[發明專利]化工園區有毒有害氣體監測系統

有效

• 申請號: 201110136466.0
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102200456A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 蔣鵬;陳蒙蒙;吳斌
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡、嵌入式系統技術領域，具體涉及一種可用于化工園區有毒有害氣體監測系統。

背景技術

近年來，隨著我國經濟的持續快速發展，各地的化工園區蓬勃興起，同時產生的環境問題也越來越受到人們重視。對化工園區的實時監測，有利于對環境的保護，有助于政府的統籌規劃。

無線傳感器網絡（Wireless?Sensor?Network,?WSN）就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。ZigBee網絡主要是為了工業現場自動化控制數據傳輸而建立的。

發明內容：

本發明提供了一種可采集和處理化工園區空氣中的溫度、濕度、氣壓、???????????????????????????????????????????????濃度、濃度、濃度等環境參數的監測系統，該系統體積小、成本低、功耗低，可靠性高。

本發明具體方案為：

化工園區有毒有害氣體監測系統包括傳感器節點、采集基站以及監測中心。

所述傳感器節點包括電源管理模塊、控制器模塊、檢測模塊、通信模塊以及數據存儲模塊，負責感知、處理和傳輸溫度、濕度、氣壓、濃度、濃度、濃度等參數信息。

所述傳感器節點電源管理模塊包括型號為JS-12V-4.4AH的12V鋰電池，以LM2596電壓調節器為核心的5V電壓轉換電路，以LM1117-3.3電壓調節器為核心的3.3V電壓轉換電路，以LM1117-1.8電壓調節器為核心1.8V電壓轉換電路。鋰電池輸出電壓供給變送器，通過電壓轉換電路轉換成5V電源供給檢測模塊、3.3V電壓轉換電路。3.3V電源供給檢測模塊、通信模塊、數據存儲模塊、控制器模塊以及1.8V電壓轉換電路。1.8V電源供給控制器模塊。

所述傳感器節點控制器模塊包括型號為AT91SAM7S64的控制器。控制器模塊連接電源模塊、檢測模塊、通信模塊以及數據存儲模塊。

所述傳感器節點檢測模塊包括型號為PC62的溫濕度變送器、型號為MS5607的氣壓檢測芯片、型號為BG-EX-的硫化氫濃度變送器、型號為BG-EX-二氧化硫濃度變送器、型號為BG-EX-氯氣濃度變送器以及以LM324AN為核心的I/V轉換電路。變送器輸入與I/V轉換電路連接；I/V轉換電路輸出與控制器AD接口連接；氣壓檢測芯片與控制器SPI接口連接。

所述傳感器節點通信模塊包括以MAX3232為核心的RS-232串口通信電平接口轉換電路，與控制器模塊的UART接口連接，通信模塊電源端與3.3V電壓轉換電路連接。

所述傳感器節點數據存儲模塊包括型號為AT45DB161D的Flash以及SD_CARD存儲，與控制器模塊SPI接口連接，數據存儲模塊電源端與3.3V電壓轉換電路連接。

所述采集基站包括電源管理模塊、控制器模塊、通信模塊、數據存儲模塊，可與傳感器節點通用，基站與傳感器節點的不同之處是基站無需采集數據，不掛接傳感器，主要功能是處理并發送節點采集的環境參數和報警信息。

所述采集基站通信模塊包括以MAX3232為核心的RS-232串口通信電平接口轉換電路，與控制器模塊的UART接口連接，通信模塊電源端與3.3V電壓轉換電路連接。通信模塊通過GPRS與監測中心進行信息交互；通過ZigBee與傳感器節點進行信息交互。

所述監測中心包括GPRS網關和數據中心。GPRS網關負責接收基站發送的環境參數和報警信息，數據中心主要由服務器構成，通過串口或以太網口與GPRS網關連接，服務器的應用程序將壓縮編碼的環境參數解壓縮并以實時曲線或者報表的方式顯示。此外，監測中心還包括數據庫和監控軟件。監控軟件提供完整的監控界面，實現歷史數據查詢、實時數據顯示、數據分析、報警狀態指示及查詢等功能。

本發明相對于現有技術，具有以下有益效果：

（1）?本發明可實時采集多種環境參數信息；

（2）?采用了ZigBee技術,與其他通信方式相比，降低了功耗、減少了成本、提高了傳輸速率、實時性更強；

（3）?設備各部件均采用符合工業級標準的器件，在惡劣環境下具有較強的適應性；