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申请/专利权人：中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所;中航高科智能测控有限公司

摘要：本发明属于在线状态监测技术领域，涉及一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法。本发明应用于大型锅炉发生形变膨胀后空间变化量的检测。结合锅炉现场的具体应用环境，系统采用Zigbee无线组网方式进行数据的汇总传输。本发明通过积累大量的膨胀位移监测数据，技术人员可以进一步就锅炉的设计与维护提出改进意见。其次，本发明专利创新性地将无线通讯技术与组态方法相结合，成功应用于锅炉现场环境中，取得了良好的结果。最后，本发明所提出的锅炉膨胀位移实时在线监测系统与节点组网方法具有良好的可维护性和工程实施性，系统故障的排查也非常简单方便。

主权项：1.一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，用于对660MW发电机组锅炉的膨胀位移进行实时在线监测，锅炉膨胀位移实时在线监测系统包括三大部分：Zigbee无线监测节点网络、中控计算机、电厂DCS通讯接口卡，其中Zigbee无线监测节点网络包括协调器、监测节点和中继器，中继器的安装位置位于监测节点接收协调器信号弱的区域；基于锅炉现场的工况复杂程度，监测节点对外的数据交互采用Zigbee无线传输方式，整个Zigbee网络工作在同一信道频段下，协调器与监测节点之间是星形关系的通讯机制，且协调器与监测节点工作在同一信道频段下；做为Zigbee无线组网的核心，协调器与各个监测节点同处于锅炉厂房内，协调器通过逐一查询的方式将各监测节点的数据信息进行汇总；出于网络通讯仲裁机制的考虑，每个监测节点与协调器之间的通讯是独立，监测节点之间是相互独立的，监测节点彼此之间互不沟通；协调器和每个监测节点都有唯一的通讯地址，协调器按照地址顺序往复查询每个监测节点，且协调器通过这些地址呼叫不同的监测节点，监测节点收到与自己地址对应匹配的报文后进行应答，回传的位移数据仅由协调器接收；其中，监测节点做为每个监测位置的基础单元包括三部分：一部分是安装在锅炉本体外表面周围的三维参考面，一部分是通过炉体外钢梁支架固定的三轴向激光测距仪，一部分是用于采集激光测距仪输出位移信息的节点采集变送装置；三维参考面焊制在锅炉本体上，对应的激光测距仪固定安装在锅炉本体外的钢梁支架上，激光测距仪至三维参考面的距离长度分别代表前后、左右、垂直三个方向的位移变化量；当锅炉结构发生位移变化时，参考面会随之发生位移上的变化，而钢梁本身的相对位置并不改变，故此激光测距仪至参考面之间的距离变化情况也就代表了该监测节点的位移变化量；以锅炉冷温状态下的位移值做为校准零点，锅炉点火工作时，当前位移值与校准零点之间的差值做为锅炉的膨胀位移，激光测距仪至参考面的距离表示当前位置炉体膨胀的位移量；其中的激光测距仪每个轴向所对应的参考面到激光测距仪之间的距离表示当前位置锅炉膨胀位移的变化量；节点采集变送装置由ACDC开关电源模块、发射天线、DCDC直流电源模块、信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块组成；ACDC开关电源模块将交流电转换为直流电给整个监测节点供电，信号变送模块通过RS485模块读取每个轴向激光测距仪的位移值，这些位移值经过信号变送模块解析换算后通过Zigbee通讯模块传输至Zigbee无线监测节点网络中的协调器；RS485模块读取的每个轴向激光测距仪的位移信号交联在一起，每个轴向激光测距仪具有唯一的地址编号：1、2、3，信号变送模块通过RS485模块向不同地址的激光测距仪发送读取指令，读取每个轴向激光测距仪输出的位移值；Zigbee无线监测节点网络的协调器逐一查询各个监测节点的位移数据后，将全部数据进行解析整理，按照Modbus协议以RS485有线通讯形式传送给中控计算机，中控计算机以RS485有线通讯形式将锅炉膨胀位移送给电厂DCS通讯接口卡；所述锅炉膨胀位移实时在线监测系统采用Zigbee无线组网方式进行数据的汇总传输，采用Zigbee无线组网方式具体将各监测点的锅炉膨胀位移变化量汇集到中控室再转送至电厂DCS通讯接口卡；其中，所述的中控计算机位于锅炉厂房临近的集控室，中控计算机实时运行着组态界面，组态界面接收到Zigbee协调器传输的位移监测数据，将其解析显示、记录保存；组态界面共有八个操作页面：主页面、报警设置页面、报警页面、历史趋势曲线、历史数据页面、数据汇总页面、数据校准页面、实时数据页面，每个页面具有独立的操作功能；工作人员通过组态界面直观地了解到锅炉膨胀位移变化的实时数据和历史趋势，设置当前数据的告警门限值和零点校准值；组态界面在保存监测数据的同时周期性地将这些数据以热控报表的格式进行excel自动导出，协调器与中控计算机之间是RS485通讯，遵循Modbus协议，组态界面还要将这些数据转发给电厂DCS通讯接口卡，二者之间是RS485通讯，遵循ModbusRTU协议形式；电厂DCS通讯接口卡安装在电厂集控室机柜的卡件槽里，DCS系统通过通讯接口卡接收来自中控计算机的位移量。

全文数据：锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法技术领域[0001]本发明属于在线状态监测技术领域，涉及一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法。背景技术[0002]现代锅炉各结构部件以不同方式相互连接，组成一个强度整体。锅炉各部件因温度不同会产生膨胀作用力。锅炉点火工作后，膨胀中心按照预定的膨胀方向会产生位移。正常情况下，膨胀中心的位移会处于一个合理范围内。但是当膨胀受阻或导向装置失效时，实际的膨胀系数会与设计值产生较大偏差，相关受力元件的应力情况也会发生变化，导致构件寿命下降，甚至带来短期失效的问题。这些都给锅炉的运行维护带来巨大的危险隐患。传统的位移数据检测方式是通过记录锅炉主要部件位置上的三维机械指示器结果。这种监测方式只能通过人工实地观测得到，而锅炉的运行状况是非常复杂的，所以这种传统方式归纳起来存在如下几个不足：[0003]—方面记录人员经常穿行于高空步道间要面临很大的安全隐患，另一方面所得到的记录数据都是间断性的锅炉膨胀值，而无法了解实时连续的锅炉膨胀变化情况；[0004]另外，由这种方式所记录得到的膨胀值也无法代表同一时刻锅炉膨胀的整体工况，其精度、准确性也较差。在对锅炉工况变化过程进行分析时，这样的数据明显缺乏相应的膨胀历史曲线可以供参考；[0005]当膨胀受阻或导向装置失效后，人工记录方式不可能及时提出报警信号，热控人员往往要等很长时间以后才能从静态的指示值中得到异常信息的反馈。发明内容[0006]本发明针对现有技术存在的不足，提出一种能对锅炉本体膨胀位移变化趋势进行量化检测的实时在线监测系统及节点组网方法。本发明的技术解决方案如下：[0007]锅炉膨胀位移实时在线监测系统包括三大部分组成:Zigbee无线监测节点网络、中控计算机、电厂DCS通讯接口卡，其中Zigbee无线监测节点网络包括协调器和监测节点，监测节点作为每个监测位置的基础单元包括三部分:一部分是安装在锅炉本体外表面周围的三维参考面，一部分是通过炉体外钢梁支架固定的三轴向激光测距仪，一部分是用于采集激光测距仪输出位移信息的节点采集变送装置;三维参考面焊制在锅炉本体上，对应的激光测距仪固定安装在锅炉本体外的钢梁支架上，每个激光测距仪至三维参考面的距离长度分别代表当前位置锅炉膨胀位移前后、左右、垂直三个方向的变化量;节点采集变送装置由ACDC开关电源模块、发射天线、DCDC直流电源模块、信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块组成。ACDC开关电源模块将交流电转换为直流电给整个监测节点供电。DCDC直流电源模块再将直流电降压后供给信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块使用。信号变送模块通过RS485模块读取每个轴向激光测距仪的位移值，这些位移值经过信号变送模块解析换算后通过Zigbee通讯模块传输至Zigbee无线监测节点网络的协调器；每个监测节点的三个轴向激光测距仪输出交联在一起，每个轴向激光测距仪具有唯一的地址编号：1、2、3,信号变送模块通过RS485模块向不同地址的激光测距仪发送读取指令，读取每个轴向激光测距仪输出的位移值;Zigbee无线监测节点网络的协调器逐一查询各个监测节点的位移数据以RS485有线通讯形式传送给中控计算机，中控计算机再以RS485有线通讯方式将锅炉膨胀位移送给电厂DCS通讯接口卡。[0008]所述的Zigbee无线监测节点网络包括协调器、监测节点和中继器，中继器安装于监测节点接收协调器信号弱的区域，[0009]协调器负责整个网络的数据汇总与采集，其安装位置在信号传输空间上应尽量居于各个监测节点的中心且与中控计算机的距离最短;Zigbee无线监测节点网络中的每个监测节点具有网络内唯一的地址，协调器按照地址顺序往复查询每个监测节点的位移值。监测节点的数量随锅炉本体的体积结构而定。[0010]所述的中控计算机位于锅炉厂房临近的集控室，中控计算机实时运行着组态界面，组态界面接收到Zigbee协调器传输的监测数据，将其解析显示、记录保存;组态界面共有八个操作页面:主页面、报警设置页面、报警页面、历史趋势曲线、历史数据页面、数据汇总页面、数据校准页面、实时数据页面，每个页面具有独立的操作功能；工作人员通过组态界面可以直观地了解到锅炉膨胀位移变化的实时数据和历史趋势，可以设置当前数据的告警门限值和零点校准值;组态界面在保存数据的同时周期性地将这些数据以热控标准报表的格式进行excel自动导出，协调器与中控计算机之间是RS485通讯，遵循Modbus协议，组态界面还要将这些数据转发给电厂DCS通讯接口卡，二者之间是RS485通讯，遵循ModbusRTU协议形式。[0011]所述的电厂DCS通讯接口卡安装在电厂集控室机柜的卡件槽里，DCS系统通过通讯接口卡接收来自中控计算机的位移数据。[0012]本发明具有的优点和有益效果[0013]本发明应用于大型锅炉发生形变膨胀后空间变化量的检测。结合锅炉现场的具体应用环境，系统采用Zigbee无线组网方式进行数据的汇总传输。本发明所提出的节点组网方法相对于传统锅炉膨胀位移的监测方式具有较大功能上的提升。首先，各个炉体位置的膨胀位移数据可以实时直观地传输至集控室进行保存和处理。这极大方便了工作人员对锅炉本体状态的掌握与控制。通过积累大量的膨胀位移监测数据，技术人员可以进一步就锅炉的设计与维护提出改进意见。其次，本发明专利创新性地将无线通讯技术与组态方法相结合，成功应用于锅炉现场环境中，取得了良好的结果。最后，本发明所提出的锅炉膨胀位移实时在线监测系统与节点组网方法具有良好的可维护性和工程实施性，系统故障的排查也非常简单方便。[0014]伴随着传感器技术在电力现场应用中的推广，采用智能电子式的位移传感器，借助无线组网方式将各监测点的锅炉膨胀位移变化量汇集到中控室再转送至电厂DCS，应用这样的系统不仅节省人力物力，而且还能确保监控数据的时效性和可追溯性。工作人员结合锅炉压力的实际使用经验可以及时地对危险情况提出早期警示，及时采取措施避免事故的扩大和蔓延。同时，应用这样的电子监测系统也有利于提高锅炉运营维护的智能化、信息化，方便其技术改造与设计升级。[0015]本发明正是基于这样的需求，设计了锅炉膨胀位移实时在线监测系统（简称系统）。系统的监测节点安装于锅炉本体周围，用于对锅炉关键位置的三维位移变化信息进行实时采集。激光测距仪通过测量安装在锅炉本体参考面的距离来表示不同轴向的空间位移量，这样就把膨胀的变化量转化为空间上的具体位移量来加以描述。各个监测节点负责读取激光测距仪的输出距离。[0016]锅炉厂房内除了炉体外主要是步道和交错的各类管道，空间上相对比较疏松，不存在过于致密的阻挡和隔离，故此非常利于无线信号的辐射传递。结合锅炉现场的工况复杂程度，监测节点对外的数据交互采用了Zigbee无线传输方式。整个Zigbee网络工作在同一信道频段下，为了提高通讯效率，Zigbee协议层也相应做了尽可能的可靠性设置。做为Zigbee无线组网的核心，协调器与各个监测节点同处于锅炉厂房内。协调器通过逐一查询的方式将各监测节点的数据信息进行汇总。出于整个网络通讯仲裁机制的考虑，每个监测节点与协调器之间的通讯是独立，监测节点彼此之间互不沟通。[0017]为了便于工作人员实时掌握当前锅炉膨胀位移的信息，系统在位于锅炉厂房之外的集控室设置了中控计算机，工作人员通过中控计算机的组态界面可以对当前炉体的位移数据进行监测、记录、导出备份、零点校准、告警设置等操作。由于锅炉厂房至集控室之间存在较多空间上完全阻隔的建筑设施。故此协调器至中控计算机采用有线通讯方式传输数据。中控计算机在数据监测的同时还将位移信息转发给电厂DCSJCS通过适配的通讯接口卡以主站形式接收数据。[0018]本发明所构建的膨胀位移实时在线监测系统具有施工布线难度低，应用成本小、维修维护简便的特点，同时创新性地将Zigbee无线组网技术应用于锅炉现场。实现了快捷、简单、轻巧、低成本的实时监测方式。附图说明[0019]图1是本发明系统框图；[0020]图2是本发明监测节点框图；[0021]图3是本发明参考面与三轴向激光测距仪结构图；[0022]图4是本发明应用于某660MW发电机组锅炉的监测节点布局图。具体实施方式[0023]下面结合附图对本发明的实施作详细说明。[0024]1、锅炉膨胀位移实时在线监测系统主要由三大部分组成:Zigbee无线监测节点网络、中控计算机4、电厂DCS通讯接口卡5。其中Zigbee无线监测节点网络由协调器和监测节点组成。监测节点做为每个监测位置的基础单元包括三部分:一部分是安装在锅炉本体外表面周围的三维参考面6,一部分是通过炉体外钢梁支架固定的三轴向激光测距仪1，一部分是用于采集激光测距仪输出位移信息的节点采集变送装置2。锅炉本体上焊制了一个三维参考面，对应的激光测距仪固定安装在锅炉本体外的钢梁支架上。激光测距仪至参考面的距离长度分别代表前后、左右、垂直三个方向的位移变化量。节点采集变送装置由不同功能模块组成。一方面它可以给激光测距仪供电，另一方面又以有线方式读取每个轴向激光测距仪的位移信息后再用Zigbee无线通讯的方式发送给协调器3。[0025]节点采集变送装置由几部分功能模块组成:ACDC开关电源模块12、发射天线10、DCDC直流电源模块8、信号变送模块11、RS485通讯模块7、Zigbee通讯模块9。激光测距仪按照前后、左右、垂直三个轴向安装在钢梁支架上，每个轴向用参考面到激光测距仪之间的距离表示当前位置锅炉膨胀位移的三维变化量。ACDC开关电源模块将交流220V转换为直流+24V给整个监测节点供电，DCDC直流电源模块将ACDC开关电源模块输出的+24V降压成+5V给信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块供电。信号变送模块通过RS485模块读取每个轴向激光测距仪的位移值。这些位移值经过解析换算后通过Zigbee通讯模块传输至协调器。三个激光测距仪的RS485输出信号交联在一起。每个轴向的激光测距仪有不同的访问地址，信号变送模块通过这些地址向不同的激光测距仪发送读取指令，具体读取查询方式如下：[0026][0027]读取查询方式内2个字节的低6位组合起来就是当前的位移值二进制12位数，动态范围250〜750mm，具体位移换算公式如下：[0028][0029]借助不同的功能软件，节点采集变送装置既可以做为监测节点使用，也可以做为Zigbee协调器使用。协调器与监测节点之间是星形关系的通讯机制。协调器与监测节点工作在同一信道频段下。为了提高通讯效率，Zigbee协议层也做了尽可能可靠性的设置。做为Zigbee无线组网的核心，协调器通过逐一查询的方式将各个监测节点数据信息进行汇总。出于通讯仲裁机制的考虑，每个监测节点与协调器之间的通讯是独立的，彼此之间互不沟通。Zigbee网络内协调器和每个监测节点都有唯一的通讯地址。协调器通过这些地址呼叫不同的监测节点。监测节点收到与自己地址对应匹配的报文后，进行应答。回传的位移数据仅由协调器接收。[0030]2、Zigbee无线监测节点网络由若干个监测节点和1个协调器组成。监测节点用于监测安装位置上锅炉膨胀的位移情况。监测节点和协调器之间通过Zigbee无线方式进行数据通讯。每个监测节点都有网络内唯一的地址号9002、9003、9004……。系统工作时，协调器按照各个监测节点在Zigbee网络中的地址顺序进行查询。监测节点收到协调器的呼叫查询后立即做出应答，汇报自己当前三个轴向的位移量。协调器经过对全部监测节点的一轮查询后，将全部数据进行解析整理，按照Modbus协议以RS485有线形式向中控计算机上传各个监测节点的位移值。[0031]3、在锅炉厂房内除了炉体外主要是步道和交错的各类管道，其空间上相对比较疏松，不存在过于致密的阻挡，故此非常利于无线信号的辐射传递。结合锅炉现场的工况复杂程度各个监测节点采用了Zigbee传输方式。整个Zigbee网络工作在同一信道频段下。为了提高通讯效率，Zigbee协议层也做了尽可能的可靠性设置。做为Zigbee无线组网的核心，协调器与监测节点同处于锅炉厂房内。出于网络通讯仲裁机制的考虑，监测节点仅与协调器进行通讯，监测节点之间是相互独立的，彼此之间互不沟通。为了提高无线信号的辐射场强可以增加Zigbee中继器。[0032]4、每个监测节点包括一个焊接在锅炉外壁的三维参考面，三个前后、左右、垂直方向安装固定的激光测距仪和一个节点采集变送装置。激光测距仪固定在支架上，支架安装在炉体的钢梁上。当锅炉结构发生位移变化时，参考面会随之发生位移上的变化，而钢梁本身的相对位置并不改变，故此激光测距仪至参考面之间的距离变化情况也就代表了该监测节点的位移变化量。以锅炉冷温状态下的位移值做为校准零点。锅炉点火工作时，当前位移值与校准零点之间的差值做为锅炉的膨胀位移。激光测距仪至参考面的距离表示当前位置炉体膨胀的位移量。节点采集变送装置由几个功能模块组成，它们包括:ACDC开关电源、DCDC直流电源模块、信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块、发射天线。ACDC开关电源是将外部的220V交流电转换成+24V直流电源供整个装置使用。DCDC直流电源模块是将+24V降压为+5V电源供其他功能模块使用。信号变送模块通过RS485通讯模块获取激光测距仪输出的位移数据，再由Zigbee通讯模块和发射天线将数据以无线形式发送给协调器。[0033]5、Zigbee协调器与节点采集变送装置的硬件结构完全一致，只是软件功能不同。监测节点软件在初始化完成后，发送指令读取并联在RS485总线上的激光测距仪位移，而后循环等待协调器的查询报文，收到正确的查询报文后再向协调器回传自身得到的位移数据。节点采集变送装置向每个轴向激光测距仪发送查询申请后，如果在一定时间内没有接收到激光测距仪的预期回应，那么将退出等待循环，继续访问下一个轴向的激光测距仪。待三个激光测距仪读取完毕后，节点采集变送装置等待协调器的Zigbee无线报文，一旦得到协调器的正确查询报文后马上回传位移数据。[0034]6、协调器软件完成必要的初始化工作后，开始通过固定报文格式逐一查询每个监测节点的位移情况。如果得到监测节点的正常回应后继续查询下一个监测节点。反之，如果在预期时间内未能得到监测节点的有效回应，则退出循环等待转而查询下一个监测节点。协调器地址9001，依据地址序号9002、9003、9004….往复查询每个监测节点的位移情况。[0035]7、中控计算机位于锅炉厂房临近的集控室，实时运行着组态界面，组态界面接收到Zigbee协调器传输的监测数据后将其解析显示、记录保存。组态界面共有八个操作页面：主页面、报警设置页面、报警页面、历史趋势曲线、历史数据页面、数据汇总页面、数据校准页面、实时数据页面，每个页面具有独立的操作功能。工作人员通过组态界面可以直观地了解到锅炉膨胀位移变化的实时数据和历史趋势，可以设置当前数据的告警门限值和零点校准值。组态界面在保存数据的同时，以固定周期将这些数据以热控报表的格式进行excel自动导出。协调器与中控计算机之间是RS485通讯，遵循Modbus协议。组态界面还要将这些数据转发给电厂DCS通讯接口卡，二者之间是RS485通讯，遵循ModbusRTU协议形式。[0036]8、电厂DCS通讯接口卡安装在电厂集控室机柜的卡件槽里。DCS系统通过通讯接口卡接收来自中控计算机的位移数据。[0037]实施例[0038]以某660MW发电机组锅炉现场节点布局为例，监测节点与协调器分布于锅炉厂房空间内。出于提高信号有效覆盖面的考虑，协调器位于锅炉五层的中间位置，为提高通讯发射的场强，系统在协调器正对面增加了一个中继器。整个系统由220V交流电源统一供电。[0039]Zigbee协调器以查询方式对网络内的全部监测节点进行位移数据采集。将采集到的有效信息按照Modbus协议以RS485有线方式发送给位于集控室的中控计算机。中控计算机上的组态界面负责将协调器汇总上来的位移信息进行解析显示，同时将这些数据保存记录，每5分钟自动导出生成一次符合热工报表格式的文件。任意一个轴向的位移数据一旦产生超限告警后则及时发出提示。工作人员根据实际需要，可以对炉体的零点校准值和告警阈值进行设置。组态界面再实时将这些位移数据以ModbusRTU从站形式上传给电厂DCS通讯接口卡。DCS通讯接口卡以主站形式接收这些位移数据。[0040]中控计算机上组态界面共有八个操作页面:主页面、报警设置页面、报警页面、历史趋势曲线、历史数据页面、数据汇总页面、数据校准页面、实时数据页面。分别用于实现位移监测数据的记录、告警、查询、零点校准、趋势曲线显示等功能。用户通过这些页面可以方便、实时地浏览各个监测节点的膨胀位移值。当出现告警位移数据时，系统将会提出自动报警，并记录下告警的具体情况。为了便于快捷操作，各个页面顶端放置了快捷按钮。用户通过点击这些按钮进行页面的切换。[0041]如图1所示，监测节点的激光测距仪1与节点采集变送装置2通过RS485相连，三路RS485交联在一起进行数据传输。激光测距仪由节点采集变送装置进行+24V供电。节点采集变送装置通过RS485报文向激光测距仪发送读取指令。协调器3与各个节点采集变送装置之间是星形主从通讯关系。它们彼此之间通过Zigbee通讯模块组成了无线网络。每个节点采集变送装置只与协调器相互通讯。协调器通过它们在网络中唯一的地址进行查询呼叫。出于简化通讯仲裁机制的需要，监测节点彼此之间没有通讯关系。全部节点的位移数据由协调器进行汇总处理，发送给中控计算机4。监测节点、协调器、中继器共同组成了锅炉厂房的Zigbee无线网络，整个无线网络分布于锅炉本体的周围。[0042]协调器与中控计算机之间是RS485有线通讯方式，遵循ModbusRTU协议。中控计算机和电厂DCS通讯接口卡5位于集控室。工作人员借助组态界面对锅炉膨胀的状态信息进行监测查询。中控计算机同时还要将位移数据转发给电厂DCS通讯接口卡。中控计算机与电厂DCS通讯接口卡之间通过有线RS485方式相连，电厂DCS通讯接口卡以ModbusRTU主站形式接收中控计算机发送过来的位移数据。[0043]如图2、3所示，每个监测节点由几部分功能模块组成。参考面6和激光测距仪1组成了膨胀位移传感部件。参考面焊接在锅炉壁外表面，带有激光测距仪的支架固定安装在炉体外的钢梁上。前后、左右、垂直每个轴向用激光测距仪到对应参考面之间的距离来表示该轴向锅炉膨胀位移的变化量。鉴于激光测距仪测量范围有限，故此每个轴向参考面到测距仪的距离应处在一定量程范围内。激光测距仪和整个节点采集变送装置的供电依靠ACDC开关电源12输出。三个轴向激光测距仪的RS485交联在一起。[0044]ACDC开关电源12、信号变送模块11、发射天线10、Zigbee通讯模块9、DCDC直流电源模块8、RS485通讯模块7共同组成了节点采集变送装置。将交流电转换为+24V直流电给整个监测节点。信号变送模块通过RS485通讯模块读取每个轴向激光测距仪的位移值。这些位移值经过换算后通过Zigbee通讯模块无线传输至协调器。[0045]根据不同的软件功能，7、8、9、10、11、12组成的节点采集变送装置也可以做为Zigbee协调器使用。[0046]如图4所示，以宁夏京能宁东发电责任有限公司660MW发电机组锅炉现场监测节点布局为例，监测节点、协调器3、中继器20布置在锅炉厂房空间内。出于提高信号有效覆盖面的考虑，协调器位于锅炉五层的中间位置。为了提高通讯发射场强，在协调器正对面设置了一个中继器。13〜17、18、19、21〜25均为监测节点，3为协调器，20为中继器。各监测节点位置描述如下:冷灰斗底部左前角监测节点13、冷灰斗底部右前角监测节点14、冷灰斗底部右后角监测节点15、冷灰斗底部左后角监测节点16、燃尽风上部右前角监测节点18、燃尽风上部左前角监测节点17、燃尽风上部左后角监测节点21、燃尽风上部右后角监测节点19、后包墙环形集箱左后角监测节点23、后包墙环形集箱右后角监测节点22、水冷壁左前角监测节点25、水冷壁右前角监测节点24。

权利要求：1.一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，锅炉膨胀位移实时在线监测系统包括三大部分:Zigbee无线监测节点网络、中控计算机、电厂DCS通讯接口卡，其中Zigbee无线监测节点网络包括协调器和监测节点，监测节点做为每个监测位置的基础单元包括三部分:一部分是安装在锅炉本体外表面周围的三维参考面，一部分是通过炉体外钢梁支架固定的三轴向激光测距仪，一部分是用于采集激光测距仪输出位移信息的节点采集变送装置;三维参考面焊制在锅炉本体上，对应的激光测距仪固定安装在锅炉本体外的钢梁支架上，激光测距仪至三维参考面的距离长度分别代表前后、左右、垂直三个方向的位移变化量;激光测距仪每个轴向所对应的参考面到激光测距仪之间的距离表示当前位置锅炉膨胀位移的变化量，节点采集变送装置由ACDC开关电源模块、发射天线、DCDC直流电源模块、信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块组成。ACDC开关电源模块将交流电转换为直流电给整个监测节点供电，信号变送模块通过RS485模块读取每个轴向激光测距仪的位移值，这些位移值经过信号变送模块解析换算后通过Zigbee通讯模块传输至Zigbee无线监测节点网络中的协调器;RS485模块读取的每个轴向激光测距仪的位移信号交联在一起，信号变送模块通过每个轴向激光测距仪的地址向不同的测距仪发送读取指令;Zigbee无线监测节点网络中的协调器将各个监测节点位移数据以RS485有线通讯方式传输给中控计算机，中控计算机以RS485有线通讯形式将锅炉膨胀位移送给电厂DCS通讯接口卡。2.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述Zigbee无线监测节点网络包括协调器、监测节点和中继器，中继器的安装位置位于监测节点接收协调器信号弱的区域。3.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述Zigbee无线监测节点网络的监测节点数量随锅炉本体的体积结构而定。4.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述Zigbee无线监测节点网络的协调器的安装位置在信号传输空间上尽量居于各个监测节点的中心位置且与中控计算机的距离最短。5.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述的每个监测节点具有网络内唯一的地址，协调器按照地址顺序往复查询每个监测节点的位移情况。6.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述的中控计算机位于锅炉厂房临近的集控室，中控计算机实时运行着组态界面，组态界面接收到Zigbee协调器传输的位移监测数据，将其解析显示、记录保存;组态界面共有八个操作页面:主页面、报警设置页面、报警页面、历史趋势曲线、历史数据页面、数据汇总页面、数据校准页面、实时数据页面，每个页面具有独立的操作功能;工作人员通过组态界面可以直观地了解到锅炉膨胀位移变化的实时数据和历史趋势，可以设置当前数据的告警门限值和零点校准值；组态界面在保存监测数据的同时周期性地将这些数据以热控报表的格式进行excel自动导出，协调器与中控计算机之间是RS485通讯，遵循Modbus协议，组态界面还要将这些数据转发给电厂DCS通讯接口卡，二者之间是RS485通讯，遵循ModbusRTU协议形式。7.根据权利要求1所述的一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统，其特征是，所述的电厂DCS通讯接口卡安装在电厂集控室机柜的卡件槽里，DCS系统通过通讯接口卡接收来自中控计算机的位移量。

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