CN105797856A - 一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，集成无线通讯、微电子技术、单片机、互联网和云平台等先进技术，在高压静电除尘环保装置上嵌入单片机、WiFi模块及排放检测单元，集提供电源、互联网远程通讯和云端环境监察为一体，用户和厂家既可就地通过手机与环保装置通讯监控，也可通过互联网远程监控或给予技术支持。利用互联网、大数据和云计算，无需大投入，环保部门可以轻松实现对跨区域大范围雾霾变化和趋势的精细化监察预报，是防治大气污染的先进新技术，同样适用于其他环保设备，具有重要的社会意义。
Description
【技术领域】
本发明涉及环保与电子技术领域，特别涉及一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置。
【背景技术】
随着工业化的快速发展，大气污染日益严重，尤其是严重的雾霾，不仅严重影响人们的日常活动和身心健康，还影响到社会和谐与稳定，防治大气雾霾不仅是环保问题，也是关系到执政党稳定的民生问题和社会问题。要防治大气雾霾，仅靠污染企业搬迁、工厂限产、车辆限行难于彻底解决。为保证重大政治活动，临时实施尚可，作为长期政策实施，必然会加大经济下行压力，同时也给民众的生活工作带来不便。利用静电除尘技术防治雾霾，因为在污染的源头控制排放，具有投入低，效果好的特点。因此，作为防治大气污染的有效措施，静电除尘应用日益广泛。
高压静电除尘设备是应用电力电子技术，使工业和生活中产生的烟气粉尘等污染物通过高压电场电离并带上电荷，在电场力作用下，将粉尘、油烟等污染物吸附在极板上，不再排到大气中，从而防止污染大气。然而，在实际应用中，高压静电除尘设备难于长期可靠运行。随着吸附在极板上的污染物逐渐增多，高压电极之间绝缘电阻和绝缘强度逐渐降低，易发生泄漏电流和高压击穿，高压电场难于维持，使得除尘效果变差。因此静电除尘设备需要定期维护清理，维持输出高压稳定才能保持除尘效果。但是，高压静电除尘设备往往安装在楼顶、吊顶、烟道等高温、粉尘、油腻场所，用户不便检查维护，也无法掌握排放是否达标，容易发生无意超排情况；其次，生产厂家的售后服务对环保设备的正常有效使用也至关重要，由于地域广阔，厂家耗费大量的人力财力，也难以满足用户技术支持和维修需求。第三，环保部门人手有限，面对数量庞大、四散分布、应用环境恶劣的环保设施，实施监控管理也面临很大的困难，甚至对雾霾产生的根源都难于确定，治理雾霾就无法对症。特别是跨地域大范围的大气污染控制，更不易掌控各地的污染程度及变化趋势。因此，为了有效的控制大气污染，便于用户使用、厂家服务及环保部门的监控管理，本发明提出一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，将传统的环保设施智能化，实施互联网+环保，利用云平台将各个环保除尘设备联网，实现跨地域协同除霾，就具有现实意义。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，以先进的单片计算机技术、无线通讯和互联网技术，结合电力电子技术，将传统的高压静电除尘设备创新升级，提供一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，将传统的环保设施智能化，利用互联网和云平台，将环保除尘设备联网，方便用户使用，有助于工厂远程技术支持和诊断维修，大幅降低售后服务的成本及费用，也有助于政府环保部门的监控管理，实现跨地域协同除霾。
为实现上述目的，本发明提出了一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，包括带通讯功能智能型高压静电电源、集尘电场和排放监测单元，所述的带通讯功能智能型高压静电电源包括高压静电电源电路、单片计算机电路和通讯电路，所述的高压静电电源电路包括电源单元、驱动单元、高压输出单元、采样处理单元、指示单元和保护单元，所述的单片计算机电路包括模数A/D转换单元和中央处理器单元，所述的通讯电路包括WiFi模块和信号收发天线，所述的集尘电场包括集尘电场吸附极板、废气进气管和净气排气管，所述的排放监测单元包含传感器和数据处理模块，所述的数据处理模块与采样处理单元均与模数A/D转换单元通信连接。
作为优选，所述的电源单元将输入的市电转换成各单元电路所需的电压，所述的电源单元与驱动单元、高压输出单元、采样处理单元、指示单元、保护单元、单片计算机电路、通讯电路和排放监测单元连接并供电。
作为优选，所述的废气进气管安装在集尘电场吸附极板的前端，所述的净气排气管安装在集尘电场吸附极板的后端。
作为优选，所述的驱动单元的输出端与高压输出单元的输入端连接，所述的高压输出单元的输出端与集尘电场吸附极板和采样处理单元连接，所述的采样处理单元与指示单元、保护单元连接，所述的保护单元与驱动单元连接。
作为优选，所述的模数A/D转换单元与中央处理器单元连接，所述的中央处理器单元与WiFi模块连接，所述的WiFi模块与信号收发天线连接，所述的采样处理单元用于对高压输出单元的实时电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的实时电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元转换成数字信号。
作为优选，所述的实时电参数模拟信号包括输出电压、功率、运行时间和装置异常状态信息。
作为优选，所述的传感器安装在净气排气管出口处，所述的传感器与数据处理模块连接，所述的数据处理模块用于对传感器的动态电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的动态电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元转换成数字信号。
作为优选，所述的传感器包括PM颗粒物传感器、有毒无机物传感器和有机废气TVOC传感器中的一种或几种组合。
作为优选，所述的带通讯功能智能型高压静电电源通过通讯电路与互联网及云端通讯连接。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，集提供电源、通讯功能和环境监测为一体。通过检测传感器实时检测净化后空气中的PM颗粒物、有毒无机物和有机废气TVOC的浓度，经过互联网或通讯电路，用户和厂家既可远程监控，也可就地通过手机与装置通讯监控，方便厂家与用户的售后服务及技术支持，确保静电除尘有效可靠，解决了厂家派专人上门服务造成效率低成本高的问题，既经济又简便有效；同时，为环保部门提供了一种经济有效的远程监控和跨区域环保统一治理的新手段，无需大投入，借助互联网、大数据和云技术实现环保监察精细化，有助于大气污染治理，有利于国计民生，增进人与自然的和谐，具有重要的社会意义。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明实施例一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置的原理框图。
图中：
1-高压静电电源、11-电源单元、12-驱动单元、13-高压输出单元、14-采样处理单元、15-指示单元、16-保护单元；
2-集尘电场、21-集尘电场吸附极板、22-废气进气管、23-净气排气管；
3-单片计算机电路、31-模数A/D转换单元、32-中央处理器MCU单元；
4-通讯电路、41-WiFi模块、42-信号收发天线；
5-排放监测单元、51-传感器、52-数据处理模块。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
参阅图1，本发明实施例提供一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，包括带通讯功能智能型高压静电电源、集尘电场2和排放监测单元5，所述的带通讯功能智能型高压静电电源包括高压静电电源电路1、单片计算机电路3和通讯电路4，所述的高压静电电源电路1包括电源单元11、驱动单元12、高压输出单元13、采样处理单元14、指示单元15和保护单元16，所述的单片计算机电路3包括模数A/D转换单元31和中央处理器单元32，所述的通讯电路4包括WiFi模块41和信号收发天线42，所述的集尘电场2包括集尘电场吸附极板21、废气进气管22和净气排气管23，所述的排放监测单元5包含传感器51和数据处理模块52，所述的数据处理模块52与采样处理单元14均与模数A/D转换单元31通信连接。
所述的电源单元11将输入的市电转换成各单元电路所需的电压，所述的电源单元11与驱动单元12、高压输出单元13、采样处理单元14、指示单元15、保护单元16、单片计算机电路3、通讯电路4和排放监测单元5连接并供电，所述的驱动单元12的输出端与高压输出单元13的输入端连接，所述的高压输出单元13的输出端与集尘电场吸附极板21和采样处理单元14连接，所述的采样处理单元14与指示单元15、保护单元16连接，所述的保护单元16与驱动单元12连接。
进一步地，所述的废气进气管22安装在集尘电场吸附极板21的前端，所述的净气排气管23安装在集尘电场吸附极板21的后端。在工作状态下，含有固体悬浮微粒、粉尘、油烟和有害物微小液滴的污染气体由废气进气管22进入集尘电场吸附极板21中，在高压电场中被电离并带上电荷，由电场力将微粒、粉尘、油烟和微小液滴吸附在吸附极板上，实现污染物与气体分离，净化后的洁净空气通过净气排气管23排入大气中。
进一步地，所述的模数A/D转换单元31与中央处理器单元32连接，所述的中央处理器单元32与WiFi模块41连接，所述的WiFi模块41与信号收发天线42连接，所述的采样处理单元14用于对高压输出单元13的实时电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的实时电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元31转换成数字信号，所述的传感器51安装在净气排气管23出口处，所述的传感器51与数据处理模块52连接，所述的数据处理模块52用于对传感器51的动态电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的动态电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元31转换成数字信号。
更进一步地，所述的带通讯功能智能型高压静电电源通过通讯电路4与互联网及云端通讯连接。
在本发明实施例中，模数A/D转换单元31将实时电参数模拟信号及动态电参数模拟信号转换成数字信号后，由中央处理器单元32加入中央处理器的时钟信息后，将数字信号传送至WiFi模块41，经信号收发天线42将数据上传至互联网及云端，实现远程联网的监控和通讯功能，在异地即可从互联网及云端下载数据信息，实现远程监控。
其中，所述的实时电参数模拟信号包括输出电压、功率、运行时间和装置异常状态信息。
更进一步地，所述的传感器51包括PM颗粒物传感器、有毒无机物传感器和有机废气TVOC传感器中的一种或几种组合。用户可根据实际工作情况，安装一个或多个传感器进行排放检测。
本发明工作过程：
本发明一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置在工作过程中，电源单元11接入市电，转换成各单元所需的不同电压，连接驱动单元12、高压输出单元13、采样处理单元14、指示单元15、保护单元16、单片机电路3、通讯电路4和排放检测单元5进行供电；驱动单元12通过高压输出单元13输出10～20KV的电压，施加于集尘电场吸附极板21上，含有固体悬浮微粒、粉尘、油烟和有害物微小液滴的污染气体由废气进气管22进入集尘电场吸附极板21中，在高压电场中被电离并带上电荷，由电场力将微粒、粉尘、油烟和微小液滴吸附在吸附极板上，实现污染物与气体分离，净化后的洁净空气通过净气排气管23排入大气中。
数据处理单元14实时采集处理高压输出单元13的输出电压、功率等动态电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元31转换成数字信号，同时，排放检测单元5检测净化后空气中的PM颗粒物、有毒无机物和有机废气TVOC的浓度，数据处理模块52将信号发送至模数A/D转换单元31转换成数字信号，由中央处理器单元32加入中央处理器的时钟信息，并将数字信号传送至WiFi模块41，经天线42无线发送到互联网或云端，实现远程联网的监控和通讯功能。在工作状态下，采样处理单元14参数正常时，保护单元16不动作。一旦发生高压击穿短路等等异常情况，保护单元16动作关闭驱动单元12，避免装置损坏，同时指示单元发出相应声光指示，该信息经由模数A/D转换单元31转换成数字信号，由中央处理器单元32将数字信号传送至WiFi模块41，经天线42无线发送到互联网云端。当排放超标时，数据处理模块52发出报警信号，经模数A/D转换单元31转换成数字信号，由中央处理器单元32加入中央处理器的时钟信息，将数字信号传送至WiFi模块41，经天线42将数据无线上传到互联网或云端。
本发明一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，集成无线通讯、微电子技术、单片机、互联网和云平台等先进技术，具有远程监控和通讯功能，安全性和可靠性大大提高，是防治大气污染的先进新技术。通过在高压静电除尘装置上嵌入单片机、WiFi模块及排放检测单元，实现净化效果远程监测，同样适用于其他环保设备，能有效限制污染物的排放。便于工厂或用户的运行监控，通过互联网和云平台，便于厂家与用户的售后沟通及服务，厂家可通过互联网实时查看装置的运行状态，一旦发生异常情况，厂家可给予用户技术上的支持，避免了小问题还需派专员上门维修等情况，成本低且效率高。且环保部门无需现场采样检测，提高了环保部门的工作效率。无需大投入，借助互联网、大数据和云技术实现环保监察精细化，可以像卫星云图一样对跨区域大范围雾霾变化和趋势进行监察及预报，有助于环保部门治理大气污染问题，具有重要的社会意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，包括带通讯功能智能型高压静电电源、集尘电场(2)和排放监测单元(5)，其特征在于：所述的带通讯功能智能型高压静电电源包括高压静电电源电路(1)、单片计算机电路(3)和通讯电路(4)，所述的高压静电电源电路(1)包括电源单元(11)、驱动单元(12)、高压输出单元(13)、采样处理单元(14)、指示单元(15)和保护单元(16)，所述的单片计算机电路(3)包括模数A/D转换单元(31)和中央处理器单元(32)，所述的通讯电路(4)包括WiFi模块(41)和信号收发天线(42)，所述的集尘电场(2)包括集尘电场吸附极板(21)、废气进气管(22)和净气排气管(23)，所述的排放监测单元(5)包含传感器(51)和数据处理模块(52)，所述的数据处理模块(52)与采样处理单元(14)均与模数A/D转换单元(31)通信连接。
2.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的电源单元(11)将输入的市电转换成各单元电路所需的电压，所述的电源单元(11)与驱动单元(12)、高压输出单元(13)、采样处理单元(14)、指示单元(15)、保护单元(16)、单片计算机电路(3)、通讯电路(4)和排放监测单元(5)连接并供电。
3.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的废气进气管(22)安装在集尘电场吸附极板(21)的前端，所述的净气排气管(23)安装在集尘电场吸附极板(21)的后端。
4.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的驱动单元(12)的输出端与高压输出单元(13)的输入端连接，所述的高压输出单元(13)的输出端与集尘电场吸附极板(21)和采样处理单元(14)连接，所述的采样处理单元(14)与指示单元(15)、保护单元(16)连接，所述的保护单元(16)与驱动单元(12)连接。
5.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的模数A/D转换单元(31)与中央处理器单元(32)连接，所述的中央处理器单元(32)与WiFi模块(41)连接，所述的WiFi模块(41)与信号收发天线(42)连接，所述的采样处理单元(14)用于对高压输出单元(13)的实时电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的实时电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元(31)转换成数字信号。
6.如权利要求5所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的实时电参数模拟信号包括输出电压、功率、运行时间和装置异常状态信息。
7.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的传感器(51)安装在净气排气管(23)出口处，所述的传感器(51)与数据处理模块(52)连接，所述的数据处理模块(52)用于对传感器(51)的动态电参数模拟信号进行采集和处理，并将处理后的动态电参数模拟信号发送至模数A/D转换单元(31)转换成数字信号。
8.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的传感器(51)包括PM颗粒物传感器、有毒无机物传感器和有机废气TVOC传感器中的一种或几种组合。
9.如权利要求1所述的一种带通讯及监测功能的高压静电除尘装置，其特征在于：所述的带通讯功能智能型高压静电电源通过通讯电路(4)与互联网及云端通讯连接。
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