本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的液氯管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著國內(nèi)外在傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)上的迅速發(fā)展,無線傳感網(wǎng)絡(luò)在軍事、醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于其低成本、低功耗、自組網(wǎng)、分布式等特點(diǎn),通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品的泄漏進(jìn)行監(jiān)測成為了人們研究的熱點(diǎn)。其中如何準(zhǔn)確、及時(shí)的檢測到環(huán)境中有害氣體的濃度,并且快速地定位泄漏源的位置對(duì)于保證人民生命安全和后期搶修、維護(hù)有著重要的意義,同時(shí)這也是研究的難點(diǎn)所在。本課題針對(duì)液氯輸送管道的架空結(jié)構(gòu)以及液氯常溫常壓下汽化下沉的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的液氯輸送管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的氯氣濃度、風(fēng)速、風(fēng)向等信息進(jìn)行采集、處理和傳輸,若檢測到泄漏就發(fā)生報(bào)警。本系統(tǒng)由一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)以及監(jiān)控機(jī)組成。采用了TI公司的CC2530芯片,該芯片結(jié)合了增強(qiáng)型8051微控制器和業(yè)界領(lǐng)先無線收發(fā)器,設(shè)計(jì)并完成了匯聚節(jié)點(diǎn)和傳感節(jié)點(diǎn)的硬件電路。完成了基于Z-stack協(xié)議棧的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸協(xié)議軟件設(shè)計(jì)和監(jiān)控機(jī)的軟件設(shè)計(jì)。最后設(shè)計(jì)并制作了具有便攜、防水、易布置等特點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)裝置。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi),各傳感器節(jié)點(diǎn)通過星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的傳輸協(xié)議自動(dòng)組網(wǎng),將采集到的氯氣濃度等信息傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)通過RS-232接口將信息傳輸至監(jiān)控機(jī),監(jiān)控機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理、存儲(chǔ),并進(jìn)行泄漏報(bào)警。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及工業(yè)現(xiàn)場測試,結(jié)果表明：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,能夠有效地檢測到氯氣泄漏并報(bào)警,滿足工業(yè)現(xiàn)場的氯氣泄漏監(jiān)測要求。該系統(tǒng)具有靈活的部署方式、良好的擴(kuò)展性和適用性,可被廣泛地應(yīng)用于危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏監(jiān)測環(huán)境中。
【關(guān)鍵詞】：液氯輸送管道 無線傳感 泄漏監(jiān)測 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ086;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的研究目的和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外管道泄漏檢測方法綜述13-14
• 1.3 無線傳感網(wǎng)絡(luò)簡介14-19
• 1.3.1 WSN技術(shù)14-15
• 1.3.2 WSN技術(shù)的發(fā)展歷史及其現(xiàn)狀15-18
• 1.3.3 WSN技術(shù)的特點(diǎn)18-19
• 1.3.4 WSN技術(shù)在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏監(jiān)測中的應(yīng)用19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-22
• 第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)22-32
• 2.1 系統(tǒng)功能及指標(biāo)22
• 2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸22-24
• 2.2.1 ZigBee節(jié)點(diǎn)類型23
• 2.2.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)23-24
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案24-26
• 2.4 主要器件選型26-31
• 2.4.1 無線傳輸模塊選型26-28
• 2.4.2 氯氣濃度傳感器的選型28-29
• 2.4.3 風(fēng)速傳感器的選型29-30
• 2.4.4 風(fēng)向傳感器的選型30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32-44
• 3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)32-33
• 3.2 電源管理電路設(shè)計(jì)33-36
• 3.3 信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)36-41
• 3.3.1 氯氣傳感器信號(hào)調(diào)理電路36-38
• 3.3.2 風(fēng)速信號(hào)調(diào)理電路38-39
• 3.3.3 風(fēng)向傳感器信號(hào)調(diào)理電路39-40
• 3.3.4 電池電量檢測電路40-41
• 3.4 USB轉(zhuǎn)串口電路設(shè)計(jì)41-42
• 3.5 節(jié)點(diǎn)裝置設(shè)計(jì)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44-58
• 4.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 匯聚節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)45-47
• 4.2.1 無線接收程序設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸格式46-47
• 4.3 傳感器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)47-51
• 4.3.1 無線發(fā)送程序設(shè)計(jì)47-49
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)49-51
• 4.4 低功耗軟件設(shè)計(jì)51-52
• 4.5 監(jiān)控計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)52-56
• 4.5.1 實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示53-54
• 4.5.2 泄漏報(bào)警記錄查詢54-55
• 4.5.3 數(shù)據(jù)曲線查詢55-56
• 4.6 本章小結(jié)56-58
• 第五章 實(shí)驗(yàn)與分析58-68
• 5.1 系統(tǒng)測試58-61
• 5.1.1 低功耗測試58-60
• 5.1.2 系統(tǒng)標(biāo)定60-61
• 5.2 模擬現(xiàn)場試驗(yàn)61-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 結(jié)論68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-76
• 作者及導(dǎo)師簡介76-78
• 附件78-79

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本文編號(hào)：610309