基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及石化行业高防爆监控系统，尤其涉及一种基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统。所述石化行业高防爆监控系统由无线传感器网络节点、通信网络和数据管理中心组成，无线传感器网络节点通过通信网络与数据管理中心相连接。本实用新型专利技术将各种类型的传感器安装在容易产生泄露的地方构成无线传感器网络，能够及时检测出泄露情况并通过无线传感器网络将采集到的数据发送给数据管理中心，由数据管理中心自动执行关闭阀门，释放惰性气体等一系列措施，防止由于泄露而引发大火、爆炸等事故的发生。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石化行业高防爆监控系统，尤其涉及一种基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统。技术背景石油石化行业是我国的支柱产业，但是其生产线长、涉及面广，石化生产过程中使用的物料绝大多数属于易燃易爆或有毒物质，一旦泄露，容易形成爆炸性混合物而发生燃烧、爆炸事故，导致人员伤亡、物质损失、环境污染等；虽然目前石化行业对安全生产事故日益重视，并采取了一系列的措施，例如安装储罐冷却水、安装流量计、控制阀、修建消防通道等，但现有的方案主要是I)基于摄像头的视频监控系统；2)基于传感器、总线或以太网的监测系统；3)基于传感器的无线监测、报警系统等；但是采油井一般分布较偏僻，范围广，且环境比较恶劣，上述的系统受到各种客观条件的限制，不能很好的满足油田的生产现状，主要表现为成本高，投资大，供电不便，施工及维护困难等。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本、高效率、智能化程度高的基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统。基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统，其特征在于所述石化行业高防爆监控系统由无线传感器网络节点、通信网络和数据管理中心组成，无线传感器网络节点通过通信网络与数据管理中心相连接；所述的无线传感器网络节点由传感器节点和汇聚节点通过无线传感器网络连接构成；所述的无线传感器网络节点的传感器节点或汇聚节点包括传感器模块、数据处理模块、射频模块、防爆模块、声光报警模块和电源模块；电源模块与传感器模块、数据处理模块、射频模块相连接并为其供电，数据处理模块通过I/o接口与传感器模块、射频模块、防爆模块和报警模块相连接。所述的传感器模块为温度传感器、压力传感器和气敏传感器的其中一种或者一种以上的组合。所述的数据处理模块用于控制防爆模块、声光报警模块和射频模块的启动跟关闭，为MSP430F149微处理器芯片。所述的射频模块为CC2520模块，该模块主要基于ZigBee无线通讯技术。所述的防爆模块包括前滤器、惰气压缩机、采用冷却水冷却的惰气冷却器、安全阀、后滤器、惰性气体压缩容器和电动阀门，前滤器与惰气压缩机相连，惰气压缩机与惰气冷却器相连，惰气冷却器有两个引出端，一个引出端与安全阀相连，另一个引出端与后滤器相连，后滤器与惰性压缩气体容器相连，电动阀门设置在惰性气体压缩容器的排气口上，电动阀门与外输管线相连。所述的报警模块用于在任一传感器采集的数据超过指定的阈值时，向工作人员发出预警；为声光报警器。所述的电源模块为两节碱性电池或微型纽扣电池。所述的惰性气体为纯度100%的二氧化碳，在压力作用下以液态储存于惰性气体压缩容器内。所述的通信网络可为卫星通信网、互联网或移动通信网。所述的数据管理中心由数据库服务器、应用服务器及客户端通过局域网连接构成。本技术的优点在于I、本技术将各种类型的传感器安装在容易产生泄露的地方构成无线传感器网络，能够及时检测出泄露情况并通过无线传感器网络将采集到的数据发送给数据管理中心，由数据管理中心自动执行关闭阀门，释放惰性气体等一系列措施，防止由于泄露而引发 大火、爆炸等事故的发生。2、本技术的无线传感器网络具备自组织能力，在无线信号范围内，无需调试可自动组成智能化无线网络，通过自组织功能进行动态配置和管理，各节点之间可自由传送信息；此外，本网络还具备自愈合能力，在部分节点失效时，可进行重新配置，进行网络修复。3、本技术的无线传感器网络节点具有功耗低，成本小，效率高等特点，可由锂亚电池供电。4、本技术涉及合理，通过无线传感器网络与监控中心相结合的方式实现对泄漏点的监测，可实时做出预警处理，并及时对泄露事故采取相应的防爆措施。附图说明图I是本技术的系统框图；图2是本技术的无线传感器网络节点结构示意图；图3是本技术的工作流程图；图4是防爆模块的结构示意图；图中I.传感器模块，2.数据处理模块，3.防爆模块，4.声光报警模块，5.射频模块，6.电源模块，7.温度传感器，8.压力传感器，9.气敏传感器，10.惰性压缩气体容器，11.电动阀门，12.安全阀，13、前滤器，14、惰气压缩机，15、惰气冷却器，16、后滤器。具体实施方式以下结合附图对技术做进一步详述一种基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统，如图I所示，包括无线传感器网络节点、通信网络和数据管理中心，无线传感器网络节点跟数据管理中心之间通过通信网络连接在一起，无线传感器网络节点由传感器节点和汇聚节点通过无线传感器网络连接构成，各个节点部署在易发生泄漏的部位负责采集相关的数据。本技术中的无线传感器网络节点既可以作为传感器节点，也可以作为汇聚节点，网络通过自组织的方式进行动态配置和管理；数据管理中心主要由数据库服务器、应用服务器及客户端通过局域网连接构成，能够对无线传感器网络传送过来的数据进行分析、处理，然后通过显示窗口实时地显示无线传感器网络运行状况的相关信息，当管理中心检测到故障发生时，能够及时在显示窗口出现报警信息并发出声光预警，提醒监控人员进行相关处理。如图2所示，无线传感器网络节点包括传感器模块I，数据处理模块2，防爆模块3，声光报警模块4，射频模块5，电源模块6 ；电源模块6与传感器模块I、数据处理模块2、射频模块5相连接并为其供电，数据处理模块2通过I/O接口与传感器模块I、防爆模块3、声光报警模块4和射频模块5相连接；上述各个模块的主要功能为传感器模块I使用传感器进行数据采集并将各种传感器采集到的信号转变为数字信号并发送给数据处理模块2 ;数据处理模块2负责控制整个远程终端的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理、任务管理以及需要实现网络安全可靠地通信协议；防爆模块3用于在检测到爆炸危险时自动关闭安全阀12，同时打开电动阀门11，迅速释放大量惰性气体，以降低空气中混合气体的浓度，在发生爆炸或火灾时可辅助灭火；声光报警模块4用于在任一传感器采集的数据超过指定的阈值时，向工作人员发出预警；射频模块5负责与其他无线传感器网络节点进行无线通信、交换控制信息和收发采集数据，该模块采用ZigBee无线通信技术；电源模块6由两节 碱性电池或微型纽扣电池组成，为整个系统供电；在本实施例中，数据处理模块2主要采用MSP430F149微处理器芯片，射频模块5采用CC2520模块，整个系统的工作流程如图3所示。在本技术中，惰性气体为100%纯度的二氧化碳，在压力作用下以液态存储于惰性压缩气体容器10内；惰性气体的加入，可以有效降低可燃气体浓度，缩小可燃气体的爆炸极限范围，缓和了爆炸的发生或使爆炸变为缓慢的燃烧；而且二氧化碳成本低，常温下加压即可液化，同时液化二氧化碳的过程中可以吸收大量环境热量，防爆效果更明显；如图4所示，惰气从惰气系统输入，经过前滤器13输送到惰气压缩机14进行增压，经惰气冷却器15冷却后再经后滤器16输送到惰性压缩气体容器10内；当数据管理中心通过远程控制打开电动阀门11的时候，惰性压缩气体容器10内的惰气开始大量向外释放，来稀释空气中可燃气体的浓度，从而达到防爆抑爆的效果。需要强调的是，本技术所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本技术不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本技术的技术方案得出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无线传感器网络的石化行业高防爆监控系统，其特征在于：所述石化行业高防爆监控系统由无线传感器网络节点、通信网络和数据管理中心组成，无线传感器网络节点通过通信网络与数据管理中心相连接；所述的无线传感器网络节点由传感器节点和汇聚节点通过无线传感器网络连接构成；所述的无线传感器网络节点的传感器节点或汇聚节点包括传感器模块、数据处理模块、射频模块、防爆模块、声光报警模块和电源模块；电源模块与传感器模块、数据处理模块、射频模块相连接并为其供电，数据处理模块通过I/O接口与传感器模块、射频模块、防爆模块和报警模块相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，潘巧灵，袁宁一，王君雯，高琪，顾敏敏，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：实用新型
国别省市：