一种火化机的智能控制方法及其应用系统装置 所述技术领域：
本发明涉及一种火化机的智能控制方法及其应用系统装置。
背景技术：以往的火化机采用人工控制的方法，既耗费人力又浪费时间，还达不到良好的火化效果，从而造成对环境的污染。
发明技术内容：
为了实现火化机的计算机智能控制，本发明提供一种火化机的智能控制方法，其特征在于：将火化机产生的多种模拟信号经计算机转换为数字或模拟控制输出信号对火化机进行控制，将火化机产生的多种数字信号经计算机转换为数字控制输出信号对火化机进行控制。火化机在运行的过程中，机内会产生多种连续变化的物理量，例如：温度、炉膛负压、风阀的阀位、……等，经模拟传感器，例如：变送器等，转变为模拟电信号或数字电信号，送入计算机进行处理，产生控制电信号再送火化机对模拟物理量进行自动控制；火化机在运行的过程中，机内还会产生多种通、断变化的电信号，例如：控制按钮、行程开关、光电开关、……等，经过光电隔离后送计算机进行处理，转变为控制电信号再送火化机对相应电器进行自动控制；从而实现对火化机的智能控制。为了将上述方法付诸实现，本发明提供一种上述方法的应用系统装置：计算机平台(1)经导线与模拟信号/数字信号转换器(2)连接，模拟信号/数字信号转换器(2)与火化机(6)内的变送器(3)连接；计算机平台(1)经导线与数字信号输入器(7)连接，数字信号输入器(7)经过光电隔离器(11)与火化机(6)内的开关量感应器(8)连接；计算机平台(1)经导线与数字信号/模拟信号转换器(4)连接，数字信号/模拟信号转换器(4)与与火化机(6)内的模拟量控制器(9)连接；计算机平台(1)经导线与数字信号输出器(5)连接；数字信号输出器(5)经过继电器(12)与火化机(6)内部地开关量控制器(10)连接。计算机平台(1)是智能控制的核心，它可以包括：计算机硬件、操作系统、控制软件等部分，其中，计算机硬件的作用是数据的运算及处理，操作系统的作用是为计算机提供一个软件运行的环境，控制软件的作用是根据火化机的运行要求，控制计算机读取或输出数据，并按照预定的算法进行数据的运算；火化机的智能控制过程是这样实现的：变送器(3)感应火化机(6)内的各种模拟物理信号并将它们转变成模拟电信号，经过模拟信号/数字信号转换器(2)转换为数字电信号，通过导线送往计算机平台(1)内进行智能处理，将处理结果生成的控制电信号，根据需要，或者通过数字信号/模拟信号转换器(4)转换为模拟电信号，以模拟电信号的形式对火化机(6)的相应模拟控制部分进行模拟控制；或者经数字信号输出器(5)输出数字电信号，通过继电器(12)对火化机(6)的相应开关量控制器(10)进行数字控制；火化机(6)内的开关量感应器(8)将火化机产生的开关量信号转换为数字电信号，经过光电隔离器(11)后，由数字信号输入器(7)通过导线送计算机平台(1)内进行处理；计算机平台(1)将处理结果生成的控制电信号，通过数字信号输出器(5)和继电器(12)再送火化机(6)对相应的开关量控制器(10)进行自动控制。
计算机平台(1)以美国NI公司的组态软件LabVIEW编制的控制程序为基础构成。利用该软件的编程功能，可以灵活地编写出各种功能的子程序，根据火化机的实际情况(读输入口状态)对火化机的各个部件作出相应的控制(写输出口)。人机界面的分辨率高，而且可以任意设计，灵活而美观，更可以实现全中文化，令操作工人容易操作。
在系统装置的进尸机构中设置变频器。利用变频器对电动机的变频调速功能和制动功能，可以控制进尸车或者台车起动的时候平稳、无冲击，停止的时候定位准确，避免撞坏设备，运行的时候可以根据需要改变速度：起动后以高于50Hz的频率运行，接近定位时以低速运行，使进尸车或者台车定位准确。
在系统装置中设置避雷器。避雷器的作用是当火化机遭遇雷击时，防止电源端的过(高)电压进入火化机的电路，大大地提高了可靠性。
附图说明：
图1、本发明的一种系统装置结构示意图。
图2、图1装置中模拟信号接收、处理、转换为控制模拟电信号部分和模拟信号接收、处理、转换为控制数字电信号部分的方法示意图。
图3、图1装置中的电路示意图。
实施方案
火化机是一种把尸体送到炉膛里燃烧成骨灰的机器，由计算机控制，操作工人只需要操纵计算机键盘或轻触屏幕就可以控制火化机的整个火化过程。
实施例一
火化机产生的多种模拟信号经模拟信号/数字信号转换后由计算机采集，与设定值一起在计算机中进行数字P、I、D运算，其P、I、D的数值都可以由计算机自动运算得出，也可以由调试者手动设定。将三个结果综合处理后，输出一个数字信号，这个数字信号可以根据需要，经数字信号/模拟信号转换，成为模拟量信号，去进行模拟量控制；也可以根据需要，转换为开关量信号，去进行开关量控制。例如，操作工人在触摸屏上进行负压的调整，计算机将该调整的负压值作为负压的设定值，计算机通过变送器和模拟信号/数字信号转换器采集火化机的负压值作为现场变量，然后与负压的设定值作比较并进行PID运算，运算后有两种处理方法，用于不同的场合：一是将结果通过AD转换卡，将数字信号转换成模拟量信号，送到火化机的引风机变频器，控制引风机的转速，到达自动调整负压的目的，这种方法控制精度高，其特点是控制的精度、稳定性和响应特性都比较好，其中精度可以达到1％。用于高档的火化机；另外一种方法是将结果通过DO卡，直接将数字信号送到火化机的引风机烟道闸板，控制闸板的开度，到达自动调整负压的目的，这种方法控制精度稍低，其特点是控制的精度、稳定性和响应特性比模拟量输出的数字PID稍低，其中精度可以达到2％，但大大地降低了成本，并且提高了可靠性和可维护性。这种方法用于中档的火化机。由于我们的控制精度比较高，所以非常适用于火化机炉膛的压力控制，因为炉膛在正常工作时压力范围为微负压，即-5Pa～0Pa，在压力控制领域中属于精度较高控制类型，而压力控制的好坏直接影响到火化机的燃烧工作状态，如果压力控制得不好的话，将会出现以下的问题：(1)负压波动范围大，炉膛的工作负压的设定值就要增大，以免出现正压而在炉门和操作口的缝隙中冒黑烟和出现异味，(2)受其影响，负压越大，空气的流动就越快，热空气在炉膛里的滞留时间就越短，造成燃烧热量散失大；(3)控制不平稳，容易引起炉膛的负压跳变过大，难以使炉膛达到一种稳定的工作状态，不适应火化机工作过程中变化的燃烧状态，很难达到最佳的燃烧点，从另一个侧面反映出来也是燃料损耗大，燃烧不充分而污染环境。所以，火化机的炉膛负压必须要控制在微负压范围内，才能使火化机的燃烧达到稳定状态，达到燃料消耗少，废气排放指标高，对污染少的效果。
计算机将接收到的火化机产生的多种数字信号与操作工人在人机界面中输入的指令进行比较、智能识别，作出判断，如果有错误，则在人机界面显示出错误提示，由操作工人纠错，同时计算机也不会执行该错误操作。例如，引风机和鼓风机开好后，只要负压达到点火的要求，就可以点火操作了，但是如果负压达不到点火的要求，而操作工人进行点火的话，计算机就会在屏幕上弹出提示信息，告诉工人操作错误了，应该等负压调整到安全范围内才能点火，同时计算机拒绝执行该错误操作。
计算机将接收到的火化机产生的多种数字信号进行分析、智能识别，作出判断，如果发现火化机中有异常状态，则在人机界面显示出诊断提示，由操作工人进行检查、维护。例如，计算机接收各个部件的状态，如避雷器是否失效，各个运动部件的热继电器是否已经动作，机箱温度是否过高，三相电源是否缺相，将这些信息综合处理，并将诊断结果在计算机的人机界面上以中文显示出来：某某设备出现了问题，请修复。直至问题解决后，计算机就会将新的诊断结果在计算机的人机界面上以中文显示出来：所有的设备状态良好。
火化机按进尸的方式分有两种，一种由炉体和送尸车组成，先介绍这种：
火化机前的送尸车是受计算机控制的，火化工人只需要按两次按钮就可以完成整个进尸的过程：火化工人第一次按下按钮后，预备门打开，开尽后送尸车自动伸出，火化工人将尸体放在送尸车上，再按一次按钮，送尸车自动缩入，到达中间位置时自动停止，由计算机通过光电开关感知车上是否有尸体，如果没有，预备门自动关闭；如果有尸体，炉门自动打开；炉门开尽后，送尸车自动进入炉膛，入尽后送尸车自动退出，送尸车上的链板自动以送尸车的相反方向滚动，尸体以原位落入炉膛；送尸车自动退出到达中间位置时自动停止，预备门自动关闭，整个进尸过程就完成了；如果在某些情况下，用户不需要预备门的，操作就更加简单，火化工人只需要按一次按钮就可以完成整个进尸的过程，相当于上述的第二次按按钮的操作。除了上述的按钮操作，操作工人还可以在触摸屏上进行操作，实现同样的功能。
进尸过程完成后，操作工人可以进行焚烧尸体的工作，首先要开引风机，然后开鼓风机，由于是计算机控制，所以这个顺序不会搞错，假如操作工人按错了，计算机会在屏幕上弹出提示信息，告诉工人操作错误了，应该如何操作才是正确，同时计算机拒绝执行该错误操作。
引风机和鼓风机开好后，只要负压达到点火的要求，就可以点火操作了，但是如果负压达不到点火的要求，而操作工人进行点火的话，计算机就会在屏幕上弹出提示信息，告诉工人操作错误了，应该等负压调整到安全范围内才能点火，同时计算机拒绝执行该错误操作。火化机有两个燃烧器，分别负责主炉膛和二次燃烧炉膛的燃烧。点火的时候，操作工人只需要在触摸屏上按一个按钮就可以完成对应燃烧器的整个点火的过程，因为点火需要一系列的动作：开油泵，开点火线圈，开小油阀，判断是否点着火，如果点不着火的继续开点火线圈，持续一定时间内还是点不着火的关点火线圈；并且在之后的一段时间内不能再点火，以策安全；如果点着火的马上关点火线圈，过了一段时间后，再开大油阀，到此，点火过程就完成了。
之后，操作工人就可以在触摸屏上进行负压的调整了，计算机将该调整的负压值作为负压的设定值，计算机通过变送器和AD转换卡采集火化机的负压值作为现场变量，然后与负压的设定值作比较并进行PID运算，运算后有两种处理方法，用于不同的场合：一是将结果通过AD转换卡，将数字信号转换成模拟量信号，送到火化机的引风机变频器，控制引风机的转速，到达自动调整负压的目的，这种方法控制精度高，用于高档的火化机；另外一种方法是将结果通过DO卡，直接将数字信号送到火化机的引风机烟道闸板，控制闸板的开度，到达自动调整负压的目的，这种方法控制精度稍低，用于中档的火化机。由于我们的控制精度比较高，所以非常适用于火化机炉膛的压力控制，因为炉膛在正常工作时压力范围为微负压，即-5Pa～0Pa，在压力控制领域中属于精度较高控制类型，而压力控制的好坏直接影响到火化机的燃烧工作状态，如果压力控制得不好的话，将会出现以下的问题：(1)负压波动范围大，炉膛的工作负压的设定值就要增大，以免出现正压而在炉门和操作口的缝隙中冒黑烟和出现异味，(2)受其影响，负压越大，空气的流动就越快，热空气在炉膛里的滞留时间就越短，造成燃烧热量散失大：(3)控制不平稳，容易引起炉膛的负压跳变过大，难以使炉膛达到一种稳定的工作状态，不适应火化机工作过程中变化的燃烧状态，很难达到最佳的燃烧点，从另一个侧面反映出来也是燃料损耗大，燃烧不充分而污染环境。所以，火化机的炉膛负压必须要控制在微负压范围内，才能使火化机的燃烧达到稳定状态，达到燃料消耗少，废气排放指标高，对污染少的效果。当尸体全部火化成为骨灰后，燃烧就可以结束了，操作工人只要在触摸屏上按一下按钮就可以结束燃烧，由计算机控制自动完成一系列的动作：先关闭油泵，然后关油阀，再开气阀用压缩空气将油阀至喷嘴的油管内的油喷出，最后自动关闭气阀。
这时，操作工人可以关闭引风机和鼓风机了，关闭的顺序同样是有要求的：先关鼓风机后关引风机，由于用于关闭两个风机的按钮只有一个，关闭的顺序由计算机内部控制程序固定下来了，操作工人按第一次时只能是关鼓风机，所以不用担心操作工人操作错误而出现正压，这也是计算机智能化的一个体现。计算机平台(1)包括：
工业控制主板：台湾研华PCM-6004V-00A1 板载VIA C3 800M CPU
内存： 南韩现代128M 硬盘： 美国西数10G
机箱和电源： 台湾研祥6806
操作平台： 美国微软公司WIN98
控制软件： 美国NI公司LabVIEW模拟信号/数字信号转换器(2)：台湾研华PCL-812PG数字信号/模拟信号转换器(4)：台湾研华PCL-726数字信号输入器(7)和数字信号输出器(5)共用：台湾研华PCL-720变送器(3)：美国SETRA C268 ±100Pa 4～20mA具体结构见图1。
实施例二
实施例一的火化机的控制方式是半自动的控制，即每一个部件的控制都是自动控制，但部件与部件之间是人工手动分步进行的，这种控制方式用于中档的火化机。高档的火化机采用全自动的控制，除了有上述这种火化机的控制功能外，部件与部件之间是自动按顺序连贯进行的，而且还带有含氧量分析仪和进尸机构的变频调速器。含氧量分析仪的作用是监视二次燃烧室的含氧量，将其转化为电信号，由计算机通过AD转换卡采集作为现场变量，计算机将内部的相关的运算结果作为设定值，与该现场变量作比较并进行PID运算，将得出的结果通过AD转换卡，将数字信号转换成模拟量信号，送到火化机的自动配风阀，控制各个对应风道的空气供应(供氧量)情况，使二次燃烧室的含氧量等于设定值，达到燃料燃烧充分，达到燃料消耗少，废气排放指标高，对污染少的效果。进尸机构的变频调速器的作用是利用变频器对电动机的变频调速功能和制动功能，可以控制预备门、进尸车、炉门起动的时候平稳、无冲击，停止的时候定位准确，避免撞坏设备，运行的时候可以根据需要改变速度：起动后以高于50Hz的频率运行，接近定位时以低速运行，使各个部件定位准确；有利于延长设备的使用寿命，减少维护量。其余的与实施例一相同。
实施例三
火化机按进尸的方式分还有一种，这种火化机的炉膛的炕面是活动的，而且有两个，可以退出炉膛外面，称之为台车，并带有升降架，用于把刚火化完毕出炉的台车升高冷却，以方便另一个台车进炉，提高效率。这种火化机可以在火化完毕后，将炕面退出炉膛外面，让家属自己拣骨灰，这种火化机适合某些地方的风俗习惯。这种台车式火化机同样分为半自动和全自动型。
这里介绍半自动台车式火化机。其控制方式跟实施例一基本接近，只是由于要求能让家属自己拣骨灰，因此进尸的方式就有了不同，而且还多了出炉冷却和出灰的过程。
在初始状况下，一个台车在炉膛外的外机架上，另一个台车在炉膛外的升降架顶上，炉膛内没有台车。操作工人把尸体放在炉膛外的台车上，按一次按钮后就可以完成整个进尸的过程：操作工人按下按钮后，预备门自动打开，开尽后，台车自动从预备门外的外机架进入，到达升降架底后自动停止，炉门自动打开，开尽后，台车自动进入炉膛，入尽后，炉门自动关闭，最后自动关好预备门，这时整个进尸的过程就完成了，中途不需要再按任何按钮，就算是按了，计算机也不会执行。
当尸体完成进炉的过程后，原先在初始状况下在炉膛外的升降架顶上的台车就可以移到预备门外，让家属自己拣骨灰或者放上另一个尸体准备进炉，要完成这个过程，同样是按一次按钮就可以完成：操作工人按下按钮后，预备门自动打开，开尽后，原先在初始状况下在炉膛外的升降架顶上的台车自动降下来，降尽后，自动移到预备门外的外机架上，停定后，自动关好预备门，这时整个出灰的过程就完成了，同样地，中途不需要再按任何按钮，就算是按了，计算机也会拒绝执行。
当火化完毕后，同样地也是按一次按钮就可以完成整个出炉冷却的过程：操作工人按下按钮，炉门自动打开，开尽后，炉膛里的台车带着死者的骨头自动移到炉膛外的升降架底部，到达后停定，自动升到升降架的顶部，到达后停定，自动开冷却风机，使刚出炉的台车和死者的骨头都冷却下来，并同时关炉门，冷却风机要一直开到台车和死者的骨头都冷却至设定温度时才会自动停下来。
其余的与实施例一相同。
实施例四
同样是台车炉，但与实施例三所不同的是，本实施例采用全自动的控制方法，其控制方法与实施例二的相同。其余的与实施例三相同。