專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分,它是在原有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)構(gòu)成的“萬(wàn)物互聯(lián)”的龐大網(wǎng)絡(luò)。云計(jì)算(cloud computing)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式,通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。它可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需的擴(kuò)展所需資源，系統(tǒng)減少軟硬件成本。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,簡(jiǎn)稱WSN),是計(jì)算、通信和傳感器這三項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常運(yùn)行在人無(wú)法接近的惡劣甚至危險(xiǎn)的遠(yuǎn)程環(huán)境中?，F(xiàn)場(chǎng)總線(Field Bus)技術(shù)是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)及智能控制技術(shù)于一身的控制技術(shù)，根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)的IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，其為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制設(shè)備之間實(shí)行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)通信的通信網(wǎng)絡(luò)。專家系統(tǒng)(Expert System)是利用人類專家推理的計(jì)算機(jī)模型來(lái)處理現(xiàn)實(shí)世界中來(lái)處理需要專家做出解釋的復(fù)雜問(wèn)題，知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心。在線故障診斷(On-Line Fault Diagnosis)、氣體蔓延趨勢(shì)判斷、最佳事故處理措施選取等都可利用知識(shí)庫(kù)和相應(yīng)的推理機(jī)制作出判斷和裁決。工業(yè)氣體的檢測(cè)對(duì)城市安全有十分重要的意義。現(xiàn)有的工業(yè)氣體安全監(jiān)控平臺(tái)多是區(qū)域性的，獨(dú)立性的，缺乏從整個(gè)城市的環(huán)境、氣象、公共資源等角度綜合分析和管理工業(yè)氣體安全?，F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)目在不斷增多，這對(duì)物聯(lián)網(wǎng)終端的工作可靠性提出了較高的要求，實(shí)際應(yīng)用中物聯(lián)網(wǎng)終端也常常出現(xiàn)故障，快速分析故障來(lái)源和類型，并提出檢修方案有著重要的意義。現(xiàn)有工業(yè)氣體監(jiān)控系統(tǒng)多設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，能夠完成實(shí)時(shí)報(bào)警等功能，但是軟硬件資源較少，功能單一，無(wú)法滿足多角度分析、綜合規(guī)劃的需要?，F(xiàn)有工業(yè)可燃/有毒氣體檢測(cè)儀器有多種，按照實(shí)現(xiàn)功能的方式可分為便攜式或固定式氣體檢測(cè)儀、氣體檢測(cè)變送器、總線型氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、無(wú)線型氣體檢測(cè)系統(tǒng)。它們都有各自的應(yīng)用范圍。但在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，單一使用氣體變送器/總線型氣體檢測(cè)報(bào)警器或者無(wú)線型氣體檢測(cè)系統(tǒng)不能兼顧設(shè)備成本、運(yùn)營(yíng)成本和復(fù)雜工業(yè)環(huán)境。傳統(tǒng)可燃/有毒氣體探測(cè)器多采用催化燃燒型傳感器獲取氣體濃度信息，該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是成本低、輸出線性度好，缺點(diǎn)是壽命短；為保證精度，每半年需要標(biāo)定一次；使用前需要先預(yù)熱幾分鐘然后才能正常工作，功耗大。這些特點(diǎn)使得催化燃燒型氣體傳感器在總線型氣體探測(cè)系統(tǒng)中仍有存在的價(jià)值，而在無(wú)線型氣體探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用中存在著致命的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有采用區(qū)域性、獨(dú)立性的氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于其監(jiān)測(cè)覆蓋面小導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)城市工業(yè)氣體安全進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)可靠性差的問(wèn)題，從而提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法。基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括M個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和云計(jì)算平臺(tái)，每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中均包括一個(gè)無(wú)線通信基站和N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端，N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端用于檢測(cè)該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)所在地區(qū)的氣體濃度；N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端均與該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站無(wú)線通信；
據(jù)交互；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)和云計(jì)算平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；M為正整數(shù)；N為正整數(shù)。它還包括GPS系統(tǒng)，所述GPS系統(tǒng)中有N個(gè)GPS終端，每個(gè)GPS終端與一個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端固定連接在一起，GPS系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。它還包括城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的N個(gè)監(jiān)控終端分別用于拍攝N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端所在區(qū)域的視頻信息，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。它還包括事故模擬系統(tǒng)，所述事故模擬系統(tǒng)用于對(duì)城市工業(yè)氣體事故進(jìn)行模擬，所述事故模擬系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。事故模擬系統(tǒng)是利用模式仿真技術(shù)、GIS技術(shù)和即時(shí)氣象信息實(shí)現(xiàn)的。無(wú)線氣體檢測(cè)終端為現(xiàn)場(chǎng)總線型氣體濃度探測(cè)器或基于Zigbee技術(shù)的氣體探測(cè)器?；谏鲜鱿到y(tǒng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、在每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中，采用N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端測(cè)量該局域網(wǎng)覆蓋地區(qū)的氣體濃度，并將所述氣體濃度發(fā)至該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站；步驟二、每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站逐一判斷N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端檢測(cè)到的氣體濃度值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值；當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端檢測(cè)到的氣體濃度值超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值時(shí)，則執(zhí)行步驟三；反之，則執(zhí)行步驟四；步驟三、該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站將超過(guò)預(yù)設(shè)濃度值的無(wú)線氣體檢測(cè)終端的終端信息及氣體濃度值通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；并返回執(zhí)行步驟一；步驟四、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)將接收到的氣體濃度值通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，并將計(jì)算結(jié)果返回至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；步驟五、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)步驟四獲得的計(jì)算結(jié)果逐一判斷每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中是否存在氣體安全事件，從而實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)氣體安全的智能監(jiān)測(cè)。步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)判斷出某個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用GPS系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行定位。步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行視頻拍攝。步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用事故模擬系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)的氣體擴(kuò)散范圍、發(fā)展蔓延趨勢(shì)和最佳救助路線進(jìn)行模擬。
本發(fā)明能夠?qū)Τ鞘泄I(yè)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢測(cè)覆蓋面大，監(jiān)測(cè)可靠性高。


圖I是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是具體實(shí)施方式
五的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實(shí)施方式
六中所述的無(wú)線型氣體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是具體實(shí)施方式
六中所述的總線型氣體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中標(biāo)記41為電源線；42為通信線；圖5是具體實(shí)施方式
六中所述的局域氣體報(bào)警控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中標(biāo)記51為通信線；52為電源線；圖6是傳感器標(biāo)定流程示意圖；圖7是故障檢測(cè)機(jī)制原理示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I說(shuō)明本具體實(shí)施方式
，基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它包括M個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2和云計(jì)算平臺(tái)3，每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中均包括一個(gè)無(wú)線通信基站11和N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12，N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12用于檢測(cè)該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)所在地區(qū)的氣體濃度；N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12均與該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站11無(wú)線通信；每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站11均通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2和云計(jì)算平臺(tái)3通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；M為正整數(shù)；N為正整數(shù)。工作原理無(wú)線氣體檢測(cè)終端12實(shí)時(shí)采集各地區(qū)的氣體濃度信息，并將數(shù)據(jù)上傳；無(wú)線通信基站11接收由無(wú)線氣體檢測(cè)終端12上傳的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，然后通過(guò)GPRS/CDMA/GSM/3G/4G網(wǎng)絡(luò)接入INTERNET網(wǎng)絡(luò)，并在氣體濃度超過(guò)報(bào)警閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2設(shè)置在城市工業(yè)氣體安全監(jiān)控中心，通過(guò)INTERNET網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程接收各地區(qū)氣體濃度情況，利用INTERNET網(wǎng)和云計(jì)算平臺(tái)3對(duì)氣體濃度數(shù)據(jù)、地理位置等多種信息綜合分析，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)氣體擴(kuò)散趨勢(shì)，以提出事故最優(yōu)處理方案。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2所需要的數(shù)據(jù)分析、模型建立等功能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其它數(shù)據(jù)通信接口將命令發(fā)送到云計(jì)算平臺(tái)3，利用云計(jì)算平臺(tái)3的軟件和硬件資源完成這些任務(wù)，然后云計(jì)算平臺(tái)3將結(jié)果返回到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2 ;遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2的數(shù)據(jù)信息也可以通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口傳送至云存儲(chǔ)終端；遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2所需的部分?jǐn)?shù)據(jù)也可以從云計(jì)算平臺(tái)3或者通過(guò)與云計(jì)算平臺(tái)相連的其他終端獲取。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2由數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2接收到報(bào)警信息后，利用已掌握的數(shù)據(jù)庫(kù)信息和綜合分析系統(tǒng)做出事故綜合評(píng)估。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2的數(shù)據(jù)來(lái)源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口獲取，數(shù)據(jù) 處理通過(guò)軟硬件資源和云計(jì)算平臺(tái)共同完成。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的信息采集與傳輸網(wǎng)絡(luò)，分級(jí)監(jiān)控與中央集中監(jiān)控的多級(jí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)，并結(jié)合智能分析、判斷與裁決系統(tǒng)，對(duì)緊急安全隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制與處理，對(duì)潛在安全隱患進(jìn)行有效的報(bào)警與整改。其優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)控與管理網(wǎng)絡(luò)分層合理，智能化程度高，所帶探測(cè)終端多，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，布局方式靈活，管理和維護(hù)方便。并且本系統(tǒng)具有故障自檢功能，它可以有效的檢測(cè)故障來(lái)源，該故障檢測(cè)系統(tǒng)分為三級(jí)，它們分別是遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)故障分析機(jī)制，局域氣體安全終端故障檢測(cè)機(jī)制，氣體探測(cè)器故障檢測(cè)機(jī)制。遠(yuǎn)程管理中心故障分析機(jī)制通過(guò)已有的知識(shí)庫(kù)和相應(yīng)的推理機(jī)制，對(duì)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的故障特征分析處理，推理出系統(tǒng)故障地點(diǎn)、故障類型、故障檢修方法、故障可能帶來(lái)的后果等信息，從而避免因系統(tǒng)自身故障造成的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在于，它還包括GPS系統(tǒng)4，所述GPS系統(tǒng)4中有N個(gè)GPS終端，每個(gè)GPS終端與一個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12固定連接在一起，GPS系統(tǒng)4的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。本實(shí)施方式利用GPS系統(tǒng)確定準(zhǔn)確的報(bào)警地址，并在平面圖上進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記坐標(biāo)、范圍、周邊交通和環(huán)境情況等。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
二所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在于，它還包括城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)5，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)5的N個(gè)監(jiān)控終端分別用于拍攝N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12所在區(qū)域的視頻信息，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)5的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。本實(shí)施方式利用已有的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)事故發(fā)生地進(jìn)行視頻觀測(cè)。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在于，它還包括事故模擬系統(tǒng)6，所述事故模擬系統(tǒng)6用于對(duì)城市工業(yè)氣體事故進(jìn)行模擬，所述事故模擬系統(tǒng)6通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。本實(shí)施方式利用模式仿真技術(shù)、GIS技術(shù)和即時(shí)氣象信息演示和規(guī)劃出即時(shí)事故(災(zāi)害)擴(kuò)散范圍、發(fā)展蔓延趨勢(shì)、最佳救助路線等。從而通過(guò)快速準(zhǔn)確地分析結(jié)論通報(bào)將該信息和資料相關(guān)部門趕赴現(xiàn)場(chǎng)處置救助，并可提供遠(yuǎn)程指揮指令。通過(guò)系統(tǒng)分析還可以對(duì)災(zāi)害所造成的損壞做以初步的災(zāi)損評(píng)價(jià)。
具體實(shí)施方式
五、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
四所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在于，事故模擬系統(tǒng)6是利用模式仿真技術(shù)、GIS技術(shù)和即時(shí)氣象信息實(shí)現(xiàn)的。
具體實(shí)施方式
六、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在于，無(wú)線氣體檢測(cè)終端12為現(xiàn)場(chǎng)總線型氣體濃度探測(cè)器或基于Zigbee技術(shù)的氣體探測(cè)器。本實(shí)施方式中的現(xiàn)場(chǎng)總線型氣體探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它選用催化燃燒型或者紅外型氣體傳感器。催化燃燒型氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)是成本低，線性度好，功耗大但對(duì)于總線型設(shè)備的影響較??；紅外型氣體傳感器的優(yōu)點(diǎn)是其靈敏度高，工作壽命可以達(dá)到5年，并且使用過(guò)程中不需要標(biāo)定，不會(huì)出現(xiàn)傳感器中毒現(xiàn)象。
催化燃燒型氣體傳感器的2. 5V供電電源采用高頻開關(guān)型直流變換芯片(開關(guān)頻率彡I. 5MHz)，轉(zhuǎn)化效率可達(dá)90%。總線型/無(wú)線型氣體探測(cè)器傳感器在使用過(guò)程中的標(biāo)定方式為探測(cè)器免啟蓋、免操作標(biāo)定方法。即首先對(duì)探測(cè)器調(diào)零。調(diào)零工作由報(bào)警控制器完成，然后報(bào)警控制器發(fā)出探測(cè)器標(biāo)定信號(hào)，探測(cè)器將依次處于預(yù)先設(shè)定好的標(biāo)定狀態(tài)。當(dāng)將標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體通入探測(cè)器探頭時(shí)，探測(cè)器自動(dòng)開始標(biāo)定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，此探測(cè)器完成這一濃度的標(biāo)定。更換另一標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體置于探測(cè)器探頭處，探測(cè)器開始另一濃度點(diǎn)的標(biāo)定工作，一段時(shí)間后此探測(cè)器完成標(biāo)定。當(dāng)移走標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體后，探測(cè)器自動(dòng)進(jìn)入氣體濃度檢測(cè)狀態(tài)。此時(shí)下一探 測(cè)器自動(dòng)進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)，如上反復(fù)操作，可完成探測(cè)器的免啟蓋、免操作標(biāo)定。氣體探測(cè)器的標(biāo)定流程如圖6所示。氣體探測(cè)器在標(biāo)定完成后，理論上不會(huì)改變傳感器的探測(cè)精度?；赯igbeer技術(shù)的氣體探測(cè)器(協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、氣體探測(cè)器終端節(jié)點(diǎn))，如圖3所示，采用單片集成SoC實(shí)現(xiàn)，如TI公司的CC2530(8051內(nèi)核)。系統(tǒng)使用的協(xié)議棧是TI公司提供的ZigBee2007協(xié)議棧Z-Stack，該協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)了 IEEE802. 15. 4的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)，較好的解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)連接方案?；赯igBee無(wú)線技術(shù)的氣體探測(cè)器終端節(jié)點(diǎn)的傳感器采用無(wú)需預(yù)熱、低功耗型氣體傳感器，如電化學(xué)氣體傳感器、紅外氣體傳感器?；赯igBee無(wú)線技術(shù)的氣體探測(cè)器終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池雙電源供電，太陽(yáng)能電池板在光線充足時(shí)采用浮充方式給蓄電池充電，同時(shí)也給其他電路供電。在光線不足時(shí)，電源管理電路將供電源自動(dòng)切換為蓄電池。基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的氣體探測(cè)器終端節(jié)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線型氣體探測(cè)器都具有故障自檢功能，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)⒐收闲畔⒁蕴囟ü收洗a和故障地址上傳至局域氣體報(bào)警控制器，局域氣體報(bào)警控制器的結(jié)構(gòu)如圖5所示意。故障檢測(cè)機(jī)制的原理如圖7所示。基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線型主控制節(jié)點(diǎn)均集成于局域氣體報(bào)警控制器中。局域氣體報(bào)警控制器具有氣體濃度顯示、數(shù)字量輸出、報(bào)警、故障檢測(cè)等功能，它還可以將氣體濃度信息和故障信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)。局域氣體報(bào)警控制器采取分離式電路布局。方便調(diào)試和系統(tǒng)維護(hù)。
具體實(shí)施方式
七、基于具體實(shí)施方式
一的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，它由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、在每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中，采用N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12測(cè)量該局域網(wǎng)覆蓋地區(qū)的氣體濃度，并將所述氣體濃度發(fā)至該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站
11;步驟二、每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站11逐一判斷N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12檢測(cè)到的氣體濃度值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值；當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端12檢測(cè)到的氣體濃度值超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值時(shí)，則執(zhí)行步驟三；反之，則執(zhí)行步驟四；步驟三、該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站11將超過(guò)預(yù)設(shè)濃度值的無(wú)線氣體檢測(cè)終端12的終端信息及氣體濃度值通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2 ;并返回執(zhí)行步驟一；步驟四、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2將接收到的氣體濃度值通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)3進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，并將計(jì)算結(jié)果返回至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2 ；步驟五、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2根據(jù)步驟四獲得的計(jì)算結(jié)果逐一判斷每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中是否存在氣體安全事件，從而實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)氣體安全的智能監(jiān)測(cè)。步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2判斷出某個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2調(diào)用GPS系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行定位。步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2調(diào)用城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行視頻拍攝。
步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)2調(diào)用事故模擬系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)的氣體擴(kuò)散范圍、發(fā)展蔓延趨勢(shì)和最佳救助路線進(jìn)行模擬。
權(quán)利要求
1.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是它包括M個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)和云計(jì)算平臺(tái)(3)， 每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中均包括一個(gè)無(wú)線通信基站(11)和N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)，N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)用于檢測(cè)該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)所在地區(qū)的氣體濃度#個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)均與該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站(11)無(wú)線通信； 每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站(11)均通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)交互； 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)和云計(jì)算平臺(tái)(3)通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互； M為正整數(shù)；N為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它還包括GPS系統(tǒng)(4)，所述GPS系統(tǒng)(4)中有N個(gè)GPS終端，每個(gè)GPS終端與一個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)固定連接在一起，GPS系統(tǒng)(4)的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它還包括城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)(5)，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)(5)的N個(gè)監(jiān)控終端分別用于拍攝N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)所在區(qū)域的視頻信息，城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)(5)的監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于它還包括事故模擬系統(tǒng)(6)，所述事故模擬系統(tǒng)(6)用于對(duì)城市工業(yè)氣體事故進(jìn)行模擬，所述事故模擬系統(tǒng)(6)通過(guò)以太網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于事故模擬系統(tǒng)(6)是利用模式仿真技術(shù)、GIS技術(shù)和即時(shí)氣象信息實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)為現(xiàn)場(chǎng)總線型氣體濃度探測(cè)器或基于Zigbee技術(shù)的氣體探測(cè)器。
7.基于權(quán)利要求I的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，其特征是它由以下步驟實(shí)現(xiàn) 步驟一、在每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中，采用N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)測(cè)量該局域網(wǎng)覆蓋地區(qū)的氣體濃度，并將所述氣體濃度發(fā)至該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站(11); 步驟二、每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站(11)逐一判斷N個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)檢測(cè)到的氣體濃度值是否超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值；當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)檢測(cè)到的氣體濃度值超過(guò)預(yù)設(shè)的濃度值時(shí)，則執(zhí)行步驟三；反之，則執(zhí)行步驟四； 步驟三、該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中的無(wú)線通信基站(11)將超過(guò)預(yù)設(shè)濃度值的無(wú)線氣體檢測(cè)終端(12)的終端信息及氣體濃度值通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2);并返回執(zhí)行步驟一； 步驟四、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)將接收到的氣體濃度值通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)(3)進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)，并將計(jì)算結(jié)果返回至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2); 步驟五、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)根據(jù)步驟四獲得的計(jì)算結(jié)果逐一判斷每個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中是否存在氣體安全事件，從而實(shí)現(xiàn)城市工業(yè)氣體安全的智能監(jiān)測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)判斷出某個(gè)局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)調(diào)用GPS系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)調(diào)用城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)進(jìn)行視頻拍攝。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于步驟五中，還包括如下步驟當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)判斷出該局域氣體檢測(cè)子網(wǎng)中存在氣體安全事件時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)(2)調(diào)用事故模擬系統(tǒng)，對(duì)發(fā)生氣體安全事件的地點(diǎn)的氣體擴(kuò)散范圍、發(fā)展蔓延趨勢(shì)和最佳救助路線進(jìn)行模擬。
全文摘要
基于物聯(lián)網(wǎng)的城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法，涉及一種城市工業(yè)氣體安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法。它是為了解決現(xiàn)有采用區(qū)域性、獨(dú)立性的氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于其監(jiān)測(cè)覆蓋面小導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)城市工業(yè)氣體安全進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)可靠性差的問(wèn)題。本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)的信息采集與傳輸網(wǎng)絡(luò)，分級(jí)監(jiān)控與中央集中監(jiān)控的多級(jí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)，并結(jié)合智能分析、判斷與裁決系統(tǒng)，對(duì)緊急安全隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制與處理，對(duì)潛在安全隱患進(jìn)行有效的報(bào)警與處理。其優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)控與管理網(wǎng)絡(luò)分層合理，智能化程度高，所帶探測(cè)終端多，抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，布局方式靈活，管理和維護(hù)方便。本發(fā)明適用于對(duì)城市工業(yè)氣體安全進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102621970SQ201210110780
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者宋鐵群, 朱春波, 李曉宇, 李英臻, 王艷, 逯仁貴 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)