一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大型遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶，由于船艙內(nèi)貨物的呼吸、生化、氧化及泄露等因素，常產(chǎn)生不同濃度的二氧化碳、硫化氫、甲烷、一氧化碳等有害氣體，同時(shí)還會(huì)不斷消耗氧氣，使密閉的艙室變成一個(gè)含有多種有害氣體，氧氣濃度很低的環(huán)境，當(dāng)船員在進(jìn)行裝卸貨、艙室檢查和維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，一旦無(wú)意識(shí)的進(jìn)入到危險(xiǎn)的艙室環(huán)境，將對(duì)船員身體造成很大傷害，嚴(yán)重的甚至危及生命安全。除此之外，還會(huì)引發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故，造成污染及損失會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。
[0003]通過(guò)船舶氣體檢測(cè)，可以在發(fā)生危險(xiǎn)之前積極采取措施，從而降低危險(xiǎn)發(fā)生率甚至完全排除危險(xiǎn)。現(xiàn)有的船舶氣體檢測(cè)主要有兩種方式:(I)取樣型氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)栗吸法依次把每個(gè)船舶艙室現(xiàn)場(chǎng)的氣體經(jīng)過(guò)管道送到控制室氣體分析儀中，由氣體探測(cè)器檢測(cè)氣體濃度是否超過(guò)限值。這種檢測(cè)方式，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)氣體探測(cè)器，所以只能針對(duì)幾種氣體進(jìn)行探測(cè)報(bào)警，且每次只能對(duì)一個(gè)艙室的氣體進(jìn)行探測(cè)，面對(duì)船舶復(fù)雜多變的情況，無(wú)法靈活配置和實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中還有諸多問(wèn)題；(2)基于通訊電纜聯(lián)網(wǎng)的氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。由控制裝置、顯示裝置、危險(xiǎn)氣體探測(cè)裝置、報(bào)警裝置、船舶綜合檢測(cè)系統(tǒng)等組成，各裝置之間通過(guò)通訊電纜相互連接形成以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化通訊，并作為子系統(tǒng)與船舶綜合檢測(cè)系統(tǒng)連接。這種方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)艙室的多種氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但是這種方式采用線纜組網(wǎng)，布線復(fù)雜、成本較高、維護(hù)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中船舶氣體監(jiān)控系統(tǒng)存在的體積龐大、造價(jià)高昂、監(jiān)控范圍小、布線困難、維護(hù)工作量大、可靠性差等問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案:
[0006]該系統(tǒng)，包括氣體監(jiān)測(cè)器、監(jiān)控中心和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；氣體監(jiān)測(cè)器至少設(shè)置一個(gè)，各個(gè)氣體監(jiān)測(cè)器和監(jiān)控中心均與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；氣體監(jiān)測(cè)器包括氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、處理器和電源模塊，氣體傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊與處理器間接連接，電源模塊、按鍵模塊、顯示模塊以及聲光報(bào)警模塊均與處理器直接連接，處理器與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)氣體監(jiān)測(cè)器和監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0007]氣體傳感器包括甲燒傳感器、硫化氫傳感器、一氧化碳傳感器和氧氣傳感器。
[0008]所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接氣體傳感器，該模塊包括依次連接的信號(hào)放大電路、濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，其中A/D轉(zhuǎn)換模塊集成在氣體監(jiān)測(cè)器的處理器中。
[0009]所述監(jiān)控中心為對(duì)氣體監(jiān)測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)。
[0010]所述Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，并通過(guò)網(wǎng)狀方式組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；終端節(jié)點(diǎn)與氣體監(jiān)測(cè)器的處理器連接；路由器節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接，同時(shí)與氣體監(jiān)測(cè)器連接；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)一方面與路由器節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接，一方面與監(jiān)控中心連接。路由器節(jié)點(diǎn)主要接收終端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以通過(guò)串行接口接收氣體監(jiān)測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)接力方式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口傳給監(jiān)控中心。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在有效降低布線成本以及布線難度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、多種氣體濃度信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和報(bào)警。當(dāng)險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)可及時(shí)報(bào)警，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控人員也可及時(shí)獲知而采取相關(guān)處理措施，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)感知、控制和防范險(xiǎn)情，為船舶的安全運(yùn)行提供有效的保障。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中氣體監(jiān)測(cè)器的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型中信號(hào)調(diào)理模塊的結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型采用Zigbee技術(shù)、電子技術(shù)等，構(gòu)建基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括氣體監(jiān)測(cè)器、監(jiān)控中心和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。氣體監(jiān)測(cè)器用于采集氣體濃度信息，通過(guò)監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到各個(gè)艙室各種危險(xiǎn)氣體的濃度，而Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于將氣體監(jiān)測(cè)器采集到的氣體濃度信息傳給監(jiān)控中心。
[0016]如圖2所示，氣體監(jiān)測(cè)器包括氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、按鍵模塊、IXD顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、處理器和電源模塊，其中氣體傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊與處理器間接連接，電源模塊、按鍵模塊、LCD顯示模塊以及聲光報(bào)警模塊與處理器直接連接。氣體監(jiān)測(cè)器的處理器與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，以接入Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示，信號(hào)調(diào)理模塊由信號(hào)放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路依次相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊集成在氣體監(jiān)測(cè)器的處理器中。電源模塊通過(guò)電源線取電，與電源轉(zhuǎn)換電路連接構(gòu)成。
[0017]監(jiān)控中心為一臺(tái)對(duì)一個(gè)或多個(gè)氣體監(jiān)測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)。
[0018]Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成(參見(jiàn)圖1)，并通過(guò)網(wǎng)狀方式組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。終端節(jié)點(diǎn)與氣體監(jiān)測(cè)器的處理器通過(guò)串行接口連接，布置在船舶可能出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體的各個(gè)區(qū)域，數(shù)量由劃分危險(xiǎn)區(qū)域艙室的需要來(lái)確定。路由器節(jié)點(diǎn)主要接收終端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以通過(guò)串行接口接收氣體監(jiān)測(cè)器所采集的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)接力方式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，因此布置在數(shù)據(jù)從采集點(diǎn)至監(jiān)控中心傳輸?shù)穆窂缴?。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串行接口傳給監(jiān)控中心。
[0019]本實(shí)施例中，氣體傳感器采用甲烷傳感器MJC4/2.8J、硫化氫傳感器ME3-H2S、一氧化碳傳感器ME3-C0和氧氣傳感器ME2-02-20 ;處理器采用TI公司生產(chǎn)的芯片MSP430F149 ;終端節(jié)點(diǎn)為Zigbee無(wú)線模塊ZM5168。
[0020]上述聲光報(bào)警模塊，利用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)的輸出，利用LED燈實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的輸出；上述LCD顯示可以選擇并行接口的，也可以選擇串行接口的，具體實(shí)施中選擇串行1.8寸接口的液晶屏JD-T18003-T01，通過(guò)對(duì)按鍵模塊與IXD模塊進(jìn)行調(diào)整，可對(duì)氣體濃度超標(biāo)報(bào)警閾值進(jìn)行設(shè)置。
[0021]多個(gè)船艙的氣體監(jiān)測(cè)器檢測(cè)的氣體濃度信息通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳到監(jiān)控中心，如果檢測(cè)到的氣體濃度超過(guò)了所設(shè)定的報(bào)警閾值，則發(fā)出聲光報(bào)警，提醒船員在船舶何處所的氣體超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，以便及時(shí)采取處理措施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括氣體監(jiān)測(cè)器、監(jiān)控中心和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；其特征在于:氣體監(jiān)測(cè)器至少設(shè)置一個(gè)，各個(gè)氣體監(jiān)測(cè)器和監(jiān)控中心均與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接；氣體監(jiān)測(cè)器包括氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、處理器和電源模塊，氣體傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊與處理器間接連接，電源模塊、按鍵模塊、顯示模塊以及聲光報(bào)警模塊均與處理器直接連接，處理器與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接。2.按照權(quán)利要求1所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體傳感器包括甲烷傳感器、硫化氫傳感器、一氧化碳傳感器和氧氣傳感器。3.按照權(quán)利要求1所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接氣體傳感器，該模塊包括依次連接的信號(hào)放大電路、濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，其中A/D轉(zhuǎn)換模塊集成在氣體監(jiān)測(cè)器的處理器中。4.按照權(quán)利要求1所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控中心為對(duì)氣體監(jiān)測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)。5.按照權(quán)利要求1所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，并通過(guò)網(wǎng)狀方式組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌唤K端節(jié)點(diǎn)與氣體監(jiān)測(cè)器的處理器連接；路由器節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接，同時(shí)與氣體監(jiān)測(cè)器連接；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)一方面與路由器節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接，一方面與監(jiān)控中心連接。
【專(zhuān)利摘要】一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的船舶多氣體濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括氣體監(jiān)測(cè)器、監(jiān)控中心和Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，氣體監(jiān)測(cè)器至少設(shè)置一個(gè)，各個(gè)氣體監(jiān)測(cè)器和監(jiān)控中心均與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，氣體監(jiān)測(cè)器包括氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、按鍵模塊、顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、處理器和電源模塊；監(jiān)控中心為對(duì)氣體監(jiān)測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)；Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，并通過(guò)網(wǎng)狀方式組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。該系統(tǒng)采用Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在有效降低布線成本以及布線難度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、多種氣體濃度信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)感知、控制和防范險(xiǎn)情，為船舶的安全運(yùn)行提供有效的保障。
【IPC分類(lèi)】G08C17/02, G01N33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204855494
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520676927
【發(fā)明人】朱梅梅, 楊福廣
【申請(qǐng)人】山東交通學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日