[发明专利]一种无线传感器网络节点装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络节点装置，适用于工业、农业、军事、电力、交通运输、能源、水利、医疗、环境、公共事业场合装备状态、危险源和污染源网络化检测、诊断、预警及应急响应控制。

背景技术

随着工业、农业、军事、电力、交通运输、能源、水利、医疗、环境、公共事业等各行各业的迅猛发展和需求的剧增，各种先进技术的迅速发展及其在各行业装备中的应用，各种装备的集成度和复杂度越来越高，其故障和事故出现的可能的频度在同等情况下也相应提高，复杂性也相应增加，对其进行状态监测、远程故障诊断、事故预警，其处理的难度、实时性、及时性、准确性、成本等的要求也越来越高。同时，这些行业的危险源和污染源，特别是许多装备本身就是危险源和污染源，例如石油化工企业的液氯、苯胺、盐酸、氢气等有毒、有害和易燃、易爆气体、粉尘和流体等生产装置、储藏罐和输送管道等装备和其它各种各样的危险源和污染源，一旦发生事故，不但将造成重大的人员伤亡、财产损失，还会严重污染环境，甚至造成不良的社会影响。因此，实施对各种装备状态、危险源和污染源网络化实时监控，强化重大事故隐患治理力度，预防和控制重大、特大装备及其危险源和污染源事故的发生，不仅对准确诊断并防范故障、及时排除故障、降低运行成本、提高生产效率有重要意义，而且对及时发现并排除和控制事故隐患都具有重要意义，它也是高效、安全生产和环境保护工作的重中之重。

现有技术对各种装备状态、危险源和污染源进行监测、诊断、预警主要采用以下三种方法：

1、对装备状态、危险源和污染源进行离线的人工巡检。我国许多中小型企业通常采用的办法。

2、一小部分有条件的大中型企事业单位开始试点性采用有线的办法对装备状态、危险源和污染源实施监测、诊断和预警，例如各种现场总线技术，其中，监测设备(包括系统中的上位机、下位机、企业内的局部监控终端)与装备及危险源的连接亦都是采用有线的办法。系统包括数据采集和(有线)传输及处理等的现场监测设备、局部监控终端、数据服务器、Web服务器、二次仪表及执行机构、网络设备及计算机的其他外围设备和政府各级监控预警中心等。

3、采用GSM或2G或3G公共无线网监测和预警。

通过客观、深入地研究以上三种方法，可以发现以下几个方面的问题：

1、对各种装备状态、危险源和污染源进行离线的人工巡检的方法尽管有一定的效果，但缺乏实时性、及时性、准确性、远程化、网络化和低成本，而且漏报率较高。

2、采用有线的办法实施实时监测和预警，其数据传输的可靠性是容易保证的，并且确有一定的成效，但从更广泛的切合应用实际意义、推广价值和未来发展的角度看，主要存在下述几个方面的问题：

(1)系统投资大、成本高、性能价格比低。

(2)系统的电缆复用率低、复杂性高，因而系统的故障率高、不便于维护。

(3)系统的扩展性差，使得监测容量相对较小，特别是在其监测系统已安装好后需要增加监测区域的情况下，不但需要对软件，而且需要对硬件作较大的改动，甚至需要重新设计制作。

3、采用GSM或2G或3G公共无线网监测和预警，对于大范围区域装备状态、危险源和污染源确是一个值得考虑的解决方案，但对于现场和小范围区域内的装备状态、危险源和污染源，它却不尽合理，因为它的运行成本高，普及推广价值不大。更为重要的是，无线收发由于天线等的表面静电电荷、高频辐射等因素在收发功率较大时可能产生高频电火花，特别在环境恶劣时发生的可能性更大。而且，根据GSM或2G或3G系统的蜂窝式无线数据传输的固有机理，无线收发功率常常会由于需要监控的区域范围大而较大。因此，将其用于不可避免地存在易燃、易爆气体、粉尘和流体的石油、化工企业的环境中常常很难达到防爆的安全要求(如极具权威的VDE0848标准对接收型连续高频源的实际功率Pzg的点燃极限值规定：爆炸组别为IIA时，时间超过100μs的平均值为6W；爆炸组别为IIB时，时间超过100μs的平均值为4W；爆炸组别为IIC时，时间超过20μs的平均值为2W)。

综上所述，现有的可用于工业、农业、军事、电力、交通运输、能源、水利、医疗、环境、公共事业场合等场合的装备状态、危险源和污染源监测、诊断和预警的方法具有很大的局限性，既不能适应现状要求，不便于大面积推广应用，更不能满足未来的发展需求。

发明内容