專利名稱：基于wsn的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石化監(jiān)控設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種基于WSN的化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油、化工石化行業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著舉足輕重的 作用。石化生產(chǎn)過(guò)程中所使用的原料、輔料絕大多數(shù)屬易燃、易爆或高(劇)毒物質(zhì)，一旦 泄漏，易形成爆炸性混合物發(fā)生燃燒、爆炸，導(dǎo)致人員傷亡、環(huán)境污染，甚至生態(tài)災(zāi)難。許多 石油、化工企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)事故的重視程度日益提高并投入了大量資金進(jìn)行設(shè)備改造、隱 患治理，例如修建消防通道、安裝儲(chǔ)罐冷卻水、加固防火提、安裝流量計(jì)、控制閥控制裝車 流速、安裝紅外探測(cè)感應(yīng)器以及建立自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)等措施。但是，采用上述技術(shù)方案仍 存在以下問題(1)采用有線監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控技術(shù)相對(duì)落后，且由人工在監(jiān)控中心值班監(jiān) 視或報(bào)警器報(bào)警，由操作人員采取防范措施，這種方式不利于事故發(fā)生后的快速應(yīng)急處置， 而且在事故預(yù)警方面效果更差；( 對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急信息實(shí)時(shí)獲取的技術(shù)研究滯后，缺少 相應(yīng)的應(yīng)急信息采集設(shè)備；C3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)采集、融合、分析的智能化、自動(dòng) 化水平還很低；(4)事故發(fā)生之后，由于濃煙(霧)、劇毒、高溫等因素，人員難以靠近現(xiàn)場(chǎng)， 確認(rèn)事故源或泄漏點(diǎn)難度很大，為事故處理帶來(lái)很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、泄漏檢測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確 并且自動(dòng)化處理水平高的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和 局域網(wǎng)，所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)程控制終端、多個(gè)安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)容易產(chǎn)生泄漏部 位的無(wú)線傳感器及PC機(jī)連接構(gòu)成，該P(yáng)C機(jī)及監(jiān)控中心共同連接到局域網(wǎng)上。而且，所述的遠(yuǎn)程控制終端由機(jī)殼及其內(nèi)部的控制電路連接構(gòu)成，控制電路包括 電源模塊、主控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊、按鍵模塊及通信接口，電源模塊與主控制 器、數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊相連接為其供電，主控制器通過(guò)I/O接口與數(shù)據(jù)采集模塊、射 頻模塊、按鍵模塊及通信模塊相連接，通信模塊通過(guò)通信接口與PC機(jī)相連接。而且，所述的射頻模塊為SmartNode模塊或CCM30模塊。而且，所述的主控制器為MC9S08GT60微處理器芯片，所述的通信模塊為USB FT232B14 芯片。而且，所述的無(wú)線傳感器為氣體濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的其中一 種或一種以上的組合。而且，所述的監(jiān)控中心由安裝有監(jiān)控程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成并安裝在監(jiān)控室內(nèi)。而且，所述的局域網(wǎng)上還連接有能夠控制監(jiān)控中心工作的用戶終端。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1、本監(jiān)控系統(tǒng)將各種類型的無(wú)線傳感器安裝在容易產(chǎn)生泄漏部位的石油、化工設(shè) 備上構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WIRELESS SENSOR NETWORK)，能夠及時(shí)檢測(cè)出泄漏情況并通過(guò) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送給監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心自動(dòng)進(jìn)行關(guān)閉閥門等處理任 務(wù)，避免了由于泄漏引發(fā)的燃燒、爆炸等事故的發(fā)生，保證了石油、化工生產(chǎn)的安全運(yùn)行。2、本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)接收數(shù)據(jù)的分析，不僅可以及時(shí)了解分布在現(xiàn)場(chǎng) 的設(shè)備運(yùn)行情況并能對(duì)事故發(fā)生產(chǎn)生預(yù)警功能，同時(shí)對(duì)于事故發(fā)生地點(diǎn)能夠做出準(zhǔn)確的判 斷，便于及時(shí)處理泄漏事故。3、本監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制終端也可以獨(dú)立運(yùn)行，由遠(yuǎn)程控制終端對(duì)本監(jiān)控區(qū)域的 設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控處理操作，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性。4、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)石油、 化工設(shè)備的泄漏檢測(cè)功能，既可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故做出預(yù)警處理，又為及時(shí)處理泄漏事故提供 可靠的依據(jù)，保證了生產(chǎn)的安全運(yùn)行，提高了生產(chǎn)管理的自動(dòng)化水平。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連接示意圖；圖3是遠(yuǎn)程控制終端的控制電路方框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述一種基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括監(jiān)控中心、無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)和用戶終端，監(jiān)控中心、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及用戶終端通過(guò)局域網(wǎng)連接在一起。監(jiān)控 中心通常安裝在監(jiān)控室內(nèi)，該監(jiān)控中心由安裝有監(jiān)控程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，還可以連接打印 機(jī)或UPS等設(shè)備，能夠?qū)o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸整、分析，然后通過(guò)顯示窗 口實(shí)時(shí)、清晰地顯示無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況的相關(guān)信息，還可以打印、存儲(chǔ)和查詢分析這 些信息，當(dāng)監(jiān)控中心檢測(cè)到故障發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)在監(jiān)視屏幕上顯示報(bào)警信息并發(fā)出聲音 告警，提醒監(jiān)控人員及時(shí)處理；當(dāng)監(jiān)控人員不在時(shí)，可以自動(dòng)啟動(dòng)事故處理應(yīng)急方案，通過(guò) 遠(yuǎn)程控制終端關(guān)閉掉相關(guān)閥門，并通過(guò)GSM通信網(wǎng)給工作人員手機(jī)發(fā)送短消息，工作人員 得到短消息后，使用用戶終端通過(guò)監(jiān)控中心對(duì)泄漏事故進(jìn)行相關(guān)處理。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，由遠(yuǎn)程控制終端、多個(gè)分布于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的無(wú)線傳 感器(圖中相互連接的圓圈所示)及PC機(jī)連接構(gòu)成，同一基站范圍內(nèi)的無(wú)線傳感器構(gòu)成一 個(gè)基于ZigBee的本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。下面分別對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)組成部分分別進(jìn)行 說(shuō)明。遠(yuǎn)程控制終端在本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)匯聚各傳感器節(jié)點(diǎn)的作用，能夠匯總本地?zé)o 線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳感器狀態(tài)信息、線路電壓電流，并通過(guò)PC機(jī)與監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功 能。該遠(yuǎn)程控制終端，由機(jī)殼及其內(nèi)部的控制電路連接構(gòu)成，如圖3所示，機(jī)殼內(nèi)的控制電 路包括電源模塊、主控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊、按鍵模塊及通信接口，其具體連接關(guān) 系為電源模塊與主控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊相連接為其供電，主控制器通過(guò)I/O 接口與數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊、按鍵模塊及通信模塊相連接，通信模塊通過(guò)通信接口與PC機(jī)相連接。上述各個(gè)模塊的功能為數(shù)據(jù)采集模塊使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將各種無(wú)線 傳感器(如氣體濃度、溫度、濕度等)采集的其他信號(hào)(如光信號(hào)、電信號(hào)、化學(xué)信號(hào))轉(zhuǎn) 變?yōu)閿?shù)字信號(hào)并送給主控制器；主控制器負(fù)責(zé)控制整個(gè)遠(yuǎn)程控制終端的處理操作、路由協(xié) 議、同步定位、功耗管理、任務(wù)管理以及需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全可靠的通信協(xié)議；射頻模塊負(fù)責(zé) 與其他無(wú)線傳感器進(jìn)行無(wú)線通信、交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源模塊由兩節(jié)堿性電 池或微型紐扣電池組成，為整個(gè)控制電路供電。在本實(shí)施例中，主控制器采用MC9S08GT60 嵌入式微處理器芯片，射頻模塊采用SmartNode模塊或CCM30模塊，通信模塊采用USB FT232B14 芯片。無(wú)線傳感器安裝在石油、化工設(shè)備容易產(chǎn)生泄漏的關(guān)鍵部位，例如接頭、閥門、機(jī) 械密封、墊片、密封填料、玻璃觀測(cè)窗、檢查口、計(jì)量?jī)x表等處，負(fù)責(zé)檢測(cè)氣體、液體及控制閥 門的運(yùn)行，無(wú)線傳感器通過(guò)多跳通信協(xié)議與遠(yuǎn)程控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸功能，各個(gè)無(wú)線傳 感器通過(guò)接收遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送來(lái)的指令來(lái)執(zhí)行開關(guān)閥門的操作及快速處理泄漏事故。PC 機(jī)內(nèi)安裝有遠(yuǎn)程控制程序，該P(yáng)C機(jī)一方面與遠(yuǎn)程控制終端相連接，另一方面通過(guò)局域網(wǎng)與 監(jiān)控中心相連接，實(shí)現(xiàn)雙向通信功能。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并 不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出 的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控中心、無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)，所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)程控制終端、多個(gè)安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)容易 產(chǎn)生泄漏部位的無(wú)線傳感器及PC機(jī)連接構(gòu)成，該P(yáng)C機(jī)及監(jiān)控中心共同連接到局域網(wǎng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 的遠(yuǎn)程控制終端由機(jī)殼及其內(nèi)部的控制電路連接構(gòu)成，控制電路包括電源模塊、主控制器、 數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊、按鍵模塊及通信接口，電源模塊與主控制器、數(shù)據(jù)采集模塊、射頻 模塊相連接為其供電，主控制器通過(guò)I/O接口與數(shù)據(jù)采集模塊、射頻模塊、按鍵模塊及通信 模塊相連接，通信模塊通過(guò)通信接口與PC機(jī)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 的射頻模塊為SmartNode模塊或CC2430模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 的主控制器為MC9S08GT60微處理器芯片，所述的通信模塊為USBFT232B14芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所 述的無(wú)線傳感器為氣體濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的其中一種或一種以上的組I=I O
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 的監(jiān)控中心由安裝有監(jiān)控程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成并安裝在監(jiān)控室內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 的局域網(wǎng)上還連接有能夠控制監(jiān)控中心工作的用戶終端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于WSN的石油、化工設(shè)備泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)，所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由遠(yuǎn)程控制終端、多個(gè)安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)容易產(chǎn)生泄漏部位的無(wú)線傳感器及PC機(jī)連接構(gòu)成，該P(yáng)C機(jī)及監(jiān)控中心共同連接到局域網(wǎng)上。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)石油、化工設(shè)備的泄漏檢測(cè)功能，既可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事故做出預(yù)警處理，又為及時(shí)處理泄漏事故提供可靠的依據(jù)，保證了生產(chǎn)的安全運(yùn)行，提高了生產(chǎn)管理的自動(dòng)化水平。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102081392SQ201010594580
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張翠宣, 徐紅升, 薄永軍, 趙建國(guó), 鄭勇峰 申請(qǐng)人:天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院