| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201610602288.9 | 申请日 | 2016-07-27 |
| 公开(公告)号 | CN106248173A | 公开(公告)日 | 2016-12-21 |
| 申请人 | 北京科技大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 陈先中; 易超; 李世斌; | 第一发明人 | 陈先中 |
| 权利人 | 北京科技大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 北京科技大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市海淀区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市海淀区学院路30号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：100083 |
| 主IPC国际分类 | G01F23/28 | 所有IPC国际分类 | G01F23/28 ; G05B19/042 |
| 专利引用数量 | 4 | 专利被引用数量 | 3 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市广友专利事务所有限责任公司 | 专利代理人 | 张仲波; |
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于 物联网 技术的 高炉 雷达料面监测系统，能够提高系统的传输性能。所述系统包括：位于高炉顶端的多个雷达 节点 ，网关节点以及监控中心节点；所述多个雷达节点中的每个雷达节点，用于获取雷达回 波数 据，并基于TCP/IP协议，将获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点；所述监控中心节点，用于依据接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据，绘制料面信息。本发明适用于物联网技术领域。 | ||
| 权利要求 | 1.一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统，其特征在于，包括：位于高炉顶端的多个雷达节点，网关节点以及监控中心节点； |
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| 说明书全文 | 一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统技术领域[0001] 本发明涉及物联网技术领域，特别是指一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统。 背景技术[0002] 近年来，随着物联网的发展，“物物相息”的理念已经渗透到了各个领域之中，其改变了传统工业的控制测量方式。国家在《物联网“十二五”发展规划》中，明确圈定了9大领域重点示范工程，“智能工业”就是其中之一。物联网系统通常包括部署在各个区域的物联网通信节点，通过大量的物联网通信节点对多个区域采集数据和监控。 [0003] 在高炉料面监测领域，为了充分反映炉内料面的整体形状，通常会采取测量料面多点来综合反映料面信息。而雷达作为复杂环境下首选的测量传感器，在高炉料面探测中被广泛使用。由于一个雷达在固定的情况下只能测量料面某一点距离数据，因此采用阵列雷达多点测量能够充分反映料面的形状等信息。 [0004] 目前雷达测距有两种方法，第一种方法是发射脉冲信号，测量时间差来计算距离的方式，第二种方法是发射连续调频波，通过频率差来计算距离的方式。由于高炉内复杂恶劣的工业环境，第一种方法不适于高炉料面信息的监测，通常采用第二种方法，能够最大地反映料面及其炉内干扰信息。工业现场对于实时性要求较高，因此就需要较高传输速度的通信方式来解决传输问题。现有的雷达采用的信号传输协议包括：CAN协议、RS485协议等，该类协议的主要缺点是传输速率慢、传输距离短，导致信号传输的性能差。 发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统，以解决现有技术所存在的信号传输的性能差的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统，包括：位于高炉顶端的多个雷达节点，网关节点以及监控中心节点； [0007] 所述多个雷达节点中的每个雷达节点，用于获取雷达回波数据，并基于TCP/IP协议，将获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点； [0008] 所述监控中心节点，用于依据接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据，绘制料面信息。 [0009] 进一步地，所述每个雷达节点包括：雷达装置和以太网组件；其中，所述雷达装置包括：处理器； [0010] 所述处理器，用于产生连续调频波，并依据产生的所述连续调频波，获取雷达回波数据； [0011] 所述以太网组件，用于基于TCP/IP协议，将所述处理器获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点。 [0012] 进一步地，所述雷达装置还包括：温度传感器； [0013] 所述温度传感器，用于获取所述雷达节点的温度数据，并将获取的所述雷达节点的温度数据发送至所述处理器； [0014] 所述以太网组件，用于基于TCP/IP协议，将所述处理器接收到的所述雷达节点的温度数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点。 [0015] 进一步地，所述雷达回波数据及所述温度数据采用“头字节+数据字节+尾字节”的结构进行传输； [0016] 其中，所述雷达回波数据的结构包括：一个头字节标志位、1024个字节的雷达回波数据和一个字节结束标志位； [0017] 所述温度数据的结构包括：一个头字节标志位、1个字节的温度数据和一个字节结束标志位。 [0018] 进一步地，所述监控中心节点，还用于设置所述多个雷达节点中每个雷达节点的工作方式，其中，所述工作方式包括：工作频率、盲区及高温断电。 [0019] 进一步地，所述多个雷达节点中的每个雷达节点均与所述网关节点相连，所述网关节点还与所述监控中心节点相连；或， [0020] 所述多个雷达节点中的每个雷达节点通过环形布线方式连接所述网关节点，所述网关节点还与所述监控中心节点相连。 [0021] 进一步地，所述系统还包括：中继节点；所述网关节点通过所述中继节点与所述监控中心节点相连； [0022] 所述中继节点，用于对所述网关节点接收到的所述雷达回波数据及温度数据进行放大处理后，发送至所述监控中心节点。 [0023] 进一步地，所述监控中心节点，还用于依据预先设置的巡检方式，依次获取所述多个雷达节点中的每个雷达节点的温度数据，并依据获取的当前雷达节点的温度数据，判断所述当前雷达节点的温度数据是否大于预设的第一温度阈值且小于预设的第二温度阈值，若大于预设的第一温度阈值且小于预设的第二温度阈值，则采取间歇式巡检方式和所述当前雷达节点进行通信，以降低当前雷达节点的巡检频率； [0024] 所述监控中心节点，还用于判断所述当前雷达节点的温度数据是否大于等于预设的第二温度阈值，若大于等于预设的第二温度阈值，则对所述当前雷达节点进行断电处理； [0025] 其中，所述预先设置的巡检方式包括：正向巡检方式或反向巡检方式；所述正向巡检方式为按照所述多个雷达节点中每个雷达节点的标号从小到大，依次获取每个雷达节点获取的温度数据及雷达回波数据；所述反向巡检方式为按照所述多个雷达节点中每个雷达节点的标号从大到小，依次获取每个雷达节点获取的温度数据及雷达回波数据。 [0026] 进一步地，所述预先设置的巡检方式还包括：故障巡检方式； [0027] 所述监控中心节点，还用于采用故障巡检方式，对所述多个雷达节点中的每个雷达节点进行故障巡检，确定所述多个雷达节点中发生故障的雷达节点，并根据预先存储的历史雷达回波数据和未发生故障的雷达节点获取的雷达回波数据进行机器学习，绘制料面信息，其中，所述发生故障的雷达节点包括：不工作的雷达节点及获取的雷达回波数据失真的雷达节点。 [0028] 进一步地，所述监控中心节点，还用于对发生故障的雷达节点进行报警，并依据预设的故障诊断库对发生故障的雷达节点进行故障诊断，确定所述发生故障的雷达节点的故障类型及健康状况，依据所述发生故障的雷达节点的健康状况，确定所述发生故障的雷达节点的维护周期。 [0029] 本发明的上述技术方案的有益效果如下： [0030] 上述方案中，通过多个雷达节点中的每个雷达节点获取雷达回波数据，并基于TCP/IP协议，将获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点；接着，由所述监控中心节点依据接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据，绘制料面信息。这样，基于TCP/IP协议传输所述雷达回波数据，由于TCP/IP协议传输速度快且传输距离长，从而能够提高所述雷达回波数据的传输速度及传输距离，同时提高系统的传输性能。附图说明 [0031] 图1为本发明实施例提供的基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的结构示意图； [0032] 图2为本发明实施例提供的雷达节点的结构示意图； [0033] 图3为本发明实施例提供的基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的工作流程示意图； [0034] 图4为本发明实施例提供的旋转雷达的料面测量示意图； [0035] 图5为本发明实施例提供的雷达节点的部署结构示意图； [0036] 图6为本发明实施例提供的8个雷达节点安装位置俯视图； [0037] 图7为本发明实施例提供的8个雷达节点安装位置主视图。 具体实施方式[0038] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。 [0039] 本发明针对现有的信号传输的性能差的问题，提供一种基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统。 [0040] 实施例一 [0041] 参看图1所示，本发明实施例提供的基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统，包括：位于高炉顶端的多个雷达节点，网关节点以及监控中心节点； [0042] 所述多个雷达节点中的每个雷达节点，用于获取雷达回波数据，并基于TCP/IP协议，将获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点； [0043] 所述监控中心节点，用于依据接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据，绘制料面信息。 [0044] 本发明实施例所述的基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统，通过多个雷达节点中的每个雷达节点获取雷达回波数据，并基于TCP/IP协议，将获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点；接着，由所述监控中心节点依据接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据，绘制料面信息。这样，基于TCP/IP协议传输所述雷达回波数据，由于TCP/IP协议传输速度快且传输距离长，从而能够提高所述雷达回波数据的传输速度及传输距离，同时提高系统的传输性能。 [0045] 本实施例中，由所述监控中心节点对接收到的所述多个雷达节点发送的所述雷达回波数据进行频谱分析，可以得到每个雷达节点各自所照射区域内的料面到当前雷达节点之间的距离数据，还可以得到炉内的其他信息，例如，布料溜槽位置、十字测温支架位置、甚至料面下降速度等信息，根据频谱分析得到的信息，最终绘制出料面信息。 [0046] 本实施例中，所述系统包括：位于高炉炉顶的多个雷达节点，网关节点以及监控中心节点；其中，所述多个雷达节点中的每个雷达节点可以为具有以太网双向通信功能的雷达测距传感器，所述雷达节点的数量可以根据实际情况进行确定，例如，所述雷达节点的数量可以为10；所述网关节点作为各个雷达节点与所述监控中心节点进行通信的桥梁；所述监控中心节点可以包括：上位机。 [0047] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述每个雷达节点包括：雷达装置和以太网组件；其中，所述雷达装置包括：处理器； [0048] 所述处理器，用于产生连续调频波，并依据产生的所述连续调频波，获取雷达回波数据； [0049] 所述以太网组件，用于基于TCP/IP协议，将所述处理器获取的所述雷达回波数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点。 [0050] 本实施例中，每个雷达节点包括：雷达装置和以太网组件两个部分，前一个部分是雷达测量所必须的各种功能模块，所述雷达测量所必须的各种功能模块构成雷达装置；而后一部分的以太网组件是测量数据传输必须的组件。 [0051] 本实施例中，如图2所示，所述雷达装置主要包含：天线、氮气吹扫装置、电源、产生高频信号的高频电路、放置所述高频电路的高频盒、进行在线调试的调试接口、处理器，其中，所述处理器为DSP处理器。所述DSP处理器和所述高频盒相连，所述DSP处理器可用于产生连续步进频率的调频波，所述调频波通过所述天线发射出去。具体的，可以在DSP处理器中编程，使高频信号从24GHz连续均匀变化到26GHz，并通过采样获取1024点雷达回波数据。 [0052] 本实施例中，所述以太网组件包括：以太网芯片和基于以太网的网络接口。所述以太网芯片为集成了TCP/IP协议和10/100M的以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)的网卡芯片；所述网络接口为RJ45接口。所述以太网芯片直接与所述DSP处理器相连，为了加快读写速度，所述以太网芯片与所述DSP处理器连接方式采用16根数据总线、10根地址总线以及5根状态控制总线相连，这极大地加快了所述DSP处理器与所述以太网芯片的通信速度，从而能够提高每个雷达节点与所述网关节点通信的实时性。 [0053] 本实施例中，所述以太网组件负责将采样得到的1024点雷达回波数据发送至所述监控中心节点中的上位机，并且在通信中与所述上位机进行交互。这样，通过在雷达节点中增加基于TCP/IP协议的以太网组件，能够提高多个雷达节点在工作环境下的数据传输速度，便于监控中心节点实时地进行料面信息的分析，例如，料面成像和布料降料时的动态分析，用户能够通过料面高度位置变化和不同位置的料面下降速度实时调节分配布料周期和布料矩阵。 [0054] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述雷达装置还包括：温度传感器； [0055] 所述温度传感器，用于获取所述雷达节点的温度数据，并将获取的所述雷达节点的温度数据发送至所述处理器； [0056] 所述以太网组件，用于基于TCP/IP协议，将所述处理器接收到的所述雷达节点的温度数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点。 [0057] 本实施例中，如图2所示，所述雷达装置还包括：获取所述雷达节点温度数据的温度传感器，并将获取的所述雷达节点的温度数据发送至所述处理器；所述以太网组件，用于基于TCP/IP协议，将所述处理器接收到的所述雷达节点的温度数据通过所述网关节点发送至所述监控中心节点，由所述监控中心节点来监测所述雷达节点的电路板中的温度是否大于预设的阈值，以防止所述雷达节点的电路板因温度过高被烧坏。 [0058] 本实施例中，所述雷达装置的最大的特点在于对传统的雷达装置进行改进，增加了温度传感器，因此该雷达节点不仅能够测量所述雷达节点所照射区域内的料面到所述雷达节点之间的距离，而且能够获取该雷达节点的温度数据，在监控中心节点的上位机中可以根据雷达节点的温度数据，适时地调度各雷达节点的工作方式。 [0059] 本实施例中，这样的一个雷达节点，在所述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统中的角色是作为一个通信节点。 [0060] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述雷达回波数据及所述温度数据采用“头字节+数据字节+尾字节”的结构进行传输； [0061] 其中，所述雷达回波数据的结构包括：一个头字节标志位、1024个字节的雷达回波数据和一个字节结束标志位； [0062] 所述温度数据的结构包括：一个头字节标志位、1个字节的温度数据和一个字节结束标志位。 [0063] 本实施例中，所述雷达回波数据及所述温度数据采用“头字节+数据字节+尾字节”的结构进行传输，在传输雷达回波数据时，采用长度为1026字节数据进行传输，分别为一个头字节标志位、1024个字节的雷达回波数据和一个字节结束标志位，这个数据的封装是在DSP处理器中通过Socket进行封装的，再经过网关节点进行传输到达所述上位机，所述上位机通过接收到的数据依据头字节标志位开始解析数据包。 [0064] 本实施例中，在传输温度数据时，采用定时发送，由于雷达节点中温度变化的缓慢性和温度传感器的原理特征，通常每隔5～8秒采集一次温度数据，而温度数据的封装依旧采用头字节加数据字节加尾字节，实际中，对于温度数据只保留到个位，因此一个字节能够完全满足温度数据的存储需求，因此传输温度数据只需要3个字节即可。 [0065] 本实施例中，对于温度数据和1024点的雷波回波数据的传输，相同的是结构，不同的是结构所包含的内容，这对于雷达节点实时发送具有较高的实时性和可靠性。 [0066] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述监控中心节点，还用于设置所述多个雷达节点中每个雷达节点的工作方式，其中，所述工作方式包括：工作频率、盲区及高温断电。 [0067] 本实施例中，基于物联网技术，能够使监控中心节点与雷达节点进行快速的双向通讯。监控中心节点作为用户直接操作的部分，在以太网中可以充分发挥其控制作用，让用户与每个雷达节点进行点对点的实时通信，包括，设置每个雷达节点的工作方式，例如，设置每个雷达节点的工作频率(包括：上下变频参数)、盲区、高温断电等工作方式，而雷达节点能够对用户的请求进行响应，发送测量的雷达回波数据、温度数据等。 [0068] 本实施例中，盲区设置、工作频率设置等，既可以由上位机设置，也可以由用户自主设置。在进行盲区设置时，靠近炉心的雷达盲区设置必须滤除溜槽布料时周期性的干扰，使雷达回波数据尽可能包含真实的料面信息；在炉壁边缘，主要的影响是二次回波的影响，因此就需要对较高频率的信号进行滤除。同时，温度数据作为一个非常重要的指标，直接关系系统的稳定性，可以设置温度阈值，超过阈值进行间歇巡检或者断电处理，从而提高系统稳定性。 [0069] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述多个雷达节点中的每个雷达节点均与所述网关节点相连，所述网关节点还与所述监控中心节点相连；或， [0070] 所述多个雷达节点中的每个雷达节点通过环形布线方式连接所述网关节点，所述网关节点还与所述监控中心节点相连。 [0071] 本实施例中，在部署N个雷达节点时，考虑到所述系统的稳定性，可以采用星型布线方式，将所述网关节点作为中心节点，N个雷达节点呈星型分布在高炉顶端作为所述中心节点的下级节点，整个网络由中心节点执行集中式通信控制管理，各节点间的通信都要通过所述中心节点。每一个要发送数据的雷达节点都将要发送的数据发送至所述中心节点，再由所述中心节点负责将数据送到监控中心节点。 [0072] 本实施例中，例如，所述网关节点为集线器；在高炉顶端较为有限的空间中，每个雷达节点以高炉的中心(简称：炉心)为中心呈发射状分布，考虑到每个雷达节点的独立性，现场采用星型布线方式，每个雷达节点通过RJ45接口与所述集线器进行相连，所述集线器另一端走一路总线与监控中心节点相连。这样，对于任意雷达节点的访问控制方法简单，访问协议也比较简单，而且在一个雷达节点出现故障时，网关节点可以对线路进行逐一隔离以进行故障检测和定位，单个连接点的故障只会影响一个雷达节点，不会影响全网的雷达节点。 [0073] 本实施例中，考虑到高炉炉顶雷达节点的安装位置比较集中的特点，也可以采用环形布线方式。其特点是在炉顶上设一个中央节点，所述中央节点为网关节点，每个雷达节点通过环形布线方式连接所述中央节点，这样走线最短，在炉顶高温特别恶劣环境下，短线距十分重要。每个节点均采用直流供电方式和以太网通信方式的两根穿管走线方法，在节点发生故障时容易维护，也就是说，用于通信的通信线走一根钢管，供电的电源线走另一根钢管，这样能够避免所有通信线和电源线走同一根管，当线路出现故障时，便于维护。 [0074] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述系统还包括：中继节点；所述网关节点通过所述中继节点与所述监控中心节点相连； [0075] 所述中继节点，用于对所述网关节点接收到的所述雷达回波数据及温度数据进行放大处理后，发送至所述监控中心节点。 [0076] 本实施例中，所述中继节点可以为中继器，所述中继节点的数量根据雷达节点到监控中心节点的实际距离而定，高炉顶端到监控中心节点的距离一般为200多米，在100多米需要增加一个中继节点，对传输的数据进行放大处理，以提高数据传输的可靠性。 [0077] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述监控中心节点，还用于依据预先设置的巡检方式，依次获取所述多个雷达节点中的每个雷达节点的温度数据，并依据获取的当前雷达节点的温度数据，判断所述当前雷达节点的温度数据是否大于预设的第一温度阈值且小于预设的第二温度阈值，若大于预设的第一温度阈值且小于预设的第二温度阈值，则采取间歇式巡检方式和所述当前雷达节点进行通信，以降低当前雷达节点的巡检频率； [0078] 所述监控中心节点，还用于判断所述当前雷达节点的温度数据是否大于等于预设的第二温度阈值，若大于等于预设的第二温度阈值，则对所述当前雷达节点进行断电处理； [0079] 其中，所述预先设置的巡检方式包括：正向巡检方式或反向巡检方式；所述正向巡检方式为按照所述多个雷达节点中每个雷达节点的标号从小到大，依次获取每个雷达节点获取的温度数据及雷达回波数据；所述反向巡检方式为按照所述多个雷达节点中每个雷达节点的标号从大到小，依次获取每个雷达节点获取的温度数据及雷达回波数据。 [0080] 本实施例中，所述以太网传输的速率实际最高能够达到10Mbps，对于雷达回波数据基本能够没有延时地发送到上位机。但是，由于雷达节点是通过发射连续调频波来获取雷达回波数据，因此，每个雷达节点不能够同时发射连续调频波来获取雷达回波数据，不然会引起雷达回波干扰严重，无法判断真实的料面信息。因此，本实施例提供了一种基于多雷达节点的协同工作方式，提供了4种雷达巡检方式与雷达节点进行通信，包括：正向巡检方式、反向巡检方式、故障巡检方式、间歇式巡检方式等，如图3所示，。每个雷达节点按炉心到炉壁的位置进行标号，如1～8，从小到大进行逐个检测，该方式为正向巡检方式；从大到小，就是反向巡检方式。 [0081] 本实施例中，雷达节点的高频信号是由高频盒产生，雷达节点在连续高频率工作时，会出现过热的现象，为了避免这种不良反应，对于雷达节点的温度的检测就很重要，一旦温度过高(例如，大于90摄氏度且小于120摄氏度)，将会采取间歇式巡检方式，高频盒的温度会因为巡检频率的减小而降低，如果温度异常高(例如，大于等于120摄氏度)，对雷达节点电路系统有不可逆转的损害时，将会直接断电处理。 [0082] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述预先设置的巡检方式还包括：故障巡检方式； [0083] 所述监控中心节点，还用于采用故障巡检方式，对所述多个雷达节点中的每个雷达节点进行故障巡检，确定所述多个雷达节点中发生故障的雷达节点，并根据预先存储的历史雷达回波数据和未发生故障的雷达节点获取的雷达回波数据进行机器学习，绘制料面信息，其中，所述发生故障的雷达节点包括：不工作的雷达节点及获取的雷达回波数据失真的雷达节点。 [0084] 本实施例中，还采用故障巡检方式判断雷达节点是否发生故障，其中，所述故障包括：雷达节点不工作，或雷达节点获取的雷达回波数据失真，当雷达节点不工作时，该雷达节点无法获取雷达回波数据，就需要跳过该雷达节点，避免无效的巡检，也就是说，无法获取雷达回波数据的雷达节点将会在本轮故障巡检结束后从巡检雷达程序中被剔除。 [0085] 本实施例中，当雷达节点不工作，或雷达节点获取的雷达回波数据失真时，在上位机中，可以根据历史雷达回波数据和未发生故障的雷达节点获取的雷达回波数据进行机器学习，对故障雷达缺省的雷达回波数据进行补偿，从而能够将完整的料面信息展示给用户，让料面信息不至于因为1个或几个雷达节点的故障而出现较大的波动。 [0086] 在前述基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述监控中心节点，还用于对发生故障的雷达节点进行报警，并依据预设的故障诊断库对发生故障的雷达节点进行故障诊断，确定所述发生故障的雷达节点的故障类型及健康状况，依据所述发生故障的雷达节点的健康状况，确定所述发生故障的雷达节点的维护周期。 [0087] 本实施例中，所述监控中心节点，还用于对发生故障的雷达节点进行报警，若所述发生故障的雷达节点的故障原因是雷达节点获取的雷达回波数据失真，则依据所述发生故障的雷达节点获取的失真的雷达回波数据，并引入预设的故障诊断库来判断所述发生故障的雷达节点的故障类型，并对失真的雷达回波数据的时域、频域进行综合测试分析，得出所述发生故障的雷达节点的健康状况，其中，所述健康状况包括：优、良、中、差，依据所述发生故障的雷达节点的健康状况，确定所述发生故障的雷达节点的维护周期，让系统的维护更具有针对性和可靠性。 [0088] 本实施例中，所述监控中心节点不仅可以与雷达节点进行通信，还可以通过其他预定的节点读取炉内信息，例如，通过其他预定的局域网节点，获取高炉内某时刻布焦还是布矿，溜槽旋转位置、十字测温以及布料矩阵等信息，并对雷达节点与其他预定的节点获取的数据进行协同分析，综合判断炉内的料面信息，最终绘制出与实际最接近的炉内料面信息。 [0089] 本实施例适用的范围不仅不限于多点雷达，对于单点雷达和高炉旋转雷达也同样适用，其根本特点在于，采用基于物联网的技术，每个节点与监控中心节点进行实时高速双向通信，将雷达节点或高炉旋转雷达变成一个智能化的节点获取数据，在传输数据时最大程度地包含料面信息，如图4所示为基于物联网技术的旋转雷达的料面测量示意图。 [0090] 本实施例中，以一个具体的基于物联网技术的高炉雷达料面监测系统为例，例如，所述系统可以包括：8个雷达节点、1个交换机节点(所述交换机节点为集线器)、若干个中继节点以及监控中心节点，如图5所示，其中，所述交换机节点为图1中的网关节点，在部署雷达节点时，使8个雷达节点固定安装在高炉的顶端，工作时能够检测料面与所述雷达节点之间的距离。 [0091] 本实施例中，所示8个雷达节点呈星型发射状分布在高炉顶端的各个点上，如图6所示，雷达节点距离高炉中心线水平距离和水平安装角度如表1所示。为了使每一个雷达节点能均匀的照射到料面各点上，1～5号雷达节点垂直安装，6、7和8号雷达节点分别呈4.0°，13°，18°沿垂直方向向左倾，如图7所示，每个雷达节点能够照射在高炉半径的八个点上。每个雷达节点作为星型网络的一个采集节点，最后都连接在交换机节点。 [0092] 表1雷达节点距离高炉中心线水平距离和水平安装角度 [0093]雷达节点编号 距离高炉中心线水平距离 水平安装角度 1# 4400mm 333° 2# 3900mm 185° 3# 3300mm 72° 4# 2700mm 27° 5# 2100mm 105° 6# 1950mm 72° 7# 1950mm 285° 8# 1950mm 250° [0094] 本实施例中，所述交换机节点可以为集线器，所述交换机节点，用于接收雷达节点获取的数据。安装在一个区域内的8个雷达节点通过监控中心节点的控制采用预定的巡检方式依次获取各雷达节点获取的温度数据及雷达回波数据，并由所述监控中心节点对雷达节点进行监控，必要时对雷达节点进行断电保护。 [0095] 本实施例中，所述中继节点可以为中继器，所述中继节点的数量根据雷达节点到监控中心节点实际距离而定，高炉顶端到监控中心节点一般为200多米，在100多米需要增加一个中继节点，对数据进行放大处理，提高数据传输中的可靠性。在实际操作中，对每个雷达节点节点分配一个IP地址和通信端口号。例如“192.168.0.2”、“192.168.0.3”、“192.168.0.4”、“192.168.0.5”、“192.168.0.6”、“192.168.0.7”、“192.168.0.8”、“192.168.0.9”，配置端口号均为5000，并且全部工作在服务器方式，监听各自端口号，而所述监控中心节点工作在客户端方式，便于请求服务端雷达节点采集数据。 [0096] 本实施例中，采用基于TCP/IP协议进行数据通信，可以提高数据传输的可靠性，以太网通信采用的电缆为工业以太网专用线(8芯)，中间有分两层屏蔽层，分别为加厚铝箔和高编屏蔽网。在远距离访问时，考虑信号的保真和安全，采用光端机进行转换后用光纤进行远传。其中，光端机一般成对使用，分为光发射机和光接收机，光发射机完成电光转换，并把光信号发射出去用于光纤传输；光接收机主要是把从光纤接收的光信号再还原为电信号，完成光电转换。 [0097] 本实施例中，如图5所示，所述监控中心节点可以包括：位于中控室中用于现场控制的控制中心客户端和用于远程数据访问的远程控制中心客户端，所述控制中心客户端及远程控制中心客户端主要负责对中继节点传过来的数据进行入库存储、分析、绘制料面，同时对雷达回波数据进行滤波、降噪等一系列信号处理，同时在所述控制中心客户端及远程控制中心客户端中可以观察雷达节点是否发生故障，是否有报警信息，控制雷达节点的工作方式等。 [0098] 本实施例中，图5为一个高炉的料面监测系统的结构示意图，对于多个高炉，就可以有多个类似小型局域网，通过交换机最终汇总到监控总中心，可以扩大到一个广域网内所有的雷达节点数据传输。 [0099] 本实施例中，所述雷达节点的工作原理均是基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)技术，所述雷达节点可以按照监控中心节点要求的分时、逐一巡检的策略进行工作，如图3所示，具体的，所述系统开机后，所述监控中心节点首先建立与所有雷达节点的TCP/IP连接，所有雷达节点处于监听状态，然后监控中心节点作为客户端给指定雷达节点如雷达节点1发送控制请求指令，雷达节点1接收到控制信号进行上下变频数据采集，发送采集的雷达回波数据，等待然后向下一个雷达节点即雷达节点2发送相同控制指令，雷达节点1恢复监听；依此到雷达节点8发送完数据后，监控中心节点客户端再给雷达节点1发送控制指令，循环下去，这是正向巡检方式。在现场生产中，对于巡检的方式可以根据用户的要求进行自主选择，也可以采用反向巡检方式，获取每个雷达节点采集的雷达回波数据。 [0100] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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