[发明专利]化工园区有毒有害气体监测系统

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络、嵌入式系统技术领域，具体涉及一种可用于化工园区有毒有害气体监测系统。

背景技术

近年来，随着我国经济的持续快速发展，各地的化工园区蓬勃兴起，同时产生的环境问题也越来越受到人们重视。对化工园区的实时监测，有利于对环境的保护，有助于政府的统筹规划。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee网络主要是为了工业现场自动化控制数据传输而建立的。

发明内容：

本发明提供了一种可采集和处理化工园区空气中的温度、湿度、气压、                                               浓度、浓度、浓度等环境参数的监测系统，该系统体积小、成本低、功耗低，可靠性高。

本发明具体方案为：

化工园区有毒有害气体监测系统包括传感器节点、采集基站以及监测中心。

所述传感器节点包括电源管理模块、控制器模块、检测模块、通信模块以及数据存储模块，负责感知、处理和传输温度、湿度、气压、浓度、浓度、浓度等参数信息。

所述传感器节点电源管理模块包括型号为JS-12V-4.4AH的12V锂电池，以LM2596电压调节器为核心的5V电压转换电路，以LM1117-3.3电压调节器为核心的3.3V电压转换电路，以LM1117-1.8电压调节器为核心1.8V电压转换电路。锂电池输出电压供给变送器，通过电压转换电路转换成5V电源供给检测模块、3.3V电压转换电路。3.3V电源供给检测模块、通信模块、数据存储模块、控制器模块以及1.8V电压转换电路。1.8V电源供给控制器模块。

所述传感器节点控制器模块包括型号为AT91SAM7S64的控制器。控制器模块连接电源模块、检测模块、通信模块以及数据存储模块。

所述传感器节点检测模块包括型号为PC62的温湿度变送器、型号为MS5607的气压检测芯片、型号为BG-EX-的硫化氢浓度变送器、型号为BG-EX-二氧化硫浓度变送器、型号为BG-EX-氯气浓度变送器以及以LM324AN为核心的I/V转换电路。变送器输入与I/V转换电路连接；I/V转换电路输出与控制器AD接口连接；气压检测芯片与控制器SPI接口连接。

所述传感器节点通信模块包括以MAX3232为核心的RS-232串口通信电平接口转换电路，与控制器模块的UART接口连接，通信模块电源端与3.3V电压转换电路连接。

所述传感器节点数据存储模块包括型号为AT45DB161D的Flash以及SD_CARD存储，与控制器模块SPI接口连接，数据存储模块电源端与3.3V电压转换电路连接。

所述采集基站包括电源管理模块、控制器模块、通信模块、数据存储模块，可与传感器节点通用，基站与传感器节点的不同之处是基站无需采集数据，不挂接传感器，主要功能是处理并发送节点采集的环境参数和报警信息。

所述采集基站通信模块包括以MAX3232为核心的RS-232串口通信电平接口转换电路，与控制器模块的UART接口连接，通信模块电源端与3.3V电压转换电路连接。通信模块通过GPRS与监测中心进行信息交互；通过ZigBee与传感器节点进行信息交互。

所述监测中心包括GPRS网关和数据中心。GPRS网关负责接收基站发送的环境参数和报警信息，数据中心主要由服务器构成，通过串口或以太网口与GPRS网关连接，服务器的应用程序将压缩编码的环境参数解压缩并以实时曲线或者报表的方式显示。此外，监测中心还包括数据库和监控软件。监控软件提供完整的监控界面，实现历史数据查询、实时数据显示、数据分析、报警状态指示及查询等功能。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

（1） 本发明可实时采集多种环境参数信息；

（2） 采用了ZigBee技术,与其他通信方式相比，降低了功耗、减少了成本、提高了传输速率、实时性更强；

（3） 设备各部件均采用符合工业级标准的器件，在恶劣环境下具有较强的适应性；