一种有毒气体泄漏在线监测系统的制作方法

本发明属于化学工业中的气体监测技术领域，具体地涉及一种有毒气体泄漏在线监测系统。

背景技术：

随着化学工业的发展,易燃易爆和有毒气体的种类和范围都在不断扩大,各种高温高压设备内常装有剧毒或易燃气体,一旦发生泄漏事故后,将造成不可估量的后果,所以这就要求必须迅速可靠地检测出空气中这些气体的含量以及泄漏位置,并能及时发出报警和采取快速有效措施进行补救。

国内外对有毒气体的监测做了许多研究： X J Chao等提出在对H₂S气体进行监测时,对传感器选择网络组建和节点能耗模型进行了研究；陈昌涛等对化工生产过程中有毒气体的智能监测进行研究,给出了系统设计方案,实现了1台PC机完成对整个现场有害气体浓度的监测；侯昭武等对移动终端和GPRS技术结合的有毒气体监测仪进行研究,实现了终端节点移动和有毒气体的远程监测；高同辉等对基于ZigBee无线网络有害气体监测系统进行了研究,实现了对H₂S、CO和CH₄三种有害气体浓度采集。但是，总体看来，这些系统存在功能单一、移动性差、布线困难等不足之处。

技术实现要素：

本发明就是针对石化厂在生产过程中可能发生有毒气体泄漏带来的生产安全问题，提供一种有毒气体泄漏在线监测系统；本发明实现了化工生产的安全、持续、高效进型，具有良好可靠性、安全性和实用性。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统，包括基于嵌入式太阳能电源模块、终端节点模块、ZigBee无线传感网络、PC监控平台、网络监控平台、安卓手机监控平台、ARM便携式监控平台、基于WIFI的移动节点小车；其结构要点是：所述基于嵌入式太阳能电源模块分别与终端节点模块、ZigBee无线传感网络相连，所述ZigBee无线传感网络通过无线网络信号与PC监控平台、ARM便携式监控平台相互通信，所述PC监控平台的信号输出端与网络监控平台的信号输入端相连，所述网络监控平台的信号输出端连接安卓手机监控平台；所述基于WIFI的移动节点小车与终端节点模块相互通信。

作为本发明的一种优选方案，所述终端节点模块包括传感器阵列、与所述传感器阵列相连的ZigBee功能模块，所述ZigBee功能模块由微处理器CC2530芯片构成，所述微处理器CC2530芯片集成有A/D转换器、C8051单片机、RF射频收发器，所述A/D转换器的输出端连接C8051单片机的信号输入端，C8051单片机的信号输出端连接RF射频收发器的信号输入端。

进一步地，所述传感器阵列包括温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、有毒气体传感器、光学粉尘传感器；所述温度传感器采用DS18B20，所述湿度传感器采用DHT11，所述风速风向传感器采用HL-FS2和HL-FX2，所述有毒气体传感器采用MQ-136，所述光学粉尘传感器GP2Y1010AU0F；所述传感器阵列的输出端连接A/D转换器的信号输入端。

作为本发明的另一种优选方案，所述ARM便携式监控平台包括无线模块、串口驱动电路、ARM核心板、触摸屏，所述ARM核心板采用S3C6410核心板；所述无线模块的输出端连接串口驱动电路的输入端，串口驱动电路的输出端连接S3C6410核心板的信号输入端，S3C6410核心板的信号输出端连接触摸屏。

作为本发明的另一种优选方案，所述基于WIFI的移动节点小车包括WIFI控制端、无线路由器、STC11F3、LN298电机驱动电路、视频摄像头；所述WIFI控制端与无线路由器相连，视频摄像头与无线路由器相连，无线路由器的输出端连接STC11F3，STC11F3的输出端连接。

本发明的有益效果是。

1、本发明提供一种有毒气体泄漏在线监测系统，集无线传感器网络、便携式设备、云端即时存储功能、网页实时显示、在线监测短信报警、安卓手机实时显示及太阳能充电等技术于一体,实现对石化厂区中有毒气体(主要包括H₂S、SO₂、CO、CH₄ )、温度、湿度、风向、风速、PM2.5等因子的实时、在线监测和预警,使生产管理人员掌握石化厂区的有毒气体实时动态信息,对可能引发危险事故的因素及时排除,把危险控制在始发阶段,以实现化工生产的安全、持续、高效进行。本发明在线监测系统具有良好可靠性、安全性和实用性。

2、（1）所述终端节点模块功能：监测节点附近的有毒气体浓度、环境的温湿度、风向、风速及PM2.5烟尘颗粒物,发送至监控平台,由监控平台分析是否达到报警条件,防止温度、湿度过高造成生产安全隐患。在发生安全事故(即有毒气体泄漏)时,可以通过风速与风向参数预测有毒气体的走向,提前向可能发生有毒气体中毒的地点人员预警,保障人员的安全。（2）所述ARM便携式监控平台功能：方便管理员对各个节点数据的查看,在节点附近的工业设备进行维护的时候可以随时查看节点数据,保证了施工人员的人身安全。（3）安卓手机监控平台功能：管理人员可以随时随地对数据进行监控,方便快捷。（4）基于WIFI的移动节点小车功能：可以通过WIFI路由器传输回来的视频进行小车的控制,小车搭载终端节点在管理人员的控制下开到泄漏的危险地区,将环境参数采集回来,保障救险人员的安全。

附图说明

图1是本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的总体功能框图。

图2是本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的终端节点模块结构图。

图3是本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的ARM便携式监控平台结构框图。

图4是本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的基于WIFI的移动节点小车结构框图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的总体功能框图。图中，包括基于嵌入式太阳能电源模块、终端节点模块、ZigBee无线传感网络、PC监控平台、网络监控平台、安卓手机监控平台、ARM便携式监控平台、基于WIFI的移动节点小车；其结构要点是：所述基于嵌入式太阳能电源模块分别与终端节点模块、ZigBee无线传感网络相连，所述ZigBee无线传感网络通过无线网络信号与PC监控平台、ARM便携式监控平台相互通信，所述PC监控平台的信号输出端与网络监控平台的信号输入端相连，所述网络监控平台的信号输出端连接安卓手机监控平台；所述基于WIFI的移动节点小车与终端节点模块相互通信。

如图2所示，为本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的终端节点模块结构图。所述终端节点模块包括传感器阵列、与所述传感器阵列相连的ZigBee功能模块，所述ZigBee功能模块由微处理器CC2530芯片构成，所述微处理器CC2530芯片集成有A/D转换器、C8051单片机、RF射频收发器，所述A/D转换器的输出端连接C8051单片机的信号输入端，C8051单片机的信号输出端连接RF射频收发器的信号输入端。进一步地，所述传感器阵列包括温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、有毒气体传感器、光学粉尘传感器；所述温度传感器采用DS18B20，所述湿度传感器采用DHT11，所述风速风向传感器采用HL-FS2和HL-FX2，所述有毒气体传感器采用MQ-136，所述光学粉尘传感器GP2Y1010AU0F；所述传感器阵列的输出端连接A/D转换器的信号输入端。

如图3所示，为本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的ARM便携式监控平台结构框图。所述ARM便携式监控平台包括无线模块、串口驱动电路、ARM核心板、触摸屏，所述ARM核心板采用S3C6410核心板；所述无线模块的输出端连接串口驱动电路的输入端，串口驱动电路的输出端连接S3C6410核心板的信号输入端，S3C6410核心板的信号输出端连接触摸屏。所述无线模块接收来自终端节点的数据,经过串口驱动电路并送往S3C6410处理器处理数据,数据经过相应处理后显示到触摸屏上。

如图 4 所示，为本发明一种有毒气体泄漏在线监测系统的基于WIFI的移动节点小车结构框图。所述基于WIFI的移动节点小车包括WIFI控制端、无线路由器、STC11F3、LN298电机驱动电路、视频摄像头；所述WIFI控制端与无线路由器相连，视频摄像头与无线路由器相连，无线路由器的输出端连接STC11F3，STC11F3的输出端连接。所述WIFI控制端将控制指令发送至WIFI路由器,再由WIFI路由器发送到LN298电机驱动电路,控制着小车的4个电机,实现小车的移动。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。