移动式气体检测仪的定位系统及厂区气体监测系统的制作方法

文档序号:14923129发布日期:2018-07-11 05:09

本实用新型涉及气体监测领域,具体的说,涉及了一种移动式气体检测仪的定位系统及厂区气体监测系统。



背景技术:

随着国家经济的快速发展,工业气体广泛应用于我国的各个领域,极大促进了国民经济的健康持续发展;但是,当前我国工业在气体安全方面缺乏有效的监督和管理,这使得工业气体爆炸事故频繁发生,危害人们的生命安全和财产安全。

目前,为了减少气体爆炸事故的发生,在需要连续监测某种或某些气体的工厂中通常会分布固定式气体检测仪来进行固定区域内的气体监测,然而这些固定式气体检测仪往往由于相互之间分布距离过大而出现监测盲区,无法精确监测盲区内的小范围气体泄漏。

为了解决以上存在的问题,人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。



技术实现要素:

本实用新型的目的是针对现有技术的不足,从而提供一种设计科学、实用性强的移动式气体检测仪的定位系统及厂区气体监测系统。

为了实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:一种移动式气体检测仪的定位系统,包括服务器、移动式气体检测仪以及分布在工厂中的固定式气体检测仪,每个固定式气体检测仪具有唯一的坐标位置和编号;

所述移动式气体检测仪和所述固定式气体检测仪均携带有ZigBee模块,所述ZigBee模块构建ZigBee无线通信网络;

所述移动式气体检测仪,通过所述ZigBee无线通信网络,接收各个固定式气体检测仪发送的数据包,测量每个数据包的接收信号强度,并将每个数据包以及相应的接收信号强度发送给所述服务器;所述数据包包括所述固定式气体检测仪的坐标位置和编号;

所述服务器根据接收到的数据包以及相应数据包的接收信号强度计算所述移动式气体检测仪的坐标位置。

基于上述,所述服务器采用三角形质心法计算所述移动式气体检测仪的坐标位置。

基于上述,该定位系统包括多个移动式气体检测仪,所述移动式气体检测仪通过NB-loT物联网网络与所述服务器无线通信。

本实用新型还提供一种厂区气体监测系统,包括所述的移动式气体检测仪的定位系统以及预设有工厂地图的监控平台,所述固定式气体检测仪,分布在工厂的关键位置实时采集气体浓度,通过所述ZigBee无线通信网络将其的编号、位置坐标和采集的气体浓度上传给所述监控平台;

所述移动式气体检测仪,采集当前位置的气体浓度并发送给所述监控平台;

所述监控平台,通过所述移动式气体检测仪的定位系统实时获取所述移动式气体检测仪的坐标位置,在所述工厂地图上分别显示每个固定式气体检测仪的坐标位置、编号和采集的气体浓度,以及显示所述移动式气体检测仪的坐标位置和采集的气体浓度,并在所述固定式气体检测仪和/或所述移动式气体检测仪采集的气体浓度大于预设气体浓度阈值时发出报警信息给所述移动式气体检测仪。

基于上述,所述移动式气体检测仪的定位系统包括多个移动式气体检测仪,每个移动式气体检测仪在所述厂区气体检测系统中具有唯一的编号,所述报警信息包括采集的气体浓度大于预设气体浓度阈值的所述固定式气体检测仪和/或所述移动式气体检测仪的坐标位置、编号和位置。

基于上述,所述移动式气体检测仪包括气体检测装置、显示装置、声光报警模块、ZigBee模块、NB-loT物联网模块,所述气体检测装置用于采集当前位置的气体浓度;所述显示模块用于显示所述报警信息;所述声光报警模块根据所述报警信息发出声光报警;所述ZigBee模块用于与每个固定式气体检测仪通信,所述NB-loT物联网模块用于与所述监控平台以及所述服务器通信。

基于上述,所述移动式气体检测仪为移动式气体检测机器人,所述移动式气体检测机器人中预设有监测路线,每个移动式气体检测仪的监测路线不相同。

基于上述,所述移动式气体检测仪为手持式气体检测仪。

基于上述,所述移动式气体检测仪的定位系统的服务器与所述监控平台之间均通过NB-loT物联网网络无线通信。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步,具体的说,本实用新型利用ZigBee无线通信网络实现移动式气体检测仪的定位,并采用移动式气体检测仪来采集多个固定式气体检测仪之间盲区的气体浓度,实现了厂区全方位的气体浓度检测,同时能够及时定位气体泄漏点的位置;监控平台通过NB-loT物联网网络与移动式气体检测仪通信,可以实时显示移动式气体检测仪的位置和采集的气体浓度,具有实时性高、定位精度较高、功耗低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的定位系统的原理框图。

图2是本实用新型的定位系统的检测仪分布及监测路线示意图。

图中:1.固定式气体检测仪;2.移动式气体检测仪;(3、4、5).监测路线。

具体实施方式

下面通过具体实施方式,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示,一种移动式气体检测仪的定位系统,包括服务器、移动式气体检测仪2以及分布在工厂中的固定式气体检测仪1,每个固定式气体检测仪1具有唯一的坐标位置和编号;所述服务器中预存有接收信号强度RSSI与距离D的对应表(D,RSSI);

所述移动式气体检测仪2和所述固定式气体检测仪1均携带有ZigBee模块,所述ZigBee模块构建ZigBee无线通信网络;

所述移动式气体检测仪2,通过所述ZigBee无线通信网络,接收各个固定式气体检测仪1发送的数据包,测量每个数据包的接收信号强度RSSI,并将每个数据包以及相应的接收信号强度RSSI发送给所述服务器;所述数据包包括所述固定式气体检测仪1的坐标位置和编号;

所述服务器根据接收到的数据包、相应数据包的接收信号强度RSSI以及预存的接收信号强度RSSI与距离D的对应表(D,RSSI)计算所述移动式气体检测仪2的坐标位置。

所述定位系统的定位过程为包括准备阶段和定位阶段:

准备阶段

基于所述ZigBee无线通信网络建立无线电传播路径损耗模型;

选取若干个位置已知的点作为测试点,计算每个测试点与各个固定式气体检测仪1之间的距离D;

检测在每个测试点接收到的由各个固定式气体检测仪1发送的数据包的信号强度RSSI;

根据每个测试点与各个固定式气体检测仪1之间的距离D,以及每个测试点接收到的由各个固定式气体检测仪1发送的数据包的信号强度RSSI建立各个距离D和接收信号强度RSSI的对应表(D,RSSI);

定位阶段

每个固定式气体检测仪1向所述移动式气体检测仪2发送数据包,所述数据包包括所述固定式气体检测仪1的坐标位置和编号;

所述移动式气体检测仪2测量每个数据包的接收信号强度RSSI,并将每个数据包以及相应的接收信号强度RSSI发送给所述服务器;

所述服务器根据所述固定式气体检测仪1的编号累计接收到的同一个固定式气体检测仪1发送的数据包个数,当数据包个数等于预设个数时停止接收该固定式气体检测仪1发送的新数据包,并对该固定式气体检测仪1发送的所有数据包的接收信号强度RSSI求取平均值;

所述服务器对各个固定式气体检测仪1的接收信号强度RSSI均求取平均值后,所述服务器按照接收信号强度从强到弱的顺序对所有固定式气体检测仪1进行排序;

所述服务器基于距离D和接收信号强度RSSI的对应表(D,RSSI)将排序靠前的N个固定式气体检测仪1的接收信号强度RSSI换算为所述移动式气体检测仪2到N个固定式气体检测仪1的距离;

所述服务器根据N个固定式气体检测仪1的坐标位置以及其到所述移动式气体检测仪2的距离计算所述移动式气体检测仪2的坐标位置。

优选的,N等于3;当N等于3时,以选取的三个固定式气体检测仪1为圆心,分别以各自的接收信号强度RSSI对应的距离为半径画圆,因为实际环境的复杂性,这三个圆经常会出现交叠区域,为了优化定位精度,得出精确的定位结果,所述服务器采用三角形质心法计算所述移动式气体检测仪2的坐标位置。

具体的,为了确保所述移动式气体检测仪2与所述服务器可靠通信,该定位系统包括多个移动式气体检测仪2,所述移动式气体检测仪2通过NB-loT物联网网络与所述服务器无线通信。所述移动式气体检测仪2与所述服务器的通信需求为传输距离远、使用时间长、实时性高,而所述NB-loT物联网网络具有的低功耗、超强信号覆盖,海量的连接和低成本的优点正好满足所述移动式气体检测仪2与所述服务器的通信需求。

本实用新型还提供了一种厂区气体监测系统,如图2所示,包括所述移动式气体检测仪的定位系统以及预设有工厂地图的监控平台,

所述固定式气体检测仪1,分布在工厂的关键位置实时采集气体浓度,通过所述ZigBee无线通信网络将其的编号、位置坐标和采集的气体浓度上传给所述监控平台;

所述移动式气体检测仪2,采集当前位置的气体浓度并发送给所述监控平台

所述监控平台,通过NB-loT物联网网络与所述移动式气体检测仪的定位系统无线通信,实时获取所述移动式气体检测仪2的坐标位置,在所述工厂地图上分别显示每个固定式气体检测仪1的坐标位置、编号和采集的气体浓度,以及显示所述移动式气体检测仪2的坐标位置和采集的气体浓度,并在所述固定式气体检测仪1和/或所述移动式气体检测仪2采集的气体浓度大于预设气体浓度阈值时发出报警信息给所述移动式气体检测仪2。优选的,所述报警信息包括采集的气体浓度大于预设气体浓度阈值的所述固定式气体检测仪1和/或所述移动式气体检测仪2的坐标位置、编号和位置。

为了缩短巡检一遍整个厂区监测盲区所耗费的时间,所述移动式气体检测仪的定位系统包括多个移动式气体检测仪2,每个移动式气体检测仪2在所述厂区气体检测系统中具有唯一的编号;将整个厂区监测盲区分为多个监测路线(3、4、5),每个移动式气体检测仪2按照一个监测路线监测气体浓度,通过多个所述移动式气体检测仪2即可实现对整个厂区监测盲区的气体监测,与单个移动式气体检测仪2来巡检厂区相比,多个移动式气体检测仪2同时巡检能够及时发现厂区监测盲区内的气体泄漏点,有利于及时解决气体泄漏的问题。

具体的,所述移动式气体检测仪2包括气体检测装置、显示装置、声光报警模块、ZigBee模块、NB-loT物联网模块,所述气体检测装置用于采集当前位置的气体浓度;所述显示模块用于显示所述报警信息;所述声光报警模块根据所述报警信息发出声光报警,所述ZigBee模块用于与每个固定式气体检测仪1通信;所述NB-loT物联网模块用于与所述监控平台以及所述服务器通信;两种通信模块的结合使得本实用新型中的所述移动式气体检测仪2是相对独立的移动检测设备,既可加入ZigBee无线通信网络实现定位功能,也可以直接与所述监控平台进行信息交互功能。

所述厂区气体监测系统的工作原理为:

若干个固定式气体检测仪1实时采集工厂关键位置处的气体浓度,并通过所述ZigBee无线通信网络将其的编号、位置坐标和采集的气体浓度上传给所述监控平台;

若干个移动式气体检测仪2,分布在若干个固定式气体检测仪1之间,实时采集当前位置的气体浓度并发送给所述监控平台;所述定位系统实时获取若干个移动式气体检测仪2的坐标位置并发送给所述监控平台;

所述监控平台在所述工厂地图上分别显示每个固定式气体检测仪1的坐标位置、编号和采集的气体浓度,以及显示每个移动式气体检测仪2的坐标位置、编号和采集的气体浓度;

所述监控平台将所述固定式气体检测仪1和/或所述移动式气体检测仪2采集的气体浓度与预设气体浓度阈值进行比较;当所述固定式气体检测仪1和/或所述移动式气体检测仪2采集的气体浓度大于预设气体浓度阈值时,可判断所述固定式气体检测仪1和/或所述移动式气体检测仪2所在的位置处发生气体泄漏,所述监控平台发出报警信息给所述移动式气体检测仪2;

所述移动式气体检测仪2根据所述报警信息显示气体泄漏点的坐标位置和气体浓度信息,并通过所述声光报警模块发出声光报警。

所述厂区气体监测系统通过在所述监控平台上显示所述固定式气体检测仪1和所述移动式气体检测仪2所在的位置以及每个位置对应的气体浓度监测数据,可以及时地发现气体泄漏事故隐患,防患于未然;并且在发生气体泄漏事故的第一时间可以获知气体泄漏点的位置信息和气体浓度,为事后分析事故提供宝贵资料。

优选的,所述移动式气体检测仪2为移动式气体检测机器人或手持式气体检测仪。

当所述移动式气体检测仪2为移动式气体检测机器人时,所述移动式气体检测机器人中预设有监测路线(3、4、5),每个移动式气体检测仪2的监测路线(3、4、5)不相同;同时,所述监测路线(3、4、5)与所述固定式气体检测仪1的监测范围不重叠,即所述移动式气体检测仪2的监测路线为多个所述固定式气体检测仪1的监测盲区,这样能够确保所述移动式气体检测仪2的监测数据与所述固定式气体检测仪1的监测数据不重复,且能实现整个厂区内所有位置的气体浓度监测;同时由于所述移动式气体检测仪2只需采集所述固定式气体检测仪1盲区内的气体浓度,极大缩短了所述移动式气体检测仪2的监测路线(3、4、5),有利于及时发现所述固定式气体检测仪1盲区内的气体泄漏点;具体的,所述监测路线的确定与工厂中易发生气体泄漏故障的程度有关。

当所述移动式气体检测仪2为手持式气体检测仪时,由工作人员手持该移动式气体检测仪2进行气体浓度检测,每个工作人员具有不同的监测路线(3、4、5);具体的,所述监测路线均(3、4、5)为固定式气体检测仪之间的监测盲区。

所述手持式气体检测仪实时采集当前位置的气体浓度并通过所述NB-loT物联网模块上传给所述监控平台;所述监控平台的工厂地图上实时显示所述手持式气体检测仪所采集的气体浓度,当采集的气体浓度大于预设气体浓度时,所述监控平台向所有的手持式气体检测仪发布报警信号,提示位于该区域的工作人员迅速撤离,极大地保障了检测人员的人身安全。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

再多了解一些
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