基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤粉濃度監(jiān)測平臺的設(shè)計

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)測平臺，平臺設(shè)計之初，主要是為了能夠設(shè)非接觸式的煤粉濃度測量方法，從而避免人工直接的對其進(jìn)行操作。通過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)測目標(biāo)，依照監(jiān)測信號的頻譜特征，能夠找出煤粉濃度變化的對應(yīng)關(guān)系，從而對其進(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)字信號處理器;傳感器網(wǎng)絡(luò);煤粉監(jiān)測;平臺設(shè)計

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

1 引言

針對傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤粉濃度檢測平臺的設(shè)計，可以應(yīng)用到電廠領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)過程中，對電廠的煤粉濃度進(jìn)行測量[1]。現(xiàn)階段，我國應(yīng)用到電廠以及煤炭企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要采取取樣法，對煤粉的濃度進(jìn)行監(jiān)測。此種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，不僅測量方法耗時長而且其應(yīng)用效果不佳，無法滿足實(shí)時控制的要求。隨著我國技術(shù)的發(fā)展，近年來，煤粉濃度在線測量工作領(lǐng)域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學(xué)術(shù)方法，對煤粉濃度進(jìn)行監(jiān)測，能夠解決傳統(tǒng)煤粉監(jiān)測工作中存在的問題。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。對此，本文主要涉及一種以傳感器網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)測主體的煤粉濃度監(jiān)測平臺，希望可以為相關(guān)技術(shù)人員帶來理論幫助和指導(dǎo)建議，僅供參考。

2 系統(tǒng)測量原理

2.1 設(shè)計原理。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，氣固兩相流體的隨機(jī)噪聲信號與單相氣體流的隨機(jī)噪聲信號有很大的差別。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)計時，可以利用此項特點(diǎn)，通過測量管道氣體單相流點(diǎn)和氣固兩相流點(diǎn)的流動噪聲信號，由此能夠?qū)Υ藭r煤粉的顆粒含量進(jìn)行計算和評估?？偟膩碚f，只要找出了煤粉濃度與噪聲信號二者之間存在的必然聯(lián)系，就能夠?qū)崿F(xiàn)對煤粉顆粒含量的實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測。因此，在煤粉監(jiān)測平臺系統(tǒng)的設(shè)計過程中，可以選擇以電容傳感器作為監(jiān)測的主要技術(shù)，同時將之應(yīng)用到實(shí)際檢驗(yàn)過程中，作為流動噪聲信號獲取手段。眾所周知，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，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)測過程中，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，就實(shí)現(xiàn)了對煤粉濃度變化實(shí)際情況的及時查詢。針對信號的采集，還需對其進(jìn)行一次信號的濾波處理，可以采取低通濾波，對在實(shí)際監(jiān)測過程中出現(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。通過將極大模算法引進(jìn)到系統(tǒng)的設(shè)計中，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。由于流動噪聲信號直接與氣固兩相流的微觀特性有關(guān)，還需注意對這些因素進(jìn)行有效的控制。一般來說，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，不會受到外界因素的干擾，進(jìn)而對最終的煤粉監(jiān)測結(jié)果帶來不利影響。借助此種算法，經(jīng)小波變換處理后的信號，而后借助功率譜分析的方式，對在此過程中氣體單相流點(diǎn)和氣固兩相流點(diǎn)的相關(guān)性展開全面的分析，并且探究信號的能譜變化，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)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 波變換后的信號處理方法。針對波變換之后的信號處理，其目的主要是是希望通過采取信號處理方式，從諧波頻率的角度來反映信號的特征，進(jìn)一步的提升傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測平臺的監(jiān)測精度以及質(zhì)量。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，針對一些隨機(jī)信號，由于無法采取特定的時間函數(shù)對其進(jìn)行表示，因此也就無法顯示在頻譜上。針對此類問題，可以采取能量譜或功率譜來描述信號，能夠有效的反映出信號能量、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)測平臺系統(tǒng)設(shè)計中頻域分析隨機(jī)信號的重要手段，由于存在在實(shí)際應(yīng)用過程中容易丟失相位信息的問題，所需要對頻率的實(shí)際產(chǎn)生時間進(jìn)行計算以及處理。眾所周知，基于傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測平臺，在實(shí)際的信號處理過程中，尤其是對非平穩(wěn)信號的處理中，對于頻率信號的時間檢測十分重要，而且，在任一時刻附近的信號頻域特征都有其影響作用。對此，本文主要采取小波分解方法及小波變換的方式，在應(yīng)用過程中主要借助小波分析優(yōu)越的頻率分離功能，可以針對實(shí)際生產(chǎn)過程中，一些不穩(wěn)定信號（隨機(jī)信號）進(jìn)行分離處理，而后將信號進(jìn)行分離轉(zhuǎn)化，借助Fourier變換，能夠有效的提取出信號的頻率特性，從而更好的對信號的變化情況進(jìn)行檢測以及控制，能夠，滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)煤粉監(jiān)測平臺應(yīng)用的全部需求，將信號的時域和頻域結(jié)合起來，進(jìn)一步了加強(qiáng)了對于信號的管控，而不會影響到信號頻域的分辨率，具有良好的應(yīng)用價值。

4 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前，我國應(yīng)用到電廠以及煤炭企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中，主要采取取樣法，對煤粉的濃度進(jìn)行監(jiān)測。此種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，不僅測量方法耗時長而且其應(yīng)用效果不佳，無法滿足實(shí)時控制的要求。隨著我國技術(shù)的發(fā)展，近年來，煤粉濃度在線測量工作領(lǐng)域的研究也在不斷深入。目前，借助各類學(xué)術(shù)方法，對煤粉濃度進(jìn)行監(jiān)測，能夠解決傳統(tǒng)煤粉監(jiān)測工作中存在的問題。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。對此，本文主要涉及一種以傳感器網(wǎng)絡(luò)作為監(jiān)測主體的煤粉濃度監(jiān)測平臺，僅供參考。

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