qū)Υ藭r(shí)煤粉的顆粒含量進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估。總的來(lái)說(shuō)，只要找出了煤粉濃度與噪聲信號(hào)二者之間存在的必然聯(lián)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤粉顆粒含量的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。因此，在煤粉監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以選擇以電容傳感器作為監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)，同時(shí)將之應(yīng)用到實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中，作為流動(dòng)噪聲信號(hào)獲取手段。眾所周知，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，電容值與介電常數(shù)成正比例。由此能夠得到進(jìn)一步的推導(dǎo)，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，空氣中煤粉濃度的變化與介電常數(shù)及電容值成正比例關(guān)系。這樣一來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤粉濃度變化實(shí)際情況的及時(shí)查詢。針對(duì)信號(hào)的采集，還需對(duì)其進(jìn)行一次信號(hào)的濾波處理，可以采取低通濾波，對(duì)在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的噪聲進(jìn)行濾除。借助硬件電路的低通濾波器，能夠達(dá)到良好的應(yīng)用效果，具有實(shí)用意義。

2.2 極大模算法的應(yīng)用。通過(guò)將極大模算法引進(jìn)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，利用小波變換的小波函數(shù)帶通特性，同樣也可以實(shí)現(xiàn)在實(shí)際操作過(guò)程中，因電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生 的一些噪聲干擾[2-3]。能夠起到良好的降噪的效果。由于流動(dòng)噪聲信號(hào)直接與氣固兩相流的微觀特性有關(guān)，還需注意對(duì)這些因素進(jìn)行有效的控制。一般來(lái)說(shuō)，這些微觀特性絕大部分都是內(nèi)在特性，包括氣體的實(shí)際流速、空氣中煤粉粒徑大小等因素等等，基本上可以排除與其他因素條件存在的聯(lián)系。因此，極大模算法的應(yīng)用具有良好的實(shí)用性，不會(huì)受到外界因素的干擾，進(jìn)而對(duì)最終的煤粉監(jiān)測(cè)結(jié)果帶來(lái)不利影響。借助此種算法，經(jīng)小波變換處理后的信號(hào)，而后借助功率譜分析的方式，對(duì)在此過(guò)程中氣體單相流點(diǎn)和氣固兩相流點(diǎn)的相關(guān)性展開(kāi)全面的分析，并且探究信號(hào)的能譜變化，從中研究煤粉濃度的變化關(guān)系，找出存在的相關(guān)性影響，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉顆粒變化情況的預(yù)判，從而最終確定出煤粉顆粒的質(zhì)量以及流量情況。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 波變換后的信號(hào)處理方法。針對(duì)波變換之后的信號(hào)處理，其目的主要是是希望通過(guò)采取信號(hào)處理方式，從諧波頻率的角度來(lái)反映信號(hào)的特征，進(jìn)一步的提升傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測(cè)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)精度以及質(zhì)量。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，針對(duì)一些隨機(jī)信號(hào)，由于無(wú)法采取特定的時(shí)間函數(shù)對(duì)其進(jìn)行表示，因此也就無(wú)法顯示在頻譜上。針對(duì)此類問(wèn)題，可以采取能量譜或功率譜來(lái)描述信號(hào)，能夠有效的反映出信號(hào)能量、功率密度在頻域中隨頻率的變化情況。

3.2 功率譜函數(shù)。功率譜函數(shù)作為傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中頻域分析隨機(jī)信號(hào)的重要手段，由于存在在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中容易丟失相位信息的問(wèn)題，所需要對(duì)頻率的實(shí)際產(chǎn)生時(shí)間進(jìn)行計(jì)算以及處理。眾所周知，基于傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測(cè)平臺(tái)，在實(shí)際的信號(hào)處理過(guò)程中，尤其是對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的處理中，對(duì)于頻率信號(hào)的時(shí)間檢測(cè)十分重要，而且，在任一時(shí)刻附近的信號(hào)頻域特征都有其影響作用。對(duì)此，本文主要采取小波分解方法及小波變換的方式，在應(yīng)用過(guò)程中主要借助小波分析優(yōu)越的頻率分離功能，可以針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一些不穩(wěn)定信號(hào)（隨機(jī)信號(hào)）進(jìn)行分離處理，而后將信號(hào)進(jìn)行分離轉(zhuǎn)化，借助Fourier變換，能夠有效的提取出信號(hào)的頻率特性，從而更好的對(duì)信號(hào)的變化情況進(jìn)行檢測(cè)以及控制，能夠，滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測(cè)平臺(tái)應(yīng)用的全部需求，將信號(hào)的時(shí)域和頻域結(jié)合起來(lái)，進(jìn)一步了加強(qiáng)了對(duì)于信號(hào)的管控，而不會(huì)影響到信號(hào)頻域的分辨率，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)用到電廠以及煤炭企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，主要采取取樣法，對(duì)煤粉的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此種方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅測(cè)量方法耗時(shí)長(zhǎng)而且其應(yīng)用效果不佳，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)控制的要求。隨著我國(guó)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，煤粉濃度在線測(cè)量工作領(lǐng)域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學(xué)術(shù)方法，對(duì)煤粉濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠解決傳統(tǒng)煤粉監(jiān)測(cè)工作中存在的問(wèn)題。例如，借助熱力學(xué)法、光學(xué)法等方法，都能夠?qū)γ悍蹪舛冗M(jìn)行檢測(cè)。對(duì)此，本文主要涉及一種以傳感器網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)測(cè)主體的煤粉濃度監(jiān)測(cè)平臺(tái)，僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

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