专利名称：基于wsn的石油、化工设备泄漏监控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于石化监控设备领域，尤其是一种基于WSN的化工设备泄漏监控系统。
背景技术：
石油、化工石化行业是我国的支柱产业之一，在国民经济发展中起着举足轻重的 作用。石化生产过程中所使用的原料、辅料绝大多数属易燃、易爆或高(剧)毒物质，一旦 泄漏，易形成爆炸性混合物发生燃烧、爆炸，导致人员伤亡、环境污染，甚至生态灾难。许多 石油、化工企业对安全生产事故的重视程度日益提高并投入了大量资金进行设备改造、隐 患治理，例如修建消防通道、安装储罐冷却水、加固防火提、安装流量计、控制阀控制装车 流速、安装红外探测感应器以及建立自动喷淋灭火系统等措施。但是，采用上述技术方案仍 存在以下问题(1)采用有线监控设备的监控技术相对落后，且由人工在监控中心值班监 视或报警器报警，由操作人员采取防范措施，这种方式不利于事故发生后的快速应急处置， 而且在事故预警方面效果更差；( 对事故现场应急信息实时获取的技术研究滞后，缺少 相应的应急信息采集设备；C3)现场设备监控传感器数据采集、融合、分析的智能化、自动 化水平还很低；(4)事故发生之后，由于浓烟(雾)、剧毒、高温等因素，人员难以靠近现场， 确认事故源或泄漏点难度很大，为事故处理带来很大困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、泄漏检测及时准确 并且自动化处理水平高的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，包括监控中心、无线传感器网络和 局域网，所述的无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易产生泄漏部 位的无线传感器及PC机连接构成，该PC机及监控中心共同连接到局域网上。而且，所述的远程控制终端由机壳及其内部的控制电路连接构成，控制电路包括 电源模块、主控制器、数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，电源模块与主控制 器、数据采集模块、射频模块相连接为其供电，主控制器通过I/O接口与数据采集模块、射 频模块、按键模块及通信模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。而且，所述的射频模块为SmartNode模块或CCM30模块。而且，所述的主控制器为MC9S08GT60微处理器芯片，所述的通信模块为USB FT232B14 芯片。而且，所述的无线传感器为气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器的其中一 种或一种以上的组合。而且，所述的监控中心由安装有监控程序的计算机构成并安装在监控室内。而且，所述的局域网上还连接有能够控制监控中心工作的用户终端。本发明的优点和积极效果是
1、本监控系统将各种类型的无线传感器安装在容易产生泄漏部位的石油、化工设 备上构成无线传感器网络(WIRELESS SENSOR NETWORK)，能够及时检测出泄漏情况并通过 无线传感器网络经远程控制终端发送给监控中心，由监控中心自动进行关闭阀门等处理任 务，避免了由于泄漏引发的燃烧、爆炸等事故的发生，保证了石油、化工生产的安全运行。2、本监控系统的监控中心通过对接收数据的分析，不仅可以及时了解分布在现场 的设备运行情况并能对事故发生产生预警功能，同时对于事故发生地点能够做出准确的判 断，便于及时处理泄漏事故。3、本监控系统的远程控制终端也可以独立运行，由远程控制终端对本监控区域的 设备进行监控处理操作，提高了监控系统的灵活性。4、本发明设计合理，通过无线传感器网络与监控中心相结合的方式实现对石油、 化工设备的泄漏检测功能，既可以对现场事故做出预警处理，又为及时处理泄漏事故提供 可靠的依据，保证了生产的安全运行，提高了生产管理的自动化水平。
图1是本发明的系统连接示意图；图2是无线传感器网络的连接示意图；图3是远程控制终端的控制电路方框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述一种基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，如图1所示，包括监控中心、无线传 感器网络和用户终端，监控中心、无线传感器网络及用户终端通过局域网连接在一起。监控 中心通常安装在监控室内，该监控中心由安装有监控程序的计算机构成，还可以连接打印 机或UPS等设备，能够对无线传感器网络传送过来的数据进行归整、分析，然后通过显示窗 口实时、清晰地显示无线传感器网络运行状况的相关信息，还可以打印、存储和查询分析这 些信息，当监控中心检测到故障发生时，能够及时在监视屏幕上显示报警信息并发出声音 告警，提醒监控人员及时处理；当监控人员不在时，可以自动启动事故处理应急方案，通过 远程控制终端关闭掉相关阀门，并通过GSM通信网给工作人员手机发送短消息，工作人员 得到短消息后，使用用户终端通过监控中心对泄漏事故进行相关处理。无线传感器网络，如图2所示，由远程控制终端、多个分布于监测区域内的无线传 感器(图中相互连接的圆圈所示)及PC机连接构成，同一基站范围内的无线传感器构成一 个基于ZigBee的本地无线网络。下面分别对无线传感器网络中的各个组成部分分别进行 说明。远程控制终端在本地无线网络中充当汇聚各传感器节点的作用，能够汇总本地无 线网络的无线传感器状态信息、线路电压电流，并通过PC机与监控中心实现数据传输功 能。该远程控制终端，由机壳及其内部的控制电路连接构成，如图3所示，机壳内的控制电 路包括电源模块、主控制器、数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，其具体连接关 系为电源模块与主控制器、数据采集模块、射频模块相连接为其供电，主控制器通过I/O 接口与数据采集模块、射频模块、按键模块及通信模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。上述各个模块的功能为数据采集模块使用传感器进行数据采集并将各种无线 传感器(如气体浓度、温度、湿度等)采集的其他信号(如光信号、电信号、化学信号)转 变为数字信号并送给主控制器；主控制器负责控制整个远程控制终端的处理操作、路由协 议、同步定位、功耗管理、任务管理以及需要实现网络安全可靠的通信协议；射频模块负责 与其他无线传感器进行无线通信、交换控制消息和收发采集数据；电源模块由两节碱性电 池或微型纽扣电池组成，为整个控制电路供电。在本实施例中，主控制器采用MC9S08GT60 嵌入式微处理器芯片，射频模块采用SmartNode模块或CCM30模块，通信模块采用USB FT232B14 芯片。无线传感器安装在石油、化工设备容易产生泄漏的关键部位，例如接头、阀门、机 械密封、垫片、密封填料、玻璃观测窗、检查口、计量仪表等处，负责检测气体、液体及控制阀 门的运行，无线传感器通过多跳通信协议与远程控制终端进行数据传输功能，各个无线传 感器通过接收远程控制终端发送来的指令来执行开关阀门的操作及快速处理泄漏事故。PC 机内安装有远程控制程序，该PC机一方面与远程控制终端相连接，另一方面通过局域网与 监控中心相连接，实现双向通信功能。需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并 不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出 的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于包括监控中心、无线传 感器网络和局域网，所述的无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易 产生泄漏部位的无线传感器及PC机连接构成，该PC机及监控中心共同连接到局域网上。
2.根据权利要求1所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所述 的远程控制终端由机壳及其内部的控制电路连接构成，控制电路包括电源模块、主控制器、 数据采集模块、射频模块、按键模块及通信接口，电源模块与主控制器、数据采集模块、射频 模块相连接为其供电，主控制器通过I/O接口与数据采集模块、射频模块、按键模块及通信 模块相连接，通信模块通过通信接口与PC机相连接。
3.根据权利要求2所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所述 的射频模块为SmartNode模块或CC2430模块。
4.根据权利要求2所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所述 的主控制器为MC9S08GT60微处理器芯片，所述的通信模块为USBFT232B14芯片。
5.根据权利要求1所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所 述的无线传感器为气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器的其中一种或一种以上的组I=I O
6.根据权利要求1所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所述 的监控中心由安装有监控程序的计算机构成并安装在监控室内。
7.根据权利要求1所述的基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，其特征在于所述 的局域网上还连接有能够控制监控中心工作的用户终端。
全文摘要
本发明涉及一种基于WSN的石油、化工设备泄漏监控系统，包括监控中心、无线传感器网络和局域网，所述的无线传感器网络由远程控制终端、多个安装在监测区域内容易产生泄漏部位的无线传感器及PC机连接构成，该PC机及监控中心共同连接到局域网上。本发明设计合理，通过无线传感器网络与监控中心相结合的方式实现对石油、化工设备的泄漏检测功能，既可以对现场事故做出预警处理，又为及时处理泄漏事故提供可靠的依据，保证了生产的安全运行，提高了生产管理的自动化水平。
文档编号G05B19/418GK102081392SQ201010594580
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者张翠宣, 徐红升, 薄永军, 赵建国, 郑勇峰 申请人:天津渤海职业技术学院