基本信息
- 項目名稱：
- ZigBee無線傳感網(wǎng)絡及其在重大危險源環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 近年來，在石化和煤炭行業(yè)頻繁發(fā)生事故，而大部分煤炭或化工行業(yè)對危險源的監(jiān)控采用有線系統(tǒng)，維護困難，布線不便，二次開發(fā)成本高。針對現(xiàn)狀，分析危險源監(jiān)控系統(tǒng)需求，提出一種基于ZigBee技術(shù)的危險源監(jiān)控系統(tǒng)方案。以無線數(shù)據(jù)采集和傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線數(shù)據(jù)采集和傳輸，改善并提高傳統(tǒng)有線監(jiān)控局限性，為后續(xù)子系統(tǒng)提供方便可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。設(shè)計并給出了適合無線監(jiān)控系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，采集網(wǎng)絡，傳感器選擇及上位機需求。
- 詳細介紹：
- 危險源監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計 1引言 隨著計算機技術(shù)，通信技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，特別是嵌入式計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的廣泛應用，具有感知能力、計算機能力和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、計算機技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作的實時地監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息，傳送到需要這些信息的用戶，是當今前沿性的熱點研究方向之一，有著巨大的科學意義和應用前景。工業(yè)領(lǐng)域在現(xiàn)代化進程中通過引入各種先進技術(shù)，實現(xiàn)了勞動生產(chǎn)率的提高和生產(chǎn)成本的下降。特別是數(shù)字電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展和應用，工業(yè)自動化系統(tǒng)水平獲得了很大的進步。許多大型企業(yè)，例如石油化工企業(yè)，生產(chǎn)地域分散，業(yè)務分工復雜，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，甚至氣體污染，易燃易爆十分危險等，這些環(huán)境只有采用無線通信方式才是解決問題的優(yōu)化方案。這樣，可以使得控制中心的安裝，維護管理更為簡單，生產(chǎn)控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定，從而達到提高石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和安全性。 2 需求分析 本系統(tǒng)主要面向石化行業(yè)中存在易燃，易爆，腐蝕性，有毒氣體的生產(chǎn)車間或環(huán)境進行監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。在系統(tǒng)開發(fā)前,綜合分析實際應用特點,利用有利條件,回避不利因素。需要對本系統(tǒng)提出以下需求： (1)監(jiān)測關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，包括溫度、濕度、一氧化碳、氧氣、甲烷、煙霧等； (2)監(jiān)測機電設(shè)備的運行狀態(tài)，包括工作電流、工作電壓等參數(shù)；監(jiān)測車間區(qū)域變電所電網(wǎng)電壓、負荷電流、功率、電度等電量參數(shù)； (3)預警與報警,如瓦斯、溫度、一氧化碳超限、電流超限等進行報警；報警信息的顯示與提示，如報警值、地點、報警時間、聲音提示等； (4)根據(jù)警情，聯(lián)動控制，保證最短時間內(nèi)排除警源；并對相關(guān)部門發(fā)布數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 3 設(shè)計原則 針對上述需求，考慮到危險源區(qū)的復雜環(huán)境，從系統(tǒng)的構(gòu)建到采集數(shù)據(jù)的精確性，實時性，可靠性，安全性，先進性及易用性和可維護性提出一定要求： (1)精確性 采集的數(shù)據(jù)應盡可能精確，反映各種氣體狀態(tài)隨環(huán)境變化而變化的過程； (2)實時性 實時的反映機電設(shè)備運行狀態(tài)與危險源氣體變化的走勢，是每個監(jiān)控系統(tǒng)的必然要求，保證以最快速度發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 (3)可靠性 可靠性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標。包括系統(tǒng)的軟硬件，數(shù)據(jù)的真實性，當然，可靠性的驗證是在一定條件下，一定時間內(nèi)完成的。 (4)易用性和可維護性 系統(tǒng)建立在應用場合中，應達到便于安裝，便于使用和便于管理的目的。只有使用起來方便簡單，推廣才更有價值。在危險源一般的環(huán)境中，作業(yè)難度都比較高，對于系統(tǒng)的維護提出了更高的要求，要經(jīng)濟，短時，可靠的對系統(tǒng)進行必要的維護。 (5)安全性 安全性是指系統(tǒng)在正常工作或發(fā)生故障的情況下，不會對系統(tǒng)本身以及外界事物帶來危險或災難性的后果。在系統(tǒng)設(shè)計中，要充分考慮怎么能將整個系統(tǒng)運行于危險源環(huán)境之中。 (6)靈活性和可擴展性 靈活配置的能力和與其它系統(tǒng)兼容的能力是現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計必要考慮。能夠?qū)ο到y(tǒng)的規(guī)模、功能及處理能力進行升級并且能夠有標準的模塊接口作為后續(xù)研究和開放式的配合效果，則更能充分的展現(xiàn)和壯大系統(tǒng)。 (7)先進性 系統(tǒng)的先進性是對系統(tǒng)以上指標的綜合評價，需要先進的軟硬件環(huán)境、先進的設(shè)計技術(shù)、完善的設(shè)計和分析理論來保障。 4 框架設(shè)計 在目前的安監(jiān)系統(tǒng)中,采用的基本上是以光纖為骨干的有線網(wǎng)絡。這種有線網(wǎng)絡具有傳輸穩(wěn)定,在區(qū)域布線方便等優(yōu)點。但對于一些特殊區(qū)域,如腐蝕嚴重的或正在采煤或掘進的工作面區(qū)域等,這種傳輸方式還是很不方便。然而這些區(qū)域卻往往隱藏了大量的潛在危險源。事實上,當車間發(fā)生事故后,有線網(wǎng)絡很容易受到致命破壞,不利于車間環(huán)境探測與人員搜救。以ZigBee網(wǎng)絡為基礎(chǔ)的隨機部署、自動組網(wǎng)的無線傳輸方式可以很好地解決車間內(nèi)通信的問題。車間外系統(tǒng)采用有線網(wǎng)絡,保證傳輸質(zhì)量和速度。將這兩種網(wǎng)絡結(jié)合起來,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,可滿足實際生產(chǎn)車間的安全監(jiān)控需要。系統(tǒng)采取統(tǒng)一監(jiān)測、綜合分析的方法，實現(xiàn)對車間生產(chǎn)過程的監(jiān)測與預警。通過ZigBee 智能無線傳感網(wǎng)絡，對生產(chǎn)過程、設(shè)備與開采環(huán)境等數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動采集。包括溫度、濕度、一氧化碳、氧氣、甲烷、煙霧等對車間安全生產(chǎn)具有重要影響的環(huán)境參數(shù)的采集；車間各種運行設(shè)備狀況數(shù)據(jù)的采集；人員、礦車行動軌跡數(shù)據(jù)的采集。實時靈活的無線傳感網(wǎng)絡確保整個監(jiān)控區(qū)域的各種信息的數(shù)字化，采集到的各種數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)上傳送到地面數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一分析，利用專家系統(tǒng)和BP 神經(jīng)網(wǎng)絡算法以及一些規(guī)則庫對可能存在的安全隱患和災害進行判斷與預測，實時地指導生產(chǎn)過程；對可能存在的安全隱患和災害做出及時的補救，并做出相應的告警，確保礦井高效安全生產(chǎn)。整個系統(tǒng)的工作示意圖如圖1 所示。 圖1系統(tǒng)框圖 5 系統(tǒng)組成 在應用研究中，系統(tǒng)參考自下而上的方法，確定現(xiàn)場實際需求的ZigBee采集網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)傳輸至存儲器，利用各種庫的信息提供給分析者，通過上位機和遠程監(jiān)控完成管理控制，整個系統(tǒng)涉及無線傳感器，電子信息，計算機技術(shù)等多學科，并涉及各種數(shù)據(jù)處理與融合理論，結(jié)構(gòu)復雜，整個系統(tǒng)如下： (1)采集區(qū)域： 由ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡覆蓋整個危險源所在生產(chǎn)區(qū)域，包括固定數(shù)據(jù)采集節(jié)點和移動數(shù)據(jù)采集節(jié)點,這些節(jié)點分別被部署在車間各個需要監(jiān)測的點位上， 保證生產(chǎn)過程和生產(chǎn)環(huán)境狀態(tài)實時信息的數(shù)字化，為本系統(tǒng)提供可靠一手數(shù)據(jù)。 (2)傳輸部分： 利用zigbee網(wǎng)關(guān)與上位機相接，將采集到的數(shù)據(jù)實時準確的傳輸?shù)缴衔粰C數(shù)據(jù)庫，為上位機專家?guī)?，BP識別等提供采集數(shù)據(jù)，事實上，傳輸部分即為無線和有線數(shù)據(jù)通路的接口部分。 (3)存儲部分：對監(jiān)控區(qū)域采集到的數(shù)據(jù)進行存儲和更新，并有事先存儲的各項指標參數(shù)信息、事故信息、預警信息等，通過專家系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫等存儲，為分析控制區(qū)提供信息。 (4)分析控制層：利用存儲層提供的采集數(shù)據(jù)和各種庫、規(guī)則、模型分析當前的實際的生產(chǎn)情況，對各種險情進行報警，各種隱患進行預警，并根據(jù)警情對實際生產(chǎn)過程進行聯(lián)動控制，及時地排除險情和隱患。本層并提供事故分析和評價的功能。實現(xiàn)了生產(chǎn)的監(jiān)測與監(jiān)測、事故的識別與分析、隱患的分析與報告、警情的預警與防范、信息反饋和事故評價。 (5)用戶交互層：良好的上位機界面,實時監(jiān)控和處理各種信息，可以通過Internet 上傳各種信息和下達各種命令，方便管理者監(jiān)視監(jiān)控區(qū)域的安全狀況，并進行遠程監(jiān)測。整個系統(tǒng)的組成如圖2。 圖2系統(tǒng)組成圖 6 采集網(wǎng)絡 ZigBee 網(wǎng)絡支持兩類物理設(shè)備,即全功能設(shè)備(FFD)和精簡功能設(shè)備(RFD) 。一般來說, FFD 支持任何拓撲結(jié)構(gòu), 可以充當網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器, 能與任何設(shè)備通信; 而RFD 只適用于星型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu), 不能充當網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器, 只能與FFD 通信。在任何ZigBee 網(wǎng)絡中必然存在網(wǎng)絡協(xié)調(diào)功能設(shè)備和精簡功能設(shè)備, 前者可與任何設(shè)備通信, 用于協(xié)調(diào)建立網(wǎng)絡; 后者因其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)簡單, 上層應用少, 某些僅僅包含IEEE 標準的協(xié)議。基于ZigBee 的系統(tǒng)網(wǎng)絡包含含傳感器的終端節(jié)點，路由器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點。 結(jié)合實際，ZigBee所支持的三種網(wǎng)絡當中選擇網(wǎng)狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。 若網(wǎng)絡節(jié)點總數(shù)不大，可采用圖3所示網(wǎng)絡，在協(xié)調(diào)器內(nèi)集成協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊形成網(wǎng)關(guān)，直接和上位機相連。 圖3車間內(nèi)部危險源監(jiān)測圖 對于一個監(jiān)控網(wǎng)絡，要想盡可能監(jiān)控到多的點的狀態(tài)，需要在很大的覆蓋區(qū)域內(nèi)構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡，此時網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目就可能會很龐大。雖然在ZigBee規(guī)范中，一個協(xié)調(diào)器可以控制65536個節(jié)點，但是，當網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)很多時會導致各個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的時間相差很長，耗能相差懸殊。如果為500米的傳輸距離，而每兩個相鄰節(jié)點接傳輸距離最遠為50米，從網(wǎng)關(guān)到終端就需要10跳的過程，如果網(wǎng)關(guān)周圍的支路很多，最終由最遠終端經(jīng)過10跳而到達網(wǎng)關(guān)時，靠近網(wǎng)關(guān)的路由器始終在高能工作，能耗很大，且加上其它近跳的傳輸，這些路由承擔的中繼任務很重，時間就會很長，最終會因負擔過重而造成節(jié)點能耗衰竭，對于要求穩(wěn)定的網(wǎng)絡系統(tǒng)中，這種結(jié)果不被希望出現(xiàn)。如果將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡使用在一些室外惡劣環(huán)境中，或是障礙物多的環(huán)境中，那一跳之間的距離更短，從終端到網(wǎng)關(guān)的路程更長，跳數(shù)更多，數(shù)據(jù)傳輸時間更長，臨近網(wǎng)關(guān)的路由承擔中繼次數(shù)和數(shù)據(jù)量更大，容易造成數(shù)據(jù)丟失或延遲等帶來丟包率上升，實時性降低的結(jié)果。另外，因為使用競爭接入CSMA/CA機制，加上數(shù)據(jù)重傳，相同的幀在接入過程中會多次擠占信道，效率下降，也造成數(shù)據(jù)傳輸時延。 為解決上述問題，提出如下思想： 將節(jié)點很多的一個網(wǎng)絡分成數(shù)個信道不同的子網(wǎng)絡，各個相鄰的子網(wǎng)絡通信信道不同，不相鄰子網(wǎng)絡的信道可相同，每個小網(wǎng)絡內(nèi)使用同一個信道，每個網(wǎng)絡由一個協(xié)調(diào)器來管理，各個網(wǎng)絡之間通過協(xié)調(diào)器通信，協(xié)調(diào)器通信使用同一信道。協(xié)調(diào)器和網(wǎng)關(guān)之間使用另外一條信道通信。 具體做法： 在一個網(wǎng)絡中，將相鄰路由的通信信道設(shè)置成不同頻率，使用不同信道，盡可能充分利用 IEEE.802.15.4 中通信信道，在頻率2.4GHz時,速率250k/s，有16個信道，可將信道設(shè)置在2.4GHz所在的3-16信道。與路由較近的終端設(shè)置成與路由相同的信道，以便路由和終端通信，根據(jù)需要，可將幾個路由都設(shè)置成同一信道，然后配置一個協(xié)調(diào)器管理同一信道的路由和終端，形成一個子網(wǎng)。子網(wǎng)與子網(wǎng)之間通信通過協(xié)調(diào)器通信，采用信道2。協(xié)調(diào)器與網(wǎng)關(guān)之間通信采用信道1。 這樣，傳輸數(shù)據(jù)時找到相同信道的通信線路才能傳輸，而相鄰信道不同，分化了同一個路由承擔多路中繼的任務，很大程度上減輕了單個路由的負擔，解決了因同信道而競爭接入效率下降的結(jié)果，也提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。 圖4為不同信道示意圖。 圖4不同信道信息采集圖 7 傳感器的選擇 本系統(tǒng)針對危險源中最易發(fā)生問題的各種信號進行數(shù)據(jù)采集，包括溫度、濕度、一氧化碳、甲烷、煙霧等，相應的傳感器選擇為能夠處理這些信號的硬件傳感器。對于其它信號的采集，可以利用CC2430芯片內(nèi)的ADC外接傳感器，通過命令，將傳感器數(shù)據(jù)采集并上傳。 8核心處理器和協(xié)議的選擇 考慮系統(tǒng)采集方案，需要短距離，低成本，大容量，高反應速度的采集芯片，經(jīng)過比較與調(diào)研，選擇由TI公司生產(chǎn)的CC2430芯片作為核心處理器，應用ZigBee 協(xié)議。 CC2430芯片以強大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以遵從IDE的IAR工業(yè)標準為支持，得到嵌入式機構(gòu)很高的認可。它結(jié)合Chipcon公司全球先進的ZigBee協(xié)議棧、工具包和參考設(shè)計，展示了領(lǐng)先的ZigBee解決方案。其產(chǎn)品廣泛應用于汽車、工控系統(tǒng)和無線感應網(wǎng)絡等領(lǐng)域，同時也適用于ZigBee之外2.4 GHz頻率的其他設(shè)備。 8.1 CC2430芯片的主要特點 CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架構(gòu)，在單個芯片上整合了ZigBee 射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1個8位MCU（8051），具有128 KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個定時器（Timer）、AES128協(xié)同處理器、看門狗定時器（Watchdogtimer）、32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路(Power On Reset)、掉電檢測電路(Brown out detection)，以及21個可編程I/O引腳。 CC2430芯片采用0.18 μm CMOS工藝生產(chǎn)，工作時的電流損耗為27 mA；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。 8.2 ZigBee 協(xié)議 ZigBee采用IEEE802.15.4標準，利用全球共用的公共頻率2.4 GHz，應用于監(jiān)視、控制網(wǎng)絡時，其具有非常顯著的低成本、低耗電、網(wǎng)絡節(jié)點多、傳輸距離遠等優(yōu)勢，目前被視為替代有線監(jiān)視和控制網(wǎng)絡領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。 9 上位機功能設(shè)計 按照系統(tǒng)需求，上位機應能完成對下位機的命令發(fā)送，數(shù)據(jù)收集，并能從收集的數(shù)據(jù)中分離多種采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲于本地數(shù)據(jù)庫中，實時顯示必要的監(jiān)控波形，實時根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況利用數(shù)據(jù)模型，專家?guī)旖M織產(chǎn)生決策值，即時發(fā)布聯(lián)動控制命令，實時了解采集網(wǎng)絡中各個節(jié)點的運行情況，實時監(jiān)測網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。 考慮以上因素，對上位機的設(shè)計選用VC++6.0 做開發(fā)平臺，ACCESS 2000做數(shù)據(jù)庫支持。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1．作品設(shè)計發(fā)明目的 減少危險源事故頻發(fā)現(xiàn)象，保護人民生命財產(chǎn)安全。推進對ZIGBEE領(lǐng)域的研究。 2.基本思路 (1)在分析、比較ZigBee無線網(wǎng)絡技術(shù)與時下流行的其他幾種無線連接技術(shù)在危險源監(jiān)控方面優(yōu)缺點的前提下，組建廠區(qū)危險源的結(jié)點自動化系統(tǒng)的無線通信網(wǎng)。 (2)分析危險源監(jiān)控系統(tǒng)的功能，設(shè)計調(diào)度自動化系統(tǒng)和各個終端節(jié)點功能。 (3)根據(jù)監(jiān)控區(qū)域無線網(wǎng)絡覆蓋以及無線終端設(shè)備無縫漫游的要求，設(shè)計各節(jié)點組網(wǎng)方式。分析無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量，驗證結(jié)點自動化系統(tǒng)ZigBee組網(wǎng)方式傳輸?shù)目尚行浴? (4)根據(jù)ZigBee無線終端功能和無線網(wǎng)絡通信要求，選擇合適的處理器作為核心芯片，充分研究IEEE 802.15.4通訊協(xié)議，設(shè)計系統(tǒng)終端硬件電路和上、下位機的軟件編程。 3.創(chuàng)新點 (1)基于對ZigBee技術(shù)的深入研究，提出一種新星狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)組網(wǎng)覆蓋，動態(tài)監(jiān)控，克服原有固定檢測裝置簡單人工操作，以及短距離傳輸、傳輸速率低的缺陷。 (2)針對常規(guī)危險源監(jiān)控設(shè)備的研究，設(shè)計實現(xiàn)一套ZigBee傳感器節(jié)點并組網(wǎng)，通過對其自組織、自適應及多跳路由協(xié)議算法的設(shè)計，在石化行業(yè)危險源監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的功耗、可靠及魯棒性方面的要求。 (3)實現(xiàn)了節(jié)能網(wǎng)絡模型。 4.主要技術(shù)指標 (1)30ms穩(wěn)定并能自我修復. (2)支持達65536個大量網(wǎng)絡節(jié)點 (3)普通5號電池可達半年 (4)采用AES-128加密算法 (5) 2.4GHz免費工作頻段
科學性、先進性
- 隨著無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、嵌入式計算機技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的發(fā)展, 無線傳感器網(wǎng)絡已成為近年來國內(nèi)外熱門研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點組成,通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡系統(tǒng), 目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息, 并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡的三個要素。本設(shè)計利用目前流行的ZigBee技術(shù)，實現(xiàn)無線監(jiān)控節(jié)點傳感器的數(shù)值，并改進了無線網(wǎng)絡模型，實現(xiàn)了網(wǎng)狀網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。以無線數(shù)據(jù)采集和傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線數(shù)據(jù)采集和傳輸，改善并提高傳統(tǒng)有線監(jiān)控的局限性，為后續(xù)子系統(tǒng)提供方便可靠的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。通過對現(xiàn)場監(jiān)測信息挖掘和智能分析，利用故障診斷和事故預警專家系統(tǒng)，對現(xiàn)場裝置的監(jiān)測信號進行在線安全分析，在事故發(fā)生之前進行預警，分析預測事故后果，提出預防措施和控制事故發(fā)展的手段等專家性建議，對指導工作人員生產(chǎn)及控制進行直接干預，保障生產(chǎn)安全進行，避免災難性損失有及其重要的作用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.甘肅省第八屆挑戰(zhàn)杯獲獎 2.應用于甘肅省長征煤礦，并獲得蘭州市2010年度科學技術(shù)進步二等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 為推進生產(chǎn)力，通過洽談，可轉(zhuǎn)讓技術(shù)。
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 危險源動態(tài)監(jiān)控及管理系統(tǒng)是一套嵌入式軟硬件產(chǎn)品，主要用于對廠區(qū)，企業(yè)，公司等擁有不易布線，有毒有害環(huán)境設(shè)備及信息的監(jiān)控。通過無線數(shù)據(jù)采集的信息的比對，預警危險情況。對于庫區(qū)，罐區(qū)，生產(chǎn)廠家等位置固定的危險源通過以太網(wǎng)方式傳輸采集到的所轄區(qū)域的監(jiān)測站點的狀態(tài)和參數(shù)，由分控臺中央處理器采取相應指令，終端設(shè)備來執(zhí)行。對于交通運輸中的危險源，位置可變性較強的危險源，我們采取zigbee對危險源進行實施跟蹤監(jiān)測。危險源信息自動管理系統(tǒng)中各站數(shù)據(jù)接收程序放在監(jiān)測中心的通訊機上, 負責連接所有監(jiān)測點終端, 接收終端的數(shù)據(jù)并寫人中心數(shù)據(jù)庫。并對數(shù)據(jù)進行鑒別和對接收數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)的問題進行處理, 同時負責轉(zhuǎn)發(fā)實時采集數(shù)據(jù)指令。軟件負責對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析管理, 包括危險源監(jiān)測點數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、用戶單位數(shù)據(jù)管理、內(nèi)部操作人員權(quán)限管理、定期備份和數(shù)據(jù)災難恢復等。 該套系統(tǒng)對傳統(tǒng)有線設(shè)備提出了挑戰(zhàn)，大大的降低了成本，價格方面將遠遠便宜于這些產(chǎn)品，而且功能更加豐富，將會有很好的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外在重大危險源監(jiān)控方面，應用最多且比較成熟的是計算機監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）。20世紀70年代，BP、Shell、Exxon等一些大型石油公司開始采用SCADA系統(tǒng)來推進油罐區(qū)自動化。到20世紀80年代， 國外石油公司已普遍采用，在此期間DCS系統(tǒng)出現(xiàn)并在大型企業(yè)獲得廣泛應用。基于現(xiàn)場總線的FCS監(jiān)控系統(tǒng)起步于20世紀90年代，目前逐漸成為研究與應用的主流。進入本世紀，基于工業(yè)以太網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)開始在一些大型企業(yè)得到了應用。 我國重大危險源安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，而且企業(yè)間水平差異較大。20世紀80代后期，中石化等大型企業(yè)建成了基于DCS的SCADA系統(tǒng)；90年代中期以后，對已建的監(jiān)控系統(tǒng)完成了系統(tǒng)升級；進入21世紀，基于工業(yè)以太網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)在部分先進企業(yè)開始應用。整體看，我國重大危險源安全監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平起點低，但發(fā)展快，20世紀90年代應用系統(tǒng)建設(shè)逐漸成熟，國產(chǎn)化程度不斷提高，同國外先進水平的差距正在逐漸減小，目前主要的問題在于安全監(jiān)控預警功能和系統(tǒng)的可靠性方面有待進一步提高。 無線傳感器網(wǎng)絡的研究起步于20世紀90年代末期。從2000年起,環(huán)境監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡便引起社會各界的極大關(guān)注。國內(nèi)關(guān)于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的研究幾乎與國外各大知名大學研究所同時起步，但是僅限于的理論上提出及小規(guī)模應用的實現(xiàn)，實際成果并不豐厚。2003年IEEE 802.15.4協(xié)議正式頒布，一些通信和控制業(yè)的大公司如美國摩托羅拉公司、菲利普公司、Eaton等己經(jīng)巨額投資并開發(fā)802.15.4收發(fā)器和網(wǎng)絡設(shè)備，University of California、Berkeley、Los Angeles和Cornell University等幾所大學也瞄準這個目標開始成果頗豐的研究，并影響到了國內(nèi)各公司研究所的研究進展。中科院計算機研究所WSN實驗室、深圳微智系統(tǒng)有限公司以及中興軟件公司等都在開展無線傳感器網(wǎng)絡在相關(guān)行業(yè)應用的項目研究。 國外已有多家機構(gòu)在研究ZigBee傳感器網(wǎng)絡在相關(guān)行業(yè)的應用,并已研發(fā)出相應的初級產(chǎn)品。在石化領(lǐng)域危險源監(jiān)測系統(tǒng)中尚未看到相關(guān)報道。由于基于ZigBee技術(shù)的研究剛剛起步，所以這些國內(nèi)外研究的初級成果還沒有完全解決電源能量、通信質(zhì)量和協(xié)同合作問題，因此，現(xiàn)階段對本課題的研究是十分必要的。
