[发明专利]基于ZigeBee的工业环境危险气体泄漏检测系统

摘要

本发明型公开了一种基于ZigeBee的工业环境危险气体泄漏检测系统。本发明主要可分为传感器节点构成的无线传感器网络、ARM平台的数据处理中心和基于云服务器的数据存储及监控中心三部分。为了提高系统的安装灵活性和检测的效率，降低部署成本和功耗，采用ZigBee技术搭建无线传感器网络，并在传感器节点中添加基于德州仪器的单电池管理芯片的太阳能充电功能。数据处理中心以ARM处理器为控制核心，实现数据接收、泄漏判定、数据上传云服务器、预警短信发送、数据显示同步进行，并结合同质传感器数据融合算法和片段异常检测算法，实现了对工业环境危险气体泄漏的快速、准确报警。

主权项

基于ZigeBee的工业环境危险气体泄漏检测系统，其特征在于：基于ZigBee协议搭建无线传感器网络，运用基于同质传感器自适应加权数据融合算法和基于片段自相关函数邻近度的异常检测算法，实现对工业环境危险气体泄漏高效准确的实时在线检测，该系统由基于ZigBee技术的无线气体传感器子系统、基于ARM微处理器的智能监控平台和基于云服务器远程终端数据显示平台三个部分构成；所述的无线气体传感器子系统放置在容易发生泄漏的位置，以便在发生泄漏后第一时间采集到泄漏气体的浓度信息；无线气体传感器子系统由多个无线传感器数据采集节点组成，每个无线传感器数据采集节点包括传感器模块、无线收发控制模块、数据处理模块和供电模块；传感器模块根据检测气体不同选择相应高精度的传感器；无线收发控制模块采用高度集成ZigBee无线收发控制的CC2530F256芯片和宽带阻抗匹配网络组成；数据处理模块是增强工业标准的80C51处理器，负责接收智能监控平台的控制命令以及发送实时监测数据到智能检测控制平台；电源模块由锂电池、太阳能充电控制模块和稳压电路组成，太阳能充电控制模块由单输入单节锂离子太阳能电池充电芯片bq24210相应外围电路构成，负责为单节锂电池充电；所述的智能监控平台以三星集团的S3C2440作为主处理芯片，平台系统由以ARM为核心的控制模块、ZigBee协调器模块、GSM/GPRS信息发送模块、网络数据上传模块、LCD触摸显示模块以及电源模块组成；无线传感器节点采集的数据通过无线传感器网络传送到ZigBee协调器模块，经由串口发送到控制模块，控制中心运行数据融合算法将多传感器数据做筛选和融合，融合算法的输出作为泄漏检测算法的输入进行分段和特征提取，经过算法分析判定得出是否泄漏的判定结果；网络数据上传模块负责将实时检测的数据以HTTP协议发送到云服务器的数据库；当系统判定发生泄漏时，GSM/GPRS模块发送泄漏发生警报信息到维修人员和工厂工作人员的手机上，提醒工作人员尽快疏散以及维修人员处理事故，以减少人员和经济损失；所述的云服务器远程终端数据显示平台由Web服务器和网页前端显示构成；WEB服务器负责存储ARM智能控制平台发送的实时浓度数据，并提供给网页前端显示。