一种基于PXI平台的通用火化机质量检测系统

技术领域

本发明涉及一种基于PXI平台的通用火化机质量检测系统，适用于火化机的数据采集、状态监测以及质量检测。

背景技术

火化机是我国促进殡葬改革，推行火葬的重要装备，是完成遗体火化功能的核心设备。常见的火化机的组成主要包括：主燃室、再燃室、燃烧器、助燃供风、烟气排放、电控系统等部件，对其开展的质检内容包含：火化机工作时主燃室、再燃室的温度、主燃室内烟气与大气的压差、火化单具遗体的燃油消耗量、主燃室中氧气的含量、烟气排放中污染物的含量等多项性能参数。通过对火化机的质量检测和能力评定，可以淘汰落后的技术及产能，促进殡葬行业科技创新及新装备转化能力，提升殡葬行业节能环保的能力，实现行业的可持续发展及“绿色殡葬”的人文理念。

现有的火化机的质检工作均采用传统的温度、压力、流量、气体等传感器和仪表来对火化机的运行状态进行观测，检测方式为单项仪表对应单项检测项目，绝大部分仪表仍采用模拟信号输出，采集的数据仅能用仪表自带的7段LED数码管显示，目视后手工记录，部分仪表自带微型打印设备，可打印简单的检测数据，所有检测参数均不能传送至计算机进行分析。检测数据采集的方式落后，手工记录的数据不能完全还原检测时火化机的工作状态，导致火化机质量检测能力不足。随着同步检测和处理的数据量日趋增加、信号采集的响应速度也要求越来越快，但是检测的参数类型却日益分散，当前，按照每个性能参数单独建立的模拟信号测量系统已不能满足开展殡葬设备科研工作的需要。

发明内容

本发明的目的是：针对传统火化机质量检测只能进行单参数测量检测且不具备大规模数据分析能力的现状，提出了一种基于PXI平台的通用火化机质量检测系统和方法，将火化机质量检测的各个参数测量功能集成为一个整体，并通过计算平台将各项数据进行融合实现数据分析，同时具备通用性和扩展性；通过基于PXI平台搭载的各个信号类型采集板卡将分散的各个传感器进行集成，统一管理，由PXI控制器对数据进行集中处理和分析以满足日趋增加的火化机质量检测数据量需求和日趋加快的火化机质量检测数据采集响应速度需求。

本发明的目的是这样实现的：一种基于PXI平台的通用火化机质量检测系统，其特征在于：由PXI平台、PXI板卡和传感器组成；PXI平台包含PXI控制器和在其之上运行的质量检测系统软件，PXI平台提供PXI总线插槽，PXI板卡插入总线插槽中，PXI板卡直连传感器，传感器安装于火化机指定位置；传感器采集相关数据，PXI板卡获取传感器上传的数据，实现数据采集的快速响应，PXI控制器通过PXI总线控制PXI板卡，获取传感器上传至PXI板卡的数据，由质量检测系统软件进行数据处理和分析，提供友好的人机交互界面，实现火化机的质量检测。

本发明的目的还可以这样实现：所述的传感器，包括电压信号、电流信号和串口通讯传感器，采集的数据包含主燃室温度、再燃室温度、表面温度、主燃室压差、油耗、氧气含量以及排放的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳多种气体含量；与之对应，所述的PXI板卡包含电压信号采集、电流信号采集以及RS232/RS422/RS485串口通讯板卡，用于支持电压信号、电流信号和串口通讯传感器的数据采集，每一PXI板卡连接指定的传感器，用于获取传感器上传的数据。

PXI平台提供PXI总线插槽具有扩展性能，后续需要采集火花机其他数据时插入新的PXI板卡，同时添加采集其他数据的新的传感器并安装于火花机的相应新的部位。

PXI控制器为通用计算平台，安装通用操作系统，在其之上运行质量检测系统软件。

质量检测系统软件采用模块化设计，由任务调度模块、数据采集模块、数据库模块、局域网通讯模块、公网通讯模块、人机交互模块和版权保护模块组成；其中：数据采集模块主要负责传感器数据的采集；数据库模块用于存储检测系统采集的传感器数据以及系统用户管理数据；局域网通讯模块用于系统上下位机之间的通讯和数据传输；公网通讯模块用于向远程服务器发送检测信息；人机交互模块包括用户登录及权限管理、检测任务用户操作、数据分析人机友好界面；版权保护模块主要用于软件的知识产权保护，实现一机一号的注册机制，避免软件盗版；以上所有模块均由任务调度模块进行调度，实现合理的资源配置和调用。

本发明一种基于PXI平台的通用火化机质量检测系统用于检测的方法：其特征在于：基于PXI平台的高效计算和便于扩展的能力，通过配置多种信号类型的PXI板卡，将不同种类的传感器进行集成，实现火化机质量数据的统一采集和集中数据处理及分析，同时，利用PXI平台的扩展能力可增减板卡和传感器以适应现有及未来不同类型火化机的质量检测，实现检测系统的通用性；

其中：检测系统由PXI平台、PXI板卡和传感器组成；PXI平台包含PXI控制器和在其之上运行的质量检测系统软件，PXI平台提供PXI总线插槽，PXI板卡插入总线插槽中，PXI板卡直连传感器，传感器安装于火化机指定位置；传感器采集相关数据，PXI板卡获取传感器上传的数据，实现数据采集的快速响应，PXI控制器通过PXI总线控制PXI板卡，获取传感器上传至PXI板卡的数据，由质量检测系统软件进行数据处理和分析，提供友好的人机交互界面，实现火化机的质量检测；

质量检测系统软件采用模块化设计，由任务调度模块、数据采集模块、数据库模块、局域网通讯模块、公网通讯模块、人机交互模块和版权保护模块组成；其中：数据采集模块主要负责传感器数据的采集；数据库模块用于存储检测系统采集的传感器数据以及系统用户管理数据；局域网通讯模块用于系统上下位机之间的通讯和数据传输；公网通讯模块用于向远程服务器发送检测信息；人机交互模块包括用户登录及权限管理、检测任务用户操作、数据分析人机友好界面；版权保护模块主要用于软件的知识产权保护，实现一机一号的注册机制，避免软件盗版；以上所有模块均由任务调度模块进行调度，实现合理的资源配置和调用。

基于PXI平台的通用火化机质量检测系统，具体检测步骤如下：

(1)将传感器安装于火化机指定的测量位置，根据具体的火化机确定不同的参数测量安装的位置，同时连接传感器供电线进行供电；

(2)将PXI板卡插入PXI平台的总线插槽，并将传感器信号线连接至相应的PXI板卡：电压输出的传感器连接至电压信号采集板卡、电流输出的传感器连接至电流信号采集板卡、具备串口通讯能力的传感器连接至串口通讯板卡；

(3)对检测系统上电，包括传感器上电，打开PXI控制器开关，启动控制器，操作系统启动后，启动质量检测系统软件，并操作进行系统自检，对PXI板卡和传感器进行检查，确保其正常工作；

(4)若自检不正常，进行故障排除，排除故障后可再次上电自检，直至自检正常；

(5)若自检正常，软件自动进行数据采集，通过数据显示、曲线显示方式呈现实时数据并进行存储，用户实时监测质量数据；

(6)数据采集完成后，软件自动对采集的数据进行归类处理，并分析数据有效性，用户根据需要操作软件进行历史数据的仔细查阅、绘制曲线，对于超限数据软件自动进行高亮标注，用户根据需要操作软件存储或导出处理后的数据，并生成数据报表，得出质量检测结论；

(7)检测完成后，关闭质量检测系统软件，对控制器关机，并对系统和传感器下电。

基于PXI平台的通用火化机质量检测系统，系统扩展步骤如下：

(1)将新传感器安装于火化机指定位置；

(2)检测现有板卡能否采集新传感器数据，如不能则安装与新传感器信号类型一致的采集板卡，配置软件采集新传感器数据；如能则直接配置软件采集新传感器数据；

(3)将新传感器数据融入现有系统，完成系统扩展。

本发明与现有技术相比的优点在于：采用的PXI平台能够实现质量检测系统硬件的通用化和扩展需求，软件的模块化设计实现了质量检测系统软件的通用化和扩展需求。本发明对所有参数统一测量集中处理、具备更快的数据采集响应速度、具备大规模的数据处理能力、具备高效的数据分析能力、系统具备通用性和扩展性。本发明提供的高效快速数据采集能力、强大的数据处理分析能力以及通用和扩展能力，为火化机质量检测工作的跨越式发展提供有力的技术保障。

附图说明

图1本发明技术方案框架结构示意图；

图2软件总体框架图；

图3检测方法流程图；

图4系统扩展流程图。

具体实施方式

本发明的发明原理是：基于PXI平台的高效计算和便于扩展的能力，通过配置多种信号类型的PXI板卡，将不同种类的传感器进行集成，实现火化机质量数据的统一采集和集中数据处理及分析，同时，利用PXI平台的扩展能力可增减板卡和传感器以适应现有及未来不同类型火化机的质量检测，实现检测系统的通用性。

本发明的系统包含PXI平台、PXI板卡以及多种常用传感器，其中，传感器安装于火化机指定的位置进行相关数据的采集，不同信号类型的传感器连接相应的PXI板卡并将采集的数据上传；PXI平台安装PXI控制器和PXI板卡，PXI控制器通过PXI总线控制PXI板卡获取传感器上传的数据并利用其强大的计算能力对采集的数据进行数据处理和分析，并提供友好的人机交互界面，实现火化机的质量检测。所述的传感器采集的数据包含但不限于主燃室温度、再燃室温度、表面温度、主燃室压差、油耗、氧气含量以及排放的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等气体含量，并可添加新的传感器采集其他新增数据类型。所述的PXI板卡包含但不限于电压信号采集板卡、电流信号采集板卡、RS232/RS422/RS485通讯板卡，并可添加新的板卡采集其他新增信号类型。

具体来讲，本发明方案由PXI平台、PXI板卡和传感器组成。传感器安装于火化机指定位置采集相关数据，并将数据以指定的信号形式向外发送，本发明配置了多种常规信号类型的传感器，如电压信号、电流信号、串口通讯等，传感器采集的数据包含主燃室温度、再燃室温度、表面温度、主燃室压差、油耗、氧气含量以及排放的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等气体含量，后续需要采集其他数据可添加新的传感器。PXI板卡连接指定的传感器，用于获取传感器上传的数据，PXI板卡直连传感器可实现数据采集的快速响应，满足质量检测实时性要求，本发明配置的PXI板卡包含电压信号采集、电流信号采集以及RS232/RS422/RS485串口通讯板卡，支持电压信号、电流信号和串口通讯传感器的数据采集，后续需要采集其他传感器数据可添加新的PXI板卡。PXI平台包含PXI控制器和在其之上运行的质量检测系统软件，PXI平台提供PXI总线插槽，可插入PXI板卡，PXI控制器通过PXI总线控制PXI板卡，可获取传感器上传至板卡的数据，并由质量检测系统软件进行数据处理和分析，实现火化机的质量检测。事关火化机质量的参数经由传感器采集后，PXI板卡以低延迟的响应速度实时获取数据，并汇总至PXI控制器，在PXI控制器之上运行的质量检测系统软件利用PXI控制器强大的计算能力对汇总的数据进行集中处理和分析，并以友好的人机界面与检测员交互，实现对火化机质量的高效检测。本发明配置的传感器和PXI板卡可满足当前绝大部分火化机的数据采集和质量检测，对于各别无法满足的火化机以及未来出现的新增未知参数的火化机，基于PXI平台强大的可扩展性能，可通过添加新的传感器和PXI板卡实现数据采集和质量检测，满足火化机质量检测系统的通用性需求。

如图1所示，系统由PXI平台、PXI板卡和传感器组成。传感器安装于火化机指定位置采集相关数据，并将数据以指定的信号形式向外发送，本发明配置了多种常规信号类型的传感器，如电压信号、电流信号、串口通讯等，传感器采集的数据包含主燃室温度、再燃室温度、表面温度、主燃室压差、油耗、氧气含量以及排放的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳等气体含量。PXI板卡连接指定的传感器，用于获取传感器上传的数据，PXI板卡直连传感器可实现数据采集的快速响应，满足质量检测实时性要求，本发明配置的PXI板卡包含电压信号采集、电流信号采集以及RS232/RS422/RS485串口通讯板卡，支持电压信号、电流信号和串口通讯传感器的数据采集。PXI平台包含PXI控制器和在其之上运行的质量检测系统软件，PXI平台提供PXI总线插槽，可插入PXI板卡，PXI控制器通过PXI总线控制PXI板卡，可获取传感器上传至板卡的数据，并由质量检测系统软件进行数据处理和分析。质量检测系统软件由任务调度模块、数据采集模块、数据库模块、局域网通讯模块、公网通讯模块、人机交互模块和版权保护模块组成，

如图2所示，数据采集模块主要负责传感器数据的采集；数据库模块用于存储检测系统采集的传感器数据以及系统用户管理数据；局域网通讯模块用于系统上下位机之间的通讯和数据传输；公网通讯模块用于向远程服务器发送检测信息；人机交互模块包括用户登录及权限管理、检测任务用户操作、数据分析等人机友好界面；版权保护模块主要用于软件的知识产权保护，实现一机一号的注册机制，避免软件盗版；以上所有模块均由任务调度模块进行调度，实现合理的资源配置和调用。

系统检测流程如图3所示，具体实施步骤如下：

(1)将传感器安装于火化机指定的测量位置，不同的参数测量安装的位置有所不同，根据具体的火化机确定，同时连接传感器供电线进行供电；

(2)若PXI板卡未插入PXI平台，则将其插入，系统一般已插好，并将传感器信号线连接至相应的PXI板卡，如电压输出的传感器连接至电压信号采集板卡、电流输出的传感器连接至电流信号采集板卡、具备串口通讯能力的传感器连接至串口通讯板卡；

(3)对系统上电，包括传感器上电，打开PXI控制器开关，启动控制器，操作系统启动后，启动质量检测系统软件，并操作进行系统自检，系统自检中软件会对PXI板卡和传感器进行检查，确保其正常工作；

(4)若自检不正常，则需进行故障排除，排除故障后可再次上电自检，直至自检正常；

(5)若自检正常，则软件自动进行数据采集，通过数据显示、曲线显示等方式呈现实时数据并进行存储，用户可实时监测质量数据；

(6)数据采集完成后，软件自动对采集的数据进行归类处理，并分析数据有效性，用户可操作软件进行历史数据的仔细查阅、绘制曲线，对于超限数据软件自动进行高亮标注，用户可操作软件存储或导出处理后的数据，并可生成数据报表，得出质量检测结论；

(7)检测完成后，关闭质量检测系统软件，对控制器关机，并对系统和传感器下电。

系统配置的传感器和PXI板卡可满足当前绝大部分火化机的数据采集和质量检测，对于各别无法满足的火化机以及未来出现的新增未知参数的火化机，基于PXI平台强大的可扩展性能，可通过添加新的传感器和PXI板卡实现数据采集和质量检测，满足火化机质量检测系统的通用性需求。

系统扩展操作流程如图4所示。

本发明PXI控制器为通用计算平台，可安装通用操作系统，并可在其之上运行质量检测系统软件，软件采用模块化设计，具备友好的人机交互界面，可获取经由传感器采集并上传至PXI板卡的数据进行数据处理和分析，实现火化机质量检测，同时软件可针对采集数据类型的变化进行快速便捷的适应性定制。

本发明所述的系统的通用性包含硬件的通用性和软件的通用性，硬件通过传感器的增减和PXI板卡的扩展可适应不同类型的数据采集，软件通过模块化适配可适应不同类型的数据处理和分析，通过硬件和软件的组合实现对不同类型火化机的质量检测。

通过上述实施方案可知，本发明方案可为火化机质量检测提供高效快速的数据采集能力、强大的数据处理分析能力以及通用和扩展能力，为火化机质量检测工作的跨越式发展提供有力的技术保障。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。