專利名稱：基于wsn的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石化生產(chǎn)的現(xiàn)場監(jiān)測裝置，具體說是一種基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石化工業(yè)中，硫是石油中最主要、含量最大的非烴元素，硫化氫( 存在于石油開采、煉制加工的各個環(huán)節(jié)，是石化企業(yè)最重要的化學(xué)毒物。在石化行業(yè)發(fā)生中毒的可能性和普遍性遠高于其它行業(yè)。隨著石油企業(yè)加工進口高含硫原油的增加A2S中毒的防治成為企業(yè)搞好職業(yè)安全衛(wèi)生的重要課題。面對H2S危害，監(jiān)測工廠生產(chǎn)過程含硫物的狀況，是直接減少工廠損失和確保安全生產(chǎn)的重要措施。常用的硫化氫檢測方法有1、化學(xué)法即通過現(xiàn)場的采樣，然后將采樣到的樣本在實驗室中進行測定，也有現(xiàn)場進行測定的；這種方法的優(yōu)點是測量精度高；但是這種方法測定程序繁瑣、得到數(shù)據(jù)不及時，有時還會給測定人員帶來危險等缺點。2、電子直接測定法采用半導(dǎo)體氣體傳感器，具有測定迅速、利于現(xiàn)場使用、具有報警等豐富功能等優(yōu)點；但測定誤差較大，價格昂貴。在電子測定法中，國內(nèi)外傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控采用固定式檢測系統(tǒng)。固定式檢測系統(tǒng)中H2S氣體智能探測器拾取環(huán)境中H2S濃度信息，轉(zhuǎn)換成電信號，并利用連接的現(xiàn)場總線將信息傳遞出去。系統(tǒng)通過實時在線測量，獲得生產(chǎn)過程的H2S濃度曲線。但由于監(jiān)測終端和主控終端采用有線通信，通信嚴重依賴基礎(chǔ)設(shè)施。同時，在設(shè)計中受到布線限制，布線、 改線工程量大，線路容易損壞，網(wǎng)中節(jié)點不可移動。特別是當(dāng)要把相距較遠的節(jié)點聯(lián)接起來時，敷設(shè)專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長，對正在迅速擴大的連網(wǎng)需求形成嚴重的瓶頸阻塞。WSN是由大量具有無線通信能力、體積小、能源受限傳感器節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)。 將WSN應(yīng)用于石化企業(yè)裝置的監(jiān)控，可通過大量分布于不同監(jiān)控區(qū)域的不同類型傳感器節(jié)點，解決在高危險環(huán)境下人工方式現(xiàn)場測量有害生化氣體濃度的困難，同時克服有線通信中系統(tǒng)龐大、安裝困難等難題，有利于提高有害氣體監(jiān)測的可信度和效率。在石油化工行業(yè)的生產(chǎn)流程中，許多裝置都會產(chǎn)生二氧化硫，所以實時在線監(jiān)測生產(chǎn)過程中含硫物的狀況及對員工進行跟蹤監(jiān)控，對搞好安全生產(chǎn)、確保工人生命安全具有重要的社會意義和現(xiàn)實
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可在線監(jiān)測生產(chǎn)過程中含硫物的狀況及對員工進行跟蹤監(jiān)控的基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明提供的基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，含硫裝置監(jiān)控區(qū)域被劃分為多個監(jiān)控小區(qū)，每個監(jiān)控小區(qū)部署多個傳感器節(jié)點及安置一個這些傳感器節(jié)點的匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點與廠內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)連接；并設(shè)置可對所處位置的濃度進行采集而通過傳感器節(jié)點的無線通信模塊進行定位和傳送信息的便攜式硫化氫檢測儀。每個監(jiān)控小區(qū)的3 5個相鄰或相近的傳感器節(jié)點中有一用來匯集監(jiān)測數(shù)據(jù)的盟主節(jié)點。便攜式硫化氫檢測儀由CCM31主控電路、電源電路、溫濕度傳感電路、硫化氫檢測電路、液晶顯示電路和報警電路組成。本發(fā)明具有如下優(yōu)點該便攜式硫化氫檢測儀可以作為網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，可以佩戴在現(xiàn)場工作人員的身上作為移動目標，既可以完成常規(guī)硫化氫檢測儀表的功能，完成硫化氫濃度、溫濕度的采集、顯示、報警；而且還具有無線通信功能，將采集到硫化氫濃度、溫濕度、位置等信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與廠內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)上位監(jiān)控中心遠程監(jiān)控，集中監(jiān)視現(xiàn)場的硫化氫濃度和工作人員的位置、安全情況，有效地防止了硫化氫中毒事故的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的便攜式硫化氫檢測儀的電路原理圖。
具體實施例方式參照圖1和圖2，本發(fā)明提供的基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，含硫裝置監(jiān)控區(qū)域被劃分為多個監(jiān)控小區(qū)2，每個監(jiān)控小區(qū)2部署多個傳感器節(jié)點1及安置一個這些傳感器節(jié)點的匯聚節(jié)點6，匯聚節(jié)點6通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點4與廠內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)5連接；并設(shè)置可對所處位置的濃度進行采集而通過傳感器節(jié)點1的無線通信模塊進行定位和傳送信息的便攜式硫化氫檢測儀。上述中，每個監(jiān)控小區(qū)的3 5個相鄰或相近的傳感器節(jié)點1中有一用來匯集監(jiān)測數(shù)據(jù)的盟主節(jié)點3。便攜式硫化氫檢測儀由CCM31主控電路、電源電路、溫濕度傳感電路、硫化氫檢測電路、液晶顯示電路和報警電路組成。上述中，便攜式硫化氫檢測儀的硫化氫濃度正常檢測范圍為0 50ppm ；報警設(shè)定值為lOppm，當(dāng)檢測到環(huán)境中的硫化氫濃度超限時，發(fā)出報警提示；液晶顯示電路能夠?qū)崟r顯示環(huán)境的硫化氫濃度和溫濕度，當(dāng)檢測到環(huán)境中硫化氫濃度超限時可以給出提示。CCM31主控電路是整個便攜式硫化氫檢測儀的核心，主要是對傳感器傳輸來的信號行進采集，并進行處理和編碼，然后通過無線通信發(fā)送出去。整個ZigBee協(xié)議棧的功能也要由節(jié)點模塊的軟硬件來實現(xiàn)，例如數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送，協(xié)議棧各層功能實現(xiàn)。此外， CC2431內(nèi)部帶有定位引擎，不需要附件其他的硬件就可以實現(xiàn)設(shè)計所需的點位功能。本發(fā)明由于采用了據(jù)集成度很高的CCM31芯片，其芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了 A/D、處理器、RAM、R0M和一個性能優(yōu)越的射頻2. 4GHz收發(fā)器，只需加上由電池供電的電源模塊、復(fù)位、時鐘模塊、天線就可以形成節(jié)點模塊；電路實現(xiàn)起來比較簡單，可靠性強。硫化氫檢測電路采用常規(guī)的檢測電路，溫濕度傳感電路采用常規(guī)的電路。本發(fā)明中的便攜式硫化氫檢測儀作為網(wǎng)絡(luò)中的一個盲節(jié)點，能夠?qū)z測到的硫化氫濃度發(fā)送出去，而且還能夠利用自身的定位引擎判斷自己的位置信息，并將自己的位置信息發(fā)送出去。因此，在監(jiān)控室內(nèi)，監(jiān)護人員不僅可以清楚地知道現(xiàn)場工作人員所在位置， 而且還可以知道該位置的硫化氫濃度。上位機監(jiān)控軟件設(shè)置硫化氫超限報警功能，給出超限提示，一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場硫化氫濃度超限時，監(jiān)控人員可以責(zé)令現(xiàn)場操作人員撤離。即使是發(fā)生了事故，通過系統(tǒng)也能夠清楚地知道，現(xiàn)場操作人員發(fā)生事故的大概位置，了解現(xiàn)場的環(huán)境信息，為救護贏取時間，提供必要的信息。 當(dāng)工作人員攜帶便攜式硫化氫檢測儀進入裝置區(qū)域執(zhí)行任務(wù)時，工作人員通過便攜式硫化氫檢測儀實時了解所處位置的H2S濃度及溫濕度等情況，為工作人員是否深入裝置執(zhí)行任務(wù)提供依據(jù)，當(dāng)所處位置的吐3濃度達到危險臨界狀態(tài)時便攜式節(jié)點報警，提醒工作人員立刻撤離現(xiàn)場。對已經(jīng)進入裝置檢修和維護的人員，WSN節(jié)點接收移動目標的RF信號，通過接收到RF信號強度進行定位和跟蹤，預(yù)測工作人員位置和行進方向，通過匯聚節(jié)點傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點與廠fthtranet連接，實現(xiàn)上位監(jiān)控中心遠程監(jiān)控。WSN節(jié)點之間使用2. 4GHZ頻段無線傳輸信息，網(wǎng)關(guān)節(jié)點與上位監(jiān)控中心主機通過標準RS-422串行連接。PC上位監(jiān)控主機通過收集網(wǎng)關(guān)節(jié)點的相關(guān)信息，實時監(jiān)測員工現(xiàn)場作業(yè)及安全生產(chǎn)情況，及時控制和消除事故隱患，實現(xiàn)對現(xiàn)場裝置的有效控制與管理。一旦發(fā)生泄漏安全事故，監(jiān)控管理人員能夠立即從監(jiān)控計算機上查詢事故現(xiàn)場的人員位置分布情況、被困人員數(shù)量、遇險人員安全撤退路線及救援人員的安全行進路線等信息，解決很多僅靠工作人員經(jīng)驗無法解決的問題，保證搶險救災(zāi)和安全救護工作的高效運作，為石化安全生產(chǎn)管理提供可靠技術(shù)保障。
權(quán)利要求
1.一種基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，含硫裝置監(jiān)控區(qū)域被劃分為多個監(jiān)控小區(qū)O)，每個監(jiān)控小區(qū)( 部署多個傳感器節(jié)點(1)及安置一個這些傳感器節(jié)點(1)的匯聚節(jié)點(6)，匯聚節(jié)點(6)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(4)與廠內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)(5)連接；并設(shè)置可對所處位置的H2S濃度進行采集而通過傳感器節(jié)點(1)的無線通信模塊進行定位和傳送信息的便攜式硫化氫檢測儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，每個監(jiān)控小區(qū)的3 5個相鄰或相近的傳感器節(jié)點(1)中有一用來匯集監(jiān)測數(shù)據(jù)的盟主節(jié)點 ⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，便攜式硫化氫檢測儀由CCM31芯片、電源電路、溫濕度傳感電路、硫化氫檢測電路、液晶顯示電路和報警電路組成。
全文摘要
一種基于WSN的石化含硫裝置員工跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，含硫裝置監(jiān)控區(qū)域被劃分為多個監(jiān)控小區(qū)(2)，每個監(jiān)控小區(qū)(2)部署多個傳感器節(jié)點(1)及安置一個這些傳感器節(jié)點(1)的匯聚節(jié)點(6)，匯聚節(jié)點(6)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(4)與廠內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)(5)連接；并設(shè)置可對所處位置的H2S濃度進行采集而通過傳感器節(jié)點(1)的無線通信模塊進行定位和傳送信息的便攜式硫化氫檢測儀。本發(fā)明可以集中監(jiān)視現(xiàn)場的硫化氫濃度和工作人員的位置、安全情況，可有效地防止硫化氫中毒事故的發(fā)生。
文檔編號G08C17/02GK102497412SQ20111040645
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉美, 廖曉文, 方湃盛 申請人:廣東石油化工學(xué)院