[发明专利]基于Wireless HART通信技术的可燃气体报警仪

说明书

技术领域

本发明涉及高精度测量及实时监测领域，具体是一种可燃气体报警仪，对石油化工等企业生成过程中的可燃气体浓度进行精确检测，并可以通过Wireless HART（无线HART通信协议）通信方式实时传输的检测仪器，适合在恶劣的工业现场环境中使用。

背景技术

在工业生产中，无论是生产、加工原料还是燃料，经常会有一些可燃性气体，如氢气、甲烷和液化石油气等，这些气体一旦发生泄漏很容易导致燃烧甚至是发生爆炸，严重时会造成人员伤亡和财产损失，所以在这些场合安装可燃气体报警仪就显得特别重要。但目前可燃气体报警仪普遍采用有线方式传输检测信号。以有线连接方式存在着以下几个问题：1、维护困难、成本高。当电缆线路发生故障或者要更改线路时，势必要重新铺设电缆，这一方面现场施工有困难，另一方面原有线路被抛弃而无法利用，造成浪费增加成本。2、灵活性差。检测网络架设好后，要进行变更是相当困难的，而增加设备又要铺设更多的电缆，随着年代的增长，甚至会出现电缆线路已饱和无法再重新铺设更多的电缆这样的问题。3、适用范围窄。有线方式对于地域广、设备分散的应用场合并不适用，因为铺设电缆难度大且不太方便。显然，采用无线方式的需求越来越迫切，同时事实也证明，无线网络技术更有利于现场数据的控制和管理。

目前，无线网络以其组网灵活、投资少、维护简单等优点正在成为工控领域的应用热点。工控领域中应用的无线网络技术有好几种，其中的Wireless HART协议对现有HART设备仪表有良好的兼容性，是一种专门为工业过程自动化应用设计的无线网格型网络通信协议，以HART协议为基础，采用工作于2.4GHz ISM（Industrial Scientific Medical 工业、科学、医学）射频频段，具有安全、稳健的网格拓扑联网技术。Wireless HART通信技术向后兼容于现有的HART设备仪表，并进行了功能补充和应用拓展，现有的HART应用无需进行任何软件升级，都可以利用Wireless HART协议。

发明内容

本发明针对现有以有线方式传输信号的可燃气体报警仪表存在的不足，提出一种基于Wireless HART通信技术的可燃气体报警仪，无需维护、成本低、灵活性好，适用范围广泛。

本发明采用的技术方案是：包括MSP430单片机，MSP430单片机通过不同的端口分别连接信号调理电路以及WIA无线通信模块，信号调理电路连接可燃气体传感器；所述可燃气体传感器检测可燃气体的浓度，转换成对应的电信号至信号调理电路放大处理，放大后的信号输入到MSP430单片机；所述MSP430单片机对输入的信号进行模数转换，得到对应的数字量，经数据分析、阈值比较，判断是否达到报警值，若达到，则将报警信号通过全双工串口发送给WIA无线通信模块；所述WIA无线通信模块采用WIAPA-M1800无线适配器，以Wireless HART方式将数据发送到上位机，进行发送与接收串口数据，提供同步时间戳信息、本地配置信息及诊断信息的一个命令接口；所述MSP430单片机与所述WIAPA-M1800之间的所有报文全部以数据链路控制HDLC包格式成帧，对应每个命令成一帧，包含1个字节的起始位，n个字节的信息，2个字节的校验位和1个字节的截止位，信息中包含了命令号和数据。

本发明无需铺设电缆，有利于现场数据的控制和管理。具有很强的抗干扰能力、超低功耗、实时无线通信等优点；适用于地域广、设备分散的应用场合，也适合在恶劣的工业现场环境使用。

附图说明

图1是本发明基于Wireless HART通信技术的可燃气体报警仪的硬件结构示意图；

图2是图1中信号调理电路的结构图；

图3是图1中WIA无线通信模块的应用电路原理图；

图4是HDLC包格式示意图；

图中：5.MSP430单片机；6.可燃气体传感器；7.信号调理电路；8.片外存储器；9.按键电路；10 .WIA无线通信模块；11.声光报警电路；12.LCD显示器；13.电源。

具体实施方式