[发明专利]一种风电机舱消防自动测控系统

权利要求书

1.一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，包括环境监测无线传感器网络、消防控制终端、设备控制模块、应急执行模块和消防模块；所述的环境监测无线传感器网络用于采集风电机舱内包括温度、烟雾浓度和氧气浓度的环境数据，所述的消防控制终端用于根据环境数据控制设备控制模块、应急执行模块和消防模块工作，其中设备控制模块、消防模块和应急执行模块皆无线连接消防控制终端，设备控制模块用于控制风电机组的供电和启停，所述的消防模块用于根据消防控制终端的指令驱动二氧化碳气体灭火，所述的应急执行模块用于接收消防控制终端的指令，切断风电机组与电网的连接并记录现场状况。

2.根据权利要求1所述的一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，所述消防控制终端包括主处理模块、用于存储环境数据的存储模块、接收主处理模块指令的驱动模块和显示模块、发送信息至主处理模块的信号处理模块和输入模块。

3.根据权利要求2所述的一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，所述消防模块包括二氧化碳气体高压气瓶、氮气驱动器瓶、气体输送管、驱动管道，当消防控制终端根据环境数据判断出火灾发生后，对氮气驱动器瓶上的电磁阀发出开启信号，驱动气瓶内的氮气通过驱动管道打开二氧化碳高压气瓶的平头阀，使二氧化碳气体迅速自动喷出，由气体输送管输送进入机舱内进行灭火。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，所述的环境监测无线传感器网络包括基站和多个部署于消防测控区域内的传感器节点，各传感器节点负责获取所测点的环境数据，基站负责传感器节点和消防控制终端之间的双向信息交互；传感器节点通过自组织划分成多个簇，每个簇选举出一个簇头用于聚合簇内传感器节点采集的环境数据，簇头还将聚合的环境数据通过多跳路由的方式发送至基站。

5.根据权利要求4所述的一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，传感器节点位于平方率信道中，采用瑞利信道作为传感器节点感知模型分析的信道，设定传感器节点的感知范围为：

式中，D_i表示传感器节点i的感知半径，P_i为传感器节点i的发射功率，ξ为信道传输常数，z为平方率信道中的路径损耗因子，z∈(2,6)，ω为平方率信道中高斯白噪声功率，μ表示瑞利分布的信道增益，β为接收传感器节点i的信号的传感器节点可以可靠解码的信噪比，Γ(·)为伽玛函数；L(i,sink)为工作节点i到基站的距离，L_max为所有传感器节点到基站的距离中的最大值，L_min为所有传感器节点到基站的距离中的最小值，x为定义的半径控制因子，取值在[0.4,0.8]之间。

6.根据权利要求4所述的一种风电机舱消防自动测控系统，其特征是，传感器节点通过自组织划分成多个簇，具体包括：

(1)传感器节点根据自身的感知范围向其余传感器节点交互消息，从而确定自己的邻居节点集；

(2)传感器节点接收基站广播的“hello”数据包，传感器节点接收到基站的“hello”数据包后，获得时钟同步，传感器节点为其邻居节点集中的每个邻居节点分配一个时间标号E_ij，E_ij为均为分布在[0,1]之间的随机数，表征传感器节点ij从侦测信道转为工作的时间，其中ij表示传感器节点i的邻居节点集中的第j个邻居节点；

(3)传感器节点i的邻居节点集中具有最大概率的传感器节点被激活并开始工作，成为工作节点，其他传感器节点则进入睡眠状态；

(4)工作节点向感知范围内的其余工作节点广播包含有竞争能力的簇头竞选信息，在设定的时间内，工作节点若收到竞争能力更大的工作节点发送的簇头竞选信息，则放弃簇头竞争，否则成为簇头并向广播当选信息，未当选簇头的工作节点成为传感器节点并加入到最近的簇头；

(5)簇头竞争结束后，工作节点唤醒周围的进入睡眠状态的传感器节点，传感器节点被唤醒后加入最近的簇头，完成簇的划分；

其中，概率的计算公式为：

式中，R_ij表示传感器节点ij的概率，E_ij为传感器节点ij被分配到的时间标号，Q_ij为传感器节点ij的当前剩余能量，Q_min为设定的最小能量值。