便携色谱工作站是专为电力系统油务工作者设计的分析工具,具有以下业务和功能:
业务应用:主要用于电力系统中变压器油的色谱分析,通过检测油中溶解气体的含量,来判断变压器内部的运行状况,如是否存在故障、故障的严重程度等,为变压器的维护和检修提供依据,保障电力系统的安全稳定运行。
功能特点
虚拟仪器设计:将色谱仪的温度、压力、流量等各种参数和操作直接虚拟设计在工作站上,既能对仪器进行测量、控制,又可进行色谱数据分析处理。
自动化控制:工作站启动后执行智能化程序,可自动升温、点火、加桥流,直至达到稳定状态,用户只需进样即可。
谱图处理功能:具备强大的谱图处理能力,可对不同的峰形进行智能分析处理,自动处理分析结果,同时也有方便、强大的手动谱图处理功能,如增峰、删峰、峰合并、肩峰切割等,能提高分析精度。此外,还可在多张谱图间做加减运算或重合显示,便于确定中药指纹图谱中的共有峰等。
智能化的专家诊断系统:可自动对数据结果进行分析判断,除了常用的三比值法、平衡判据法之外,还可运用直观的立体图示法、大卫三角形法等多种判断方法进行故障诊断,并和历史数据比较,自动计算产气速率,结合专家知识库进行综合分析给出专家意见,打印故障分析报告。
数据库管理功能:具有分析结果数据库、谱图库、设备档案库等多种数据库,并能根据需要进行各种数据库检索与数据的管理。
数据共享与输出:数据结果可与Microsoft Excel、Word等软件共享,数据谱图可与Photoshop、CorelDRAW等图像软件共享,还可自由制定图文并茂的中文或英文分析报告内容,并直接生成到Word中打印,定量结果也可输出到Excel等电子表格以进行二次计算。
定性及定量分析:可在谱图采集过程中对已经采集的部分随时进行定性、定量计算。定性可采用峰起止范围方式、保留指数法等;定量可实现分组、多内标、内标量变化的多点校正、指数法、差减法等多种复杂的定量算法,还可计算基线噪声及漂移、色谱柱塔板数、峰分离度等色谱仪指标。
基于C#开发的色谱工作站软件,核心围绕“轻量化、高适配、易操作”设计,简化实现方案如下:
一、架构设计
采用“分层+模块化”架构,依托.NET框架快速落地:
底层通信:用C#的SerialPort、USB库实现与色谱仪硬件(柱温箱、检测器)的异步通信,确保实时信号采集与设备控制。
核心功能:封装控制逻辑、谱图算法、诊断模型为类库,通过多线程(Task)并行处理采集与分析,兼顾效率。
UI交互:基于WPF开发简洁触控界面,用DataBinding实时展示设备状态与谱图,适配便携场景操作。
数据存储:用SQLite轻量数据库存储分析结果、谱图数据,支持离线操作与快速检索。
二、核心模块简化实现
1. 自动化控制模块
预设启动流程(升温→点火→就绪),通过串口指令自动控制柱温(精度±0.1℃)、检测器桥流,状态实时反馈至UI。
异常时触发声光报警(如温度超差),支持手动暂停调整参数。
2. 谱图处理模块
以100Hz采样率采集信号,用滑动平均滤波去噪,通过一阶导数算法自动寻峰、计算峰面积(误差≤2%)。
支持手动增删峰、肩峰切割,WPF绘图控件实时显示谱图,支持缩放与多图叠加对比。
3. 专家诊断模块
内置三比值法、产气速率计算等标准算法,自动算出油中气体浓度(如H₂、CH₄)并匹配故障类型(过热/放电)。
4. 数据管理模块
数据库存储设备档案、分析结果,支持按设备/日期检索。
一键导出结果至Excel、谱图为图片,自动生成带结论的Word报告并打印。
三、关键优化
用Task和异步回调提升实时性,避免UI卡顿;
核心算法简化逻辑(如峰识别用阈值法),平衡精度与效率;
适配低配置硬件,压缩内存占用(≤500MB)。
通过简化设计,在保证电力现场分析核心需求的同时,依托C快速开发优势,实现软件的轻量化与易用性。