基于嵌入式系统的除尘设备点检仪设计

摘 要：针对燃煤锅炉除尘设备现代化和智能化管理要求，设计基于嵌入式设备点检仪。该点检仪采用高性能的LPC2148芯片为核心，移植了μC/OS-II嵌入式系统，可以实现对锅炉除尘设备信息、运行状态、温度信号、压力状况、水循环状态以及维修状态的综合管理，完成日常点检、故障检测与预报警，具有体积小、便携、实时性强、可靠性高、抗干扰能力强等特点。

关键词：点检仪；LPC2148；μC/OS-II；嵌入式系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.126

0 引言

除尘脱硫设备是燃煤锅炉解决粉塵的主要方法，根据燃烧炉和工艺不同常常配置多种型号的脱硫装置和除尘设备，设备的管理和维护困难；另一方面除尘设备的实时监控、可靠运行、故障实时处理直接关系到除尘脱硫的效果以及企业的效益，如何实现燃烧炉除尘设备的科学管理和有效管理是需要解决的问题之一。近年来，随着信息技术、计算机技术以及传感器技术等技术的不断发展，设备的管理和维护提出了新的要求和理念，其中设备点检是针对设备的状态监测的一种设备管理机制。本文结合燃煤锅炉设备特点及脱硫工艺，设计便携式的点检仪用于除尘脱硫设备的日常管理。

1 功能设计

根据锅炉设备点检的要求，本便携式除尘设备点检仪具有的功能包括：除尘设备信息的采集与管理、脱硫参数等状态信息的采集、燃煤锅炉温度、粉尘浓度参数采集及超限报警、数据的处理和无线传输、除尘设备的系统设定以及人机交互等功能。操作人员可以从点检信息管理系统中下载任务到点检仪，到燃煤炉工作现场开展对除尘设备的常规检查工作，包括除尘脱硫设备的温度、脱硫参数、粉尘浓度、运行状态等信息，根据采集的信息进行分析，发现超限参数发出报警信息提醒操作人员[1]，实现对除尘设备的实时监控。如图1所示。

2 硬件设计

本点检仪采用了LPC2148微处理器，数据采集模块可采集多种信号，包括SD卡、USB以及无线传输进行数据的存储传输，采用信息纽扣存储机械设备的相关信息，并设计了液晶显示模块与按键模块提供良好的人机交互接界面[2]，其系统框图如图2所示。

LPC2148微处理器是基于ARM7TDMI-S的通用32位微处理器内核，具有高性能和低功耗的特性[3]，可以满足点检仪多种的外围器件要求，大大简化了电路。

数据的采集处理是本点检仪的关键组成之一。对于大多数工业设备而言，温度和振动信号是故障诊断所监测的重要参数[4]，故本点检仪选用温度和振动传感器采集其信号并经过相应的处理，然后传送到LPC2148自带的AD转换模块完成转换的过程。

LPC2148内部带有一个USB设备控制器，本除尘设备点检仪通过USB与上位机进行通信，将采集到的除尘参数及设备信息数据送至上位机进行处理，同时USB还负责为系统锂电池充电的作用。另一方面，系统采用SD进行数据的存储，并移植了文件系统，方便数据的采集与存储，并可通过无线模块将信息进行传输。

点检仪要实时采集并让用户及时了解处理后的信息，这就要求点检仪要有能显示数字、字母、汉字和图形的液晶显示模块和良好的人机交互界面。本点检仪选用了MG12864液晶模块，并移植了ZLG/GUI图形用户界面。本文设计了非常人性化的人机交户，包括操作界面、系统菜单界面、除尘参数显示界面以及故障报警等界面，减少了按键、指示灯等硬件，方便了点检人员的操作和使用。

3 软件设计

μC/OS-II是一个免费的、源代码开放的实时嵌入式内核，它提供了包括任务调度、任务管理、时间管理、内核管理和任务间通信与同步等基本功能 [5]。对OS_CPU.H、OS_CPU-A.ASM、OS_ CPU-C.C进行了必要的修改，这样就将μC/OS-II移植到了LPC2148上。本文编写了系统参数设置任务、脱氧参数和设备信息处理任务、数据处理任务、图形表处理任务以及点检管理人员任务等，并给各个任务设置了等级，实现了点检仪的相关功能。

4 结语

本点检仪移植了嵌入式操作系统μC/OS-II，具有实时性强、可靠性高、稳定性好的特点；设计了信号采集、数据处理和存储、数据无线传输、故障预处理与报警、设备管理等功能，进而完成燃煤炉脱硫设备的日常点检任务。本点检仪能有效提高设备故障诊断的可靠性和设备管理的自动化水平，对推动油田钻井设备的自动化、信息化管理具有积极意义。

参考文献：

[1]张迎伟.基于嵌入式系统的机械设备点检仪研制[D].西安：西安科技大学，2011.

[2]郭卫，杨帆，汶利锋.基于嵌入式系统的巡检器设计[J].设计参考，2009（06）：59-60.

[3]周立功，张华等.深入浅出ARM7-LPC231x/214x[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[4]许高健，孙俊杰.基于ARM LPC2468的嵌入式点检仪设计[J].仪表技术与传感器，2009（04）：12-13.

[5]高建炯.井下运输轨道参数检测仪的设计[J].西安科技大学学报，2011（03）：198-201.

作者简介：薛晓珍（1984-），女，山西晋中人，本科，工程师，从事动力设备的设计改造及维护方面工作。