一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，包括无线倾角传感器节点、簇头节点、汇聚节点和监控中心；每个储罐上均分布安装有多个无线倾角传感器节点，每个储罐均配设有一一对应的簇头节点；各个储罐上的所有无线倾角传感器节点均与对应的簇头节点无线通信连接，所有簇头节点均与汇聚节点无线通信连接，汇聚节点与监控中心无线通信连接；本发明专利技术结合了无线传感器网络和倾角技术的优势，构建了一套应用于大型储罐的部署灵活、扩展性强、安装维护方便、倾斜感知灵敏的倾斜监测与定位系统，克服了传统电缆布线时采集点安装难、维护难、成本高、扩展性差等问题，整个系统配置简单、安装灵活、使用便捷。使用便捷。使用便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统


[0001]本专利技术涉及大型储罐健康监测与安全评估领域，具体涉及一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统。

技术介绍

[0002]大型储罐具有尺寸和重量大、服役环境恶劣、外形和载荷复杂等特点。目前，对大型储罐主要采用定期检修的方式进行维护，其中倾斜角度是评价储罐服役安全风险的重要指标。然而，考虑到大型储罐自身和服役特点，利用传统的有线、有源的在线监测方式对其进行倾角监测将会面临布线施工难、后期维护难、可扩展性和可维护性差的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，可以解决布线施工难、后期维护难、可扩展性和可维护性差的问题。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，储罐倾斜监测定位系统用于对多个储罐进行倾斜监测定位，包括无线倾角传感器节点、簇头节点、汇聚节点和监控中心；其中，每个所述储罐上均分布安装有多个无线倾角传感器节点，每个所述储罐均配设有一一对应的簇头节点；各个所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点均与对应的所述簇头节点无线通信连接，所有所述簇头节点均与所述汇聚节点无线通信连接，所述汇聚节点与所述监控中心无线通信连接；
[0005]所述无线倾角传感器节点用于对对应所述储罐的对应部位进行倾角采集，得到倾角数据，并将所述倾角数据以无线的方式传输至对应的所述簇头节点；
[0006]所述簇头节点用于将对应所述储罐上所有所述无线倾角传感器节点传输过来的倾角数据打包形成倾角数据包，并将所述倾角数据包以无线的方式传输至所述汇聚节点；
[0007]所述汇聚节点用于将所有所述簇头节点传输过来的所述倾角数据包以无线的方式传输至所述监控中心；
[0008]所述监控中心用于依据D
‑
S证据理论和所述倾角数据包的达到时间对所述汇聚节点传输过来的各个所述倾角数据包进行三维定位分析，对应得到各个所述储罐的倾斜三维位置信息。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，各个所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点拥有同样且唯一的工作频率；各个所述簇头节点的工作频率与对应所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点的工作频率相匹配。
[0011]进一步，所述无线倾角传感器节点包括倾角传感器、数据采集模块、前置放大器、数据处理模块、FPGA控制模块和第一无线传输模块；所述倾角传感器依次通过所述数据采集模块、所述前置放大器和所述数据处理模块与所述FPGA控制模块的数据采集端连接，所述FPGA控制模块的通信端与所述第一无线传输模块连接，所述第一无线传输模块与所述簇
头节点无线通信连接。
[0012]进一步，所述无线倾角传感器节点还包括第一电源管理模块或/和第一数据缓存模块或/和第一自检模块或/和第一串口通讯模块或/和第一JTAG模块；所述第一电源管理模块或/和所述第一数据缓存模块或/和所述第一自检模块或/和所述第一串口通讯模块或/和所述第一JTAG模块与所述FPGA控制模块连接。
[0013]进一步，所述无线倾角传感器节点包括第一电源管理模块，所述第一电源管理模块采用第一锂电池供电，所述无线倾角传感器节点还包括用于对所述第一锂电池的电压进行监测的电压监测模块，所述电压监测模块的监测端与所述第一锂电池连接，所述电压监测模块的数据输出端与所述数据采集模块连接。
[0014]进一步，所述簇头节点包括第二无线传输模块、第一微控制模块、第三无线传输模块和第一以太网控制模块；所述第二无线传输模块与所述无线倾角传感器节点无线通信连接，所述第二无线传输模块还与所述第一微控制模块的通信输入端连接，所述第三无线传输模块与所述第一微控制模块的通信输出端连接，所述第三无线传输模块与所述汇聚节点无线通信连接，所述第一以太网控制模块与所述第一微控制模块连接。
[0015]进一步，所述簇头节点还包括第二电源管理模块或/和第二数据缓存模块或/和第二自检模块或/和第二串口通讯模块或/和第二JTAG模块；所述第二电源管理模块或/和所述第二数据缓存模块或/和所述第二自检模块或/和所述第二串口通讯模块或/和所述第二JTAG模块与所述第一微控制模块连接；其中，所述第二电源管理模块采用第二锂电池和电源供电。
[0016]进一步，所述汇聚节点包括第四无线传输模块、第二微控制单元、第五无线传输模块和第二以太网控制模块；所述第四无线传输模块与所述簇头节点无线通信连接，所述第四无线传输模块还与所述第二微控制模块的通信输入端连接，所述第五无线传输模块与所述第二微控制模块的通信输出端连接，所述第五无线传输模块与所述监控中心无线通信连接，所述第二以太网控制模块与所述第二微控制模块连接。
[0017]进一步，所述汇聚节点还包括第三电源管理模块或/和第三数据缓存模块或/和第三自检模块或/和第三串口通讯模块或/和第三JTAG模块或/和USB接口模块；所述第三电源管理模块或/和所述第三数据缓存模块或/和所述第三自检模块或/和所述第三串口通讯模块或/和所述第三JTAG模块或/和所述USB接口模块与所述第二微控制模块连接；其中，所述第三电源管理模块采用第三锂电池和电源供电。
[0018]进一步，所述监控中心包括调度服务器、数据库服务器、应用程序服务器和Web服务器；所述汇聚节点与所述调度服务器无线通信连接，所述数据库服务器、所述应用程序服务器和所述Web服务器均与所述调度服务器双向连接；所述调度服务器上配设有C/S客户端，所述Web服务器上配设有B/S客户端。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统结合了无线传感器网络和倾角技术的优势，构建了一套应用于大型储罐的部署灵活、扩展性强、安装维护方便、倾斜感知灵敏的倾斜监测与定位系统，克服了传统电缆布线时采集点安装难、维护难、成本高、扩展性差等问题，整个系统配置简单、安装灵活、使用便捷。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统中无线倾角传感器节点的结构框图；
[0022]图3为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统中簇头节点的结构框图；
[0023]图4为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统中汇聚节点的结构框图；
[0024]图5为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统中自检模块的自检流程图；
[0025]图6为本专利技术一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统中监控中心的结构框图。
[0026]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0027]1、无线倾角传感器节点，2、簇头节点，3、汇聚节点，4、监控中心。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，其特征在于：储罐倾斜监测定位系统用于对多个储罐进行倾斜监测定位，包括无线倾角传感器节点(1)、簇头节点(2)、汇聚节点(3)和监控中心(4)；其中，每个所述储罐上均分布安装有多个无线倾角传感器节点(1)，每个所述储罐均配设有一一对应的簇头节点(2)；各个所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点(1)均与对应的所述簇头节点(2)无线通信连接，所有所述簇头节点(2)均与所述汇聚节点(3)无线通信连接，所述汇聚节点(3)与所述监控中心(4)无线通信连接；所述无线倾角传感器节点(1)用于对对应所述储罐的对应部位进行倾角采集，得到倾角数据，并将所述倾角数据以无线的方式传输至对应的所述簇头节点(2)；所述簇头节点(2)用于将对应所述储罐上所有所述无线倾角传感器节点(1)传输过来的倾角数据打包形成倾角数据包，并将所述倾角数据包以无线的方式传输至所述汇聚节点(3)；所述汇聚节点(3)用于将所有所述簇头节点(2)传输过来的所述倾角数据包以无线的方式传输至所述监控中心(4)；所述监控中心(4)用于依据D
‑
S证据理论和所述倾角数据包的达到时间对所述汇聚节点(3)传输过来的各个所述倾角数据包进行三维定位分析，对应得到各个所述储罐的倾斜三维位置信息。2.根据权利要求1所述的基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，其特征在于：各个所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点(1)拥有同样且唯一的工作频率；各个所述簇头节点(2)的工作频率与对应所述储罐上的所有所述无线倾角传感器节点(1)的工作频率相匹配。3.根据权利要求1或2所述的基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，其特征在于：所述无线倾角传感器节点(1)包括倾角传感器、数据采集模块、前置放大器、数据处理模块、FPGA控制模块和第一无线传输模块；所述倾角传感器依次通过所述数据采集模块、所述前置放大器和所述数据处理模块与所述FPGA控制模块的数据采集端连接，所述FPGA控制模块的通信端与所述第一无线传输模块连接，所述第一无线传输模块与所述簇头节点(2)无线通信连接。4.根据权利要求3所述的基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，其特征在于：所述无线倾角传感器节点(1)还包括第一电源管理模块或/和第一数据缓存模块或/和第一自检模块或/和第一串口通讯模块或/和第一JTAG模块；所述第一电源管理模块或/和所述第一数据缓存模块或/和所述第一自检模块或/和所述第一串口通讯模块或/和所述第一JTAG模块与所述FPGA控制模块连接。5.根据权利要求4所述的基于无线倾角传感器网络的储罐倾斜监测定位系统，其特征在于：所述无线倾角传感器节点(1)包括第一电源管理模块，所述第一电源管理模块采用第一锂电池供电，所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘觉非，王书增，韩烨，刘保余，李健，陈波，马云修，张斌，杨光发，张亮，杨斌，刘屹然，龚则，周元培，张亦白，
申请(专利权)人：国家管网集团东部原油储运有限公司管网集团徐州管道检验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：