一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和控制系统，具有高度集成化终端的实时监控功能和语音报警功能，监控终端安装在沼气池的发酵罐和储气罐等周围，以及一些连接处的接点位置。终端上的报警器会根据监控得到的数据作出报警。采集到的信息通过ZigBee网络传送至PC机的软件监控平台上，供管理人员参考和分析，本实用新型利用无线传感网技术和ZigBee技术，借助于嵌入式的平台，解决了工业级别的大中型沼气池中的安全监控中的实时监控难，实时处理难，自动控制难等问题，在嵌入式平台内运行相应的算法，实现控制风扇等通风设备，构建了一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和控制系统。
【专利说明】—种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，属于沼气池安全监控和控制系统。
【背景技术】
[0002]中国作为能源消费大国，新能源的开发利用对国民经济的可持续发展具有重要的意义。在此背景下，沼气资源作为一项极具应用前景的新能源，其开发利用是解决能源紧张形势下城市能源供应问题的有效举措。截止到2011年底，中央支持建成了 2.4万处小型沼气工程和3690多处大中型沼气工程，多元化发展的新格局初步形成。据农业部规划，“十二五”期间中央投资优先支持向农户集中供气的大中型沼气项目，通过试点工程的示范带动商业沼气的发展，可见，大中型沼气池发展日益受到国家的重视。
[0003]无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是一种新的科学技术网络，可以广泛应用于环境监控、医疗护理、军事领域等领域。随着硬件开发平台和仿真工具的出现，WSN的研究得到了长足的发展，特别是在ZigBee技术发展起来以后，其在通信协议的分层和网络节点的设计、无线通信协议栈、同步和定位中间件、数据融合、功耗和高安全性设计等技术研究方面又取得了突飞猛进的发展。随着WSN的进一步发展，它在工业和人们的日常生活中的应用将更加广泛。
[0004]ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，主要应用到数字家庭、工业控制、集装箱管理、医院综合管理系统与无线定位。ZigBee协议共有四层，从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。IEEE仅处理低级的MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、支持大量节点、支持三种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中设备的可分为协调器(Coordinator)、路由器(Router)、终端节点(EndDevice)等三种设备。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是利用ZigBee对大中型沼气池进行有效地监控。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，包括由PC机及与其相连的互联网构成的PC机控制系统、协调器、路由器及用于针对沼气池的特殊情况自动打开风扇通风的处理系统，其特征在于:PC机控制系统连接处理系统并控制连接协调器，协调器与若干个路由器相连，每个路由器均连接若干个终端节点，其中，终端节点分为固定节点和移动节点，在每个终端节点的内部均安装有ZigBee芯片，移动节点和固定节点组网将监测数据传输给路由器，路由器将数据通过协调器传输给PC机控制系统。
[0007]优选地，所述ZigBee芯片分别与传感器模块、开关模块、报警模块、射频模块和电源模块相连。
[0008]优选地，由所述PC机控制系统、所述协调器和所述路由器共同组成远程无线监控系统。
[0009]优选地，由所述固定节点和所述移动节点组成无线终端系统。
[0010]优选地，所述PC机控制系统位于远端；所述协调器、所述路由器和所述固定节点安装于沼气池相应设备的周围；所述移动节点安放于管理人员或安检人员身上。
[0011]本实用新型具有以下的优点:
[0012]1、可有效地保证管理员人身安全，避免潜在危险。并且对超标气体，或易漏气点做到实时监控，预防为主。本实用新型高度集成化，具有体积小、质量轻、耗电少，使用寿命长的特点，适合定点安放和人员携带。
[0013]2、采用ZigBee技术，设计了报警模块，解决了工业级别的大中型沼气池实时警报呼救问题，ZigBee的高稳定性、低功耗、低成本、支持大量节点、多种网络拓扑、安全等特点，可以使得通信范围内的所有终端节点都能稳定、高质量地与上层节点进行信息交流。
[0014]3、采用ZigBee无线组网技术，以及无线传感网络的功能，可以保证网络的稳键性，减少实际设备布线难度。
[0015]4、通过运用PC机上的软件控制界面，可以实时对大中型沼气池各点的监控，提高夜间以及特殊时期的工作效率，做到安全为主，预防第一。遇到漏气等情况可以根据节点发回的数据做到实时排查并补救措施。
[0016]5、PC机上的界面可以一对一对应各个实际安装的节点，移动节点具有定位功能，上位机上可以显示移动及节点定位功能。
[0017]6、沼气池的清洗和安检是危险和重要的工作，若人员携带移动节点可以实时监控所处环境的气体成分，及其含量，做到安全监控，提高工作效率的功能，遇到危险实时的采取措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型系统结构图；
[0019]图2是本实用新型节点框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0021]如图1所示，本实用新型提供的一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统包括由PC机及与其相连的互联网构成的PC机控制系统、协调器、和路由器，PC机控制系统控制连接协调器，协调器连接若干个路由器，单个路由器连接若干个终端节点。终端节点分为固定节点和移动节点，移动节点内部安装有ZigBee芯片。
[0022]由PC机控制系统、协调器和路由器组成远程无线监控系统。由固定节点和移动节点组成定位无线终端系统。
[0023]PC机控制系统位于远端，协调器、路由器和固定节点安装于沼气池发酵罐和储气罐、沼气净化系统等周围，移动节点安放于管理人员或安检人员身上。
[0024]移动节点和固定节点组网将监测数据传输给路由器，路由器将数据通过协调器传输给PC机控制系统。
[0025]结合图2，ZigBee芯片分别与传感器模块、开关模块、报警模块、射频模块和电源模块相连。
[0026]开关模块功能用于开启固定节点和移动节点，按下移动节点的开关，移动节点便会立刻与周边环境内事先布置的节点组网，形成一个ZigBee网络，实时地将检测到数据通过路由无线传送到PC机控制系统，PC机控制系统可以通过互联网传送到远程的高级控制系统。
[0027]由报警模块进行状态提醒。当遇到漏气等情况，甲烷，硫化氢气体会超过程序所设置的值时，报警模块就会发出警报，提醒工作人员，有危害发生，通过PC机控制系统观察在哪个范围，实时排查和检修，多方位、多角度地找到漏气处，排除潜在的危害。
[0028]射频模块是ZigBee芯片的重要组成模块，用于将数据无线传送到路由设备，再由路由设备把数据传送到协调器上。
[0029]传感器模块用于对周围气体进行检测。
[0030]电源模块用于终端节点供电，可采用小型锂电池，并设有迷你USB充电接口。
[0031]处理系统是针对漏气等情况自动采取打开风扇，通风的控制系统，可以做到夜间，特殊情况的实时控制系统。
【权利要求】
1.一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，包括由PC机及与其相连的互联网构成的PC机控制系统、协调器、路由器及用于针对沼气池的特殊情况自动打开风扇通风的处理系统，其特征在于:PC机控制系统连接处理系统并控制连接协调器，协调器与若干个路由器相连，每个路由器均连接若干个终端节点，其中，终端节点分为固定节点和移动节点，在每个终端节点的内部均安装有ZigBee芯片，移动节点和固定节点组网将监测数据传输给路由器，路由器将数据通过协调器传输给PC机控制系统。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，其特征在于:所述ZigBee芯片分别与传感器模块、开关模块、报警模块、射频模块和电源模块相连。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，其特征在于:由所述PC机控制系统、所述协调器和所述路由器共同组成远程无线监控系统。
4.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，其特征在于:由所述固定节点和所述移动节点组成无线终端系统。
5.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的大中型沼气池安全监控和处理系统，其特征在于:所述PC机控制系统位于远端；所述协调器、所述路由器和所述固定节点安装于沼气池相应设备的周围；所述移动节点安放于管理人员或安检人员身上。
【文档编号】G05B19/418GK203930452SQ201420002431
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】吴赟, 孙韶媛, 仇润鹤, 董林莲, 赵晓建, 何朴芳, 彭澄澄, 袁冬冬 申请人:东华大学