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無線污泥回流流量計在寒區(qū)供暖系統(tǒng)的應(yīng)用

點擊次數(shù):2104 發(fā)布時間:2021-01-03 08:20:33
摘要:當(dāng)下中國能源短缺,尤其是以煤炭,石油為代表的傳統(tǒng)能源更加稀缺。近年來我國國民經(jīng)濟高速增長,各行各業(yè)的高速發(fā)展導(dǎo)致了**煤炭需求的激增。中國寒旱區(qū)面積約占國土總面積的 2/3,冬季需要供暖的地區(qū)數(shù)量龐大?,F(xiàn)有能源條件下,提高供暖效率,改善供暖效果變得意義重大?;?LoRa 技術(shù)的無線流量計可以實現(xiàn)供暖管道數(shù)據(jù)的遠程實時傳輸,改變了以往供暖管道數(shù)據(jù)采集不及時,不充分的難題,減少了供暖管道管理人員的工作量。供暖系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,流量計可以即時反映給管理人員并且給管理人員提供維修數(shù)據(jù),方便了寒區(qū)供暖系統(tǒng)的管理,大大減少能源使用中的浪費,提高了供暖過程中能源的利用效率。
基于 LoRa 技術(shù)的無線流量計在污泥回流流量計內(nèi)部安裝 LoRa無線數(shù)傳模塊數(shù)據(jù)發(fā)送端,在用戶計算機設(shè)備上接入 LoRa 無線數(shù)傳模塊數(shù)據(jù)接收端,并配套軟件。這種流量計*大地區(qū)別于傳統(tǒng)液晶顯示器流量計,具有其獨特的優(yōu)勢:投入成本低,擴展靈活性大,跨越空間阻礙。它可以將流量計所測數(shù)據(jù)**傳遞到管理人員的計算機終端。一名管理人員足不出戶就可以在其辦公室內(nèi)實現(xiàn)對整片供暖區(qū)域的監(jiān)測管理?;?LoRa 技術(shù)的無線流量計是物流網(wǎng)技術(shù)在供暖系統(tǒng)的創(chuàng)新性應(yīng)用。由于其具有數(shù)據(jù)傳輸?shù)募磿r性和快捷性,這種流量計在寒區(qū)供暖系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
1 無線流量計的工作原理
1.1 基本結(jié)構(gòu)
1.1.1 將磁場設(shè)置到污泥回流流量計的管道兩端,依據(jù)法拉*電磁感應(yīng)定律,當(dāng)有液體在管道中流動時,相當(dāng)于導(dǎo)體在做切割磁感線運動,會在兩個檢測電*上產(chǎn)生感應(yīng)電勢,感應(yīng)電勢的大小與流速成正比。污泥回流流量計的密封性能好,而且測量過程中不與流體接觸,不影響流體的自由流動。污泥回流流量計由流量傳感模塊和信號轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成,傳感器可以將流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢,信號轉(zhuǎn)換器把電磁傳感器輸出的毫伏級電壓信號放大并轉(zhuǎn)換為可被工業(yè)儀表接收的標(biāo)準(zhǔn)直流電源,電壓或脈沖信號輸出,以便與儀器及調(diào)節(jié)器配合,實現(xiàn)流量的指示,記錄和運算。1.1.2 LoRa (Long Range),為低功耗廣域網(wǎng)(LowPowerWide Area Network) 通信技術(shù)的一種,LoRa 無線技術(shù)的出現(xiàn),改變了關(guān)于傳輸距離與功耗的折中考慮方式,不僅可以實現(xiàn)遠距離傳輸,并且同時具備低功耗,低成本的優(yōu)點,與 WiFi藍牙、ZigBee 等技術(shù)相比,真正實現(xiàn)了大區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)低成本全覆蓋。LoRa 設(shè)備的傳輸距離在城鎮(zhèn)可達 2-5 千米,在郊區(qū)可達 15千米。LoRa 無線技術(shù)相比于 NB- U/ r 技術(shù),特點更加突出,是更加適合企業(yè)部署的一種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。LoRa 的覆蓋距離要比 NB- loT 更遠,抗干擾能力更強,由于低功耗采用空中喚醒技術(shù),這比縮減數(shù)據(jù)幀更加具有實際意義,針對供暖管道的部署環(huán)境復(fù)雜,綜合考慮,LoRa 更適合在寒區(qū)供暖系統(tǒng)中使用。
1.2 工作原理。
基于 LoRa 技術(shù)的無線流量計由控制,計量,通信,電源,存儲五個模塊組成。以污泥回流流量計為主體的計量模塊將采集到的供暖管道數(shù)據(jù)發(fā)送到通信模塊,基于 LoRa 技術(shù)的通信模塊將流量數(shù)據(jù)存儲并且發(fā)送到由管理人員監(jiān)控的控制模塊,管理人員通過控制模塊和通信模塊向流量計發(fā)送指示。電源模塊是無線流量計的能源中心,可以為流量計的其他模塊提供動力支持。流量計安裝完畢后可在小區(qū)內(nèi)形成控制網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖 1 所示。

2 無線流量計的優(yōu)勢
2.1 流量計內(nèi)沒有可動部件,測量流體流量時無能量損失,無機械慣性,所測得流量數(shù)據(jù)受流量計本身影響較小,反應(yīng)十分靈敏。
2.2 測量范圍廣,量程比大部分為幾十到一百比一,流速可測范圍為 0.3 到 10 米每秒。
2.3 流量計外接 LoRa 無線射頻模塊,可將流量數(shù)據(jù)通過無線信號傳送給幾公里范圍內(nèi)的供暖管道管理人員。
2.4 LoRa 技術(shù)在同樣的功耗條件下比其他無線傳輸方式傳播的距離更廣,它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻技術(shù)距離擴大三到五倍,真正實現(xiàn)低功耗和遠距離的統(tǒng)一。
2.5 安裝方便,施工簡單,克服了傳統(tǒng)電纜傳播信號的操作困難,安裝易受環(huán)境影響的缺點,更加適用于寒區(qū)復(fù)雜的小區(qū)供暖系統(tǒng)。
3 無線通信流量計的安裝
3.1 流量計安裝地點說明
3.1.1 傳感器不可安裝在供暖管道頂點水平管段上,管段*高處易集聚氣體,易形成負氣壓從而影響流量計所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;
3.1.2 避免將污泥回流流量計安裝在電動機、變壓器和其他強電源附近,安裝位置應(yīng)遠離強磁場,安裝位置附近應(yīng)無動力設(shè)備或磁力啟動等;
3.1.3 安裝位置應(yīng)使污泥回流流量計盡量避免陽光直曬;
3.1.4 安裝時注意 LoRa 無線射頻模塊發(fā)送端與接收端的距離,距離不宜超過或接近安裝允許距離。
3.1.5 留足必要的安裝及檢修空間。
3.2 流量計安裝過程中注意事項
3.2.1 無線通信污泥回流流量計結(jié)構(gòu)為一個整體,安裝過程整體并不復(fù)雜,只是電氣和 LoRa 無線射頻模塊與計算機連接方面的要求較嚴(yán)格,過程較為繁瑣;
3.2.2 傳感器、轉(zhuǎn)換器、LoRa 無線射頻模塊、電腦軟件是成套包裝,配套使用,不可隨意更換;
3.2.3為了保證測量精度,在閥門、彎頭、變徑、三通等影響介質(zhì)狀態(tài)穩(wěn)定的管段上,流量計應(yīng)安裝在前 10D 后 3D 的直管段,條件實在不能滿足時,上游直管段*少不能低于 5D。3.2.4 管路上的設(shè)置的手動閥或自動閥應(yīng)安裝在流量計水流下游,避免由于水通過閥門時狀態(tài)發(fā)生變化,從而影響測量精度。
3.2.5 安裝時應(yīng)保證流量計測管管道內(nèi)充滿水,避免在管道內(nèi)聚集氣泡,否則流量數(shù)據(jù)的精度會受到影響。
3.2.6 安裝完畢后,注意進行數(shù)據(jù)通信的調(diào)試,和 LoRa 軟件的兼容性測試。
4 無線流量計的故障分析
無線流量計在生產(chǎn)運行中常常會出現(xiàn)以下三類故障,*一類一是由于儀表本身故障造成的儀表指示錯誤,包括儀表的結(jié)構(gòu)件或元器件損壞等;*二類是由于安裝過程沒有嚴(yán)格按照要求,儀表安裝環(huán)境或安裝不規(guī)范造成的故障,例如傳感器上下游安裝直管段不滿足要求,被測介質(zhì)沒有充滿管道,測量環(huán)境存在電磁干擾等。三是 LoRa 無線模塊在工作時信號收到干擾,數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性收到影響。
針對*一類故障,*先要做到運輸和安裝過程中輕拿輕放,尤其注意保護流量計傳感器和 LoRa 無線射頻模塊這些精密的部分,在安裝完畢后注意做現(xiàn)場測試,在使用過程中注意及時檢修。*二類故障主要由安裝過程的不規(guī)范導(dǎo)致,針對這類故障,要確保安裝過程的每一步都嚴(yán)格按照安裝規(guī)范,注意上文中提到的常見問題。*三類故障往往是由于流量計信號發(fā)射端與接收端距離過長所致,因此為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定,把使用距離限制在穩(wěn)定距離內(nèi)就顯得尤為重要。
結(jié)束語
基于 LoRa 技術(shù)的無線流量計將新型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的污泥回流流量計相結(jié)合,這種智能流量計在寒區(qū)供暖系統(tǒng)中的使用大大提高了供暖管道管理人員的工作效率,把以前繁瑣的暖氣檢修工作變成工作人員在電腦前的操作,大大減少了資源浪費,提高了供暖效率,這種新型流量計必將在我國構(gòu)建資源節(jié)約型社會進程中發(fā)揮重要作用。

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