工业氨气泄漏报警系统

发布时间：2017-11-03 02:18

  本文关键词：工业氨气泄漏报警系统

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【摘要】：氨气是重要的基础化工原材料,普遍应用于工业生产和冷链物流中。氨气泄漏是涉氨企业生产过程中的主要安全隐患,逸散到空气中会形成有毒气团,一旦发生事故需要人工进入现场进行紧急处理,处理不及时不仅会引发人员中毒,还存在爆炸性危险。目前我国工厂内的气体报警系统发展还不够全面,难以做到第一时间发现事故并报告泄漏源位置。本文在深入研究氨气扩散模型的基础上,结合了无线传感器网络的定位技术,研发了一套应用于工业现场的氨气泄漏报警系统,该系统可以快速找到事故发生位置,为氨气泄漏的及时处理提供指导。本文从研究有毒气体的扩散规律出发,对比分析了几种气体扩散的数学模型,并以此建立了以高斯模型为主的工业氨气泄漏模式,确定了空间气体浓度与泄漏源位置之间的关系。针对有线报警系统的布线困难、可扩展性不强等问题,采用Zig Bee技术搭建了无线氨气测量系统,依据氨气测量浓度值分布情况,建立了氨气泄漏源位置估算数学模型,设计了氨气泄漏源位置计算软件。系统主要包括传感器节点和网络协调器。传感器节点将各自区域内的氨气浓度转换为数字信号,借助Zig Bee无线网络传输到网络协调器上。网络协调器对上述数据进行相应处理后,再以Modbus-485通信方式转发给上位机。上位机安置在远程监控室内,可以实时显示现场氨气浓度并计算泄漏源位置。通过对试制的样机进行了模拟泄漏测试,实验结果表明本文开发的工业氨气泄漏报警系统的测量精度符合相关行业标准。只要合理布置传感器节点位置就能在现场环境中快速实现泄漏定位,大大地发挥了无线传感器网络的优势,具有很好的应用前景。
【关键词】：氨气 泄漏报警 气体浓度 无线传感器网络 泄漏源
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 课题相关领域发展状况11-13
• 1.3 课题来源及主要研究内容13-15
• 第2章 有毒气体泄漏扩散模型分析15-23
• 2.1 气体扩散影响因素15-16
• 2.2 扩散模型分析16-20
• 2.2.1 高斯模型16-17
• 2.2.2 Sutton模型17-18
• 2.2.3 唯象模型18
• 2.2.4 计算流体力学模型18-20
• 2.3 工业氨气泄漏模型建立20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 无线传感网络的定位技术研究与方案设计23-32
• 3.1 无线传感器网络简介23
• 3.2 泄漏报警系统无线网络分析和技术特点23-25
• 3.3 无线网络定位技术研究25-30
• 3.3.1 基于测距定位算法分析25-27
• 3.3.2 基于非测距定位算法分析27-29
• 3.3.3 工业氨气泄漏源点定位算法实现29-30
• 3.4 系统总体方案设计30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第4章 硬件电路设计32-43
• 4.1 传感器节点硬件设计32-39
• 4.1.1 传感器前端电路32-34
• 4.1.2 单片机最小系统34-35
• 4.1.3 电源管理电路35-37
• 4.1.4 红外解码电路37-38
• 4.1.5 呼吸灯指示电路38-39
• 4.2 网络协调器硬件设计39-41
• 4.2.1 DC-DC转换电路39-40
• 4.2.2 显示报警电路40-41
• 4.3 信号输出电路41-42
• 4.3.1 无线通信电路41-42
• 4.3.2 RS-485接口电路42
• 4.4 本章小结42-43
• 第5章 系统软件设计43-55
• 5.1 工业氨气泄漏报警系统的总体工作流程43-44
• 5.2 节点状态信息采集程序设计44-46
• 5.2.1 转换主程序设计44-45
• 5.2.2 红外解码子程序设计45-46
• 5.3 ZigBee无线通信程序设计46-50
• 5.3.1 ZigBee协议栈介绍46-48
• 5.3.2 ZigBee网络配置48-50
• 5.4 Modbus通信程序设计50-51
• 5.5 上位机软件设计51-54
• 5.5.1 LabVIEW前面板设计52-53
• 5.5.2 LabVIEW框图程序设计53-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 系统测试55-58
• 6.1 氨气浓度测量实验55-56
• 6.2 泄漏源模拟定位实验56-57
• 6.3 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 包红来;无线传感器网络三维表面定位算法研究[D];电子科技大学;2014年

2 杨俊;无线传感器网络跟踪中智能休眠策略及环境监测实现[D];武汉科技大学;2012年

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本文编号：1134214