[实用新型]一种基于混杂现场总线技术的化工安全监控系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络、混杂现场总线、嵌入式系统技术领域，具体涉及一种基于混杂现场总线技术的化工安全监控系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线通信设备不断成熟，成本也进一步的降低，为了解决工业环境及过程控制环境下的许多移动对象、旋转对象以及危险环境对象的监测与控制问题，出现了一种混杂的有线/无线现场总线（hybrid wired/wireless field bus）的新技术。

在工作环境较为恶劣、安全生产风险较高的化工企业，混杂现场总线技术可以随作业现场进行部署，迅速地覆盖所有工段。当现场工作人员携带无线传感器节点时，还可以利用无线传感器网络的定位技术对工作人员进行实时定位，万一发生事故可以对作业现场的工作人员在事故发生时刻的位置进行跟踪，便于设计高效的应急救援方案。基于混杂现场总线技术的现代化化工安全监控系统包括ZigBee与CAN总线之间的有线/无线网关、基于ZigBee的无线传感器节点、基于CAN总线的传感器节点等。

其中，无线传感器节点可分为两类，一类是随身无线传感器节点，是工作人员随身携带的无线传感器节点，用于监测现场工作人员的位置、生命特征、周围环境参数等，这些信息既可以在救援过程中及时判断工作人员所在位置及生命活动情况，又可以通过工作人员在工艺现场的移动，实现较大范围内环境参数的监测。另一类是便携无线传感器节点，用于在暂时不便铺设CAN总线的地方监测环境参数和设备参数，并且还负责中继周围工作人员的随身无线传感器节点数据。

其中，CAN总线传感器节点可提供远距离、更为可靠、实时性更强的现场环境参数与设备参数监测服务。由于化工企业生产环境较恶劣，CAN总线传感器节点的设计要充分考虑防潮、防腐、防爆、成本、功耗以及本质安全等因素。尤其是在事故发生后的生存能力要强，因为这是应急救援过程中的信息生命线。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于混杂现场总线技术的化工安全监控系统。

本实用新型的具体方案为：

一种基于混杂现场总线技术的化工安全监控系统包括：ZigBee网络和CAN总线协议转换器、CAN总线传感器节点、随身无线传感器节点和便携式无线传感器节点。

所述ZigBee网络和CAN总线协议转换器包括：电源管理模块、ZigBee无线通信模块、CAN传输模块、处理器模块。其中，电源管理模块包括锂电池、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路。锂电池JS-7.4V-2.2AH输出电压为7.4V，通过电压转换电路输出5V、3.3V和1.8V电压，为协议转换器上的其他模块供电。

ZigBee无线通信模块HZ2012，用于协议转换器和随身无线传感器节点、便携式无线传感器节点间的通信。

CAN传输模块由CAN收发器TJA1040T、高速光耦6N137、电源隔离单元B0505S组成。电源隔离单元的输出供CAN收发器和高速光耦使用；CAN收发器与高速光耦相互连接，作为节点和CAN总线间的传输通道。

处理器模块采用LPC2109低功耗处理器，其CAN接口与CAN传输模块相连；通用异步收发(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)接口与ZigBee无线通信模块相连。处理器模块用于控制CAN总线、ZigBee网络间数据的转发。

所述CAN总线传感器节点，包括电源管理模块、环境参数采集模块、CAN传输模块、处理器模块。其中，电源管理模块包括锂电池、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路。锂电池JS-7.4V-2.2AH输出电压为7.4V，通过电压转换电路输出5V、3.3V和1.8V电压，为CAN总线传感器节点上的其他模块供电。

环境参数采集模块由数字式气压传感器MS5607和数字式温湿度传感器SHT21组成，用于完成气压、温度、湿度的数据采集。

CAN传输模块由CAN收发器TJA1040T、高速光耦6N137、电源隔离单元B0505S组成。电源隔离单元的输出供CAN收发器和高速光耦使用；CAN收发器和高速光耦相互连接，作为节点和CAN总线间的传输通道。