【摘要】：本課題是以廣東省高等學(xué)校高層次人才項(xiàng)目“WSN目標(biāo)跟蹤理論在石油化工系統(tǒng)安全監(jiān)控的應(yīng)用研究”為背景的,目的就是針對(duì)在石化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、車間或工廠能夠?qū)ν话l(fā)性有毒氣體泄露進(jìn)行氣體擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)源點(diǎn)定位預(yù)測(cè),檢測(cè)出廠區(qū)內(nèi)任意坐標(biāo)的氨氣濃度以及發(fā)生泄漏時(shí)氨氣的運(yùn)動(dòng)狀況,在石化工業(yè)生產(chǎn)的有毒有害氣體監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面具有重要意義�；赪SN的石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)石化廠區(qū)內(nèi)某點(diǎn)的氨氣濃度,通過(guò)氨氣傳感器作為終端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)空氣中氨氣的含量,以CC2530作為主控制芯片采集空氣中氨氣的濃度參數(shù),采用ZigBee傳輸模塊實(shí)現(xiàn)與PC端的無(wú)線通信,利用無(wú)線定位技術(shù)對(duì)氨氣擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)性圖像化并通過(guò)計(jì)算得出氨氣泄露源點(diǎn)坐標(biāo)。本論文的主要內(nèi)容包括:一、對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了研究,對(duì)比了ZigBee技術(shù)、紅外傳輸技術(shù)以及藍(lán)牙傳輸技術(shù)并最終選用了ZigBee技術(shù)。二、對(duì)比分析高斯氣體擴(kuò)散模型以及氣體湍流模型,利用這兩種氣體擴(kuò)散模型對(duì)石化廠區(qū)內(nèi)有毒氣體發(fā)生泄漏時(shí)的氣體擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行仿真,從仿真結(jié)果中得出兩種氣體擴(kuò)散模型的優(yōu)缺點(diǎn),選擇高斯煙團(tuán)模型作為無(wú)線定位算法的理論支撐。三、完成了石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):CPU控制采用的是CC2530單片機(jī),實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體濃度信息的采集,包含氨氣傳感器,電源模塊,A/D模塊等;上位機(jī)通訊,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)與PC端的連接,由ZigBee模塊完成。四、完成了石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì):采用C語(yǔ)言完成了傳感器節(jié)點(diǎn)程序、系統(tǒng)初始化、中斷采樣、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示;對(duì)比3種無(wú)線定位算法并在此基礎(chǔ)上得出石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)氨氣泄露源點(diǎn)定位算法;數(shù)據(jù)通訊、無(wú)線通訊程序、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、數(shù)據(jù)保存、顯示氣體濃度和氣體擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)圖像等功能。五、對(duì)石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試,其中包括了組網(wǎng)測(cè)試,節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集功能測(cè)試以及PC端界面數(shù)據(jù)顯示測(cè)試。通過(guò)對(duì)石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試結(jié)果,可以證明課題設(shè)計(jì)的有毒有害氣體檢測(cè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行并能夠準(zhǔn)確顯示在PC端,這對(duì)石化環(huán)境安全監(jiān)測(cè)技術(shù)具有重要意義。
[Abstract]:This project is based on the project of "Application of WSN Target tracking Theory in Petrochemical system Safety Monitoring", which is a high-level talent project in Guangdong Province. The purpose of this project is to aim at petrochemical production site. The workshop or factory can locate and predict the source point of gas diffusion, and detect the concentration of ammonia gas in any coordinate in the factory area and the movement of ammonia gas in the event of leakage. It is of great significance in the monitoring and application of toxic and harmful gases in petrochemical industry. The goal of the petrochemical environmental safety monitoring system based on WSN is to monitor the ammonia concentration at a certain point in the petrochemical plant area. The ammonia gas sensor is used as the terminal node to detect the ammonia content in the air. The CC2530 is used as the main control chip to collect the concentration parameters of ammonia in the air, and the ZigBee transmission module is used to realize the wireless communication with the PC terminal. The predictive image of ammonia diffusion motion was obtained by wireless location technology and the point coordinates of ammonia leakage source were calculated. The main contents of this thesis are as follows: first, the technology of wireless sensor network is studied, and the ZigBee technology, infrared transmission technology and Bluetooth transmission technology are compared. Finally, ZigBee technology is selected. Secondly, contrasting and analyzing Gao Si gas diffusion model and gas turbulence model, using these two gas diffusion models to simulate the gas diffusion movement of toxic gas leakage in petrochemical plant area. From the simulation results, the advantages and disadvantages of the two gas diffusion models are obtained. Gao Si smoke cluster model is chosen as the theoretical support of the wireless location algorithm. Third, the hardware design of the petrochemical environment safety monitoring system is completed. The CC2530 single-chip microcomputer is used to control the system. The collection of gas concentration information is realized, including ammonia gas sensor, power supply module, A / D module, etc. The connection between terminal node and PC terminal in wireless sensor network is realized by ZigBee module. Fourthly, the software design of petrochemical environment safety monitoring system is completed: the sensor node program is completed by C language, the system is initialized, the sampling is interrupted and the data is displayed in real time. On the basis of comparing three wireless localization algorithms, the following algorithms are obtained: data communication, wireless communication program, real-time data transmission, data storage, and ammonia leakage source location algorithm in petrochemical environment security monitoring system. Display gas concentration and gas diffusion motion image and other functions. Fifth, the test platform of petrochemical environment safety monitoring system is tested, which includes network test, node data acquisition function test and PC interface data display test. Through the test results of the petrochemical environmental safety monitoring system, it can be proved that the toxic and harmful gas detection system designed by the project can operate normally and can be accurately displayed in the PC terminal. This is of great significance to petrochemical environmental safety monitoring technology.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE687;TN929.5;TP212.9

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本文編號(hào)：2247324