危险气体泄露定位在线监测系统的研究
发布时间：2021-12-18 09:54
现代石化企业生产车间极易发生危险气体泄漏,而泄漏问题不可能被杜绝,人们只能从危险气体泄漏的初期阶段开始着手,对容易发生泄漏的场所进行在线监测。若某一车间发生危险气体泄漏,且能在第一时间被准确地检测定位,则可指引石化不同工作人员及时采取应急措施。因此,本文设计了一套危险气体泄露定位在线监测系统,并且针对该系统研究了相关气体源定位算法。首先,针对石化维护人员对监测系统移动端的迫切需求,本文设计了嵌入式移动终端监测平台。该平台根据模块化设计思想依次设计了监测节点、路由节点和协调器节点。嵌入式移动终端以S5PV210开发板为硬件平台,利用各类气体传感器及风速风向传感器实时采集石化车间环境信息,基于ZIGBEE无线传感器网络实现气体数据的传输,基于嵌入式Linux系统完成了QT监测界面及设备驱动程序的设计。其次,为了精确定位出气体源的位置,基于两种常见的气体扩散模型,推导出适用于无风和有风的气体湍流扩散模型一般表达式,并介绍了几种经典的气体源定位算法。针对风场条件下气体扩散模型的非线性特点以及初始值估计粗略导致的NLS算法定位精度降低,本文提出了一种基于粒子滤波的NLS初值优化的气体源定位算法（...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统结构框图
图 2.2 WSN 的组网类型 嵌入式 LINUX 技术本文中嵌入式操作系统的选取尤为重要，不仅要实现简单操作系统的基实时性、可移植性、强稳定性等方面有较高要求。当前市场上常用的三种统[32]主要为 Windows CE、PALM OS 和 Linux，它们在内核大小、实时性调度算法及通信能力等方面各有优点，如下为三种系统的基本特性：1）Windows CE 是由 Microsoft 公司研发的 32 位可扩展嵌入式操作系统能十分灵活，包括唤醒和睡眠两种模式；可以便捷地使用文件系统及数据储功能；通信质量较为理想，提供各类嵌套中断；所拥有的优先级多达活地调整时序；提供了一系列 Win32API，通过这些 API 可编写实现各种indows CE 可广泛应用于掌上电脑之类的设备。2）PALM OS 是由 3Corn 研发的 32 位嵌入式操作系统，是一款功能强大包含了数千个应用程序。同时该系统拥有不错的节能效果以及合理的内据库的格式存储各类数据，保障了程序的处理速度及运行空间。Palm 系用方便，机体轻巧等优点。
第三章 监测系统移动终端的硬件设计.1 系统硬件总体设计根据第二章的分析可知，本文所研究的危险气体泄漏定位在线监测系统，通过各体传感器检测车间环境中的危险气体信息（H2S、CO 和 NH3），同时将风速和风向器用于车间环境中风场的检测。其中，移动终端监测平台采用三星 S5PV210 开发 Cortex-A8 微处理器，3G 通信模块采用中兴的 MF210 模块；危险气体浓度通过监点采集，经 WSN 传输到处理器；风速数据通过 RS232 串口传输到处理器，风向数过 I2C 总线传输到处理器；处理器收集到各种数据后会对其分类存储，并利用第六出的 PF-NLS 算法预估气体泄漏位置，最终将监测数据及气体源定位结果呈现在 L摸屏上，系统的硬件结构框图如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Cortex-A8的嵌入式室外环境监测系统设计[J]. 汪纯云,张国平,陈志文,冯飞飞,王宇飞,曾怡. 电子测量技术. 2018(02)
[2]基于ZigBee的分布式气体监测定位系统[J]. 王长清,韩金. 现代电子技术. 2018(02)
[3]一种通信终端LCD屏的驱动设计和移植[J]. 谢聪. 舰船电子工程. 2018(01)
[4]基于气体扩散模型的气体源定位系统[J]. 潘新平,郑艳华,林荣列,王婉芝,陆奕海,黄清辉,陈锐贤. 国外电子测量技术. 2017(09)
[5]基于Linux平台的远程监控及多终端显示[J]. 刘滨,杜安鑫. 电脑知识与技术. 2017(05)
[6]基于S5PV210的Linux内核移植[J]. 时文杰,杨洪涛. 黑龙江科技信息. 2017(05)
[7]室内空气质量检测系统的设计[J]. 叶勇. 电子测试. 2016(22)
[8]ZigBee技术在石油化工企业环境监测系统中的应用[J]. 姜有光,杜亚江,谢韬. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(08)
[9]分簇传感网络分布式粒子滤波气体释放源定位算法[J]. 张勇,张立毅,孟广超,李吉功. 传感技术学报. 2016(08)
[10]氨气泄漏源定位方法研究与监测系统研制[J]. 邹一风,丁喜波,胡逸. 中国安全科学学报. 2016(08)
硕士论文
[1]危险气体源定位监测系统设计与实现[D]. 张苗苗.西南交通大学 2018
[2]基于WSN的气体泄漏监测与应急系统设计与实现[D]. 周展.重庆大学 2017
[3]基于S5PV210的智能家居网关的设计与实现[D]. 彭毅格.湖南大学 2017
[4]危险气体无线监测系统的设计及气体源定位算法的研究[D]. 孙凯.西南交通大学 2016
[5]大型石化厂区内基于无线传感器网络的有毒气体边界区域定位[D]. 李浩波.中国地质大学(北京) 2016
[6]基于嵌入式linux 3G网络的PLC数据远程监控系统终端设计与实现[D]. 陈洪骏.东南大学 2016
[7]基于无线传感网的大气雾霾监测系统的设计[D]. 周禹杉.哈尔滨理工大学 2016
[8]气体泄漏源检测定位系统设计[D]. 王诗年.重庆大学 2015
[9]石化装置有害气体泄漏检测优化研究[D]. 王磊.中国石油大学(华东) 2015
[10]基于传感器网络的煤矿安全生产监测系统[D]. 季新国.南京邮电大学 2015
本文编号：3542152
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统结构框图
图 2.2 WSN 的组网类型 嵌入式 LINUX 技术本文中嵌入式操作系统的选取尤为重要，不仅要实现简单操作系统的基实时性、可移植性、强稳定性等方面有较高要求。当前市场上常用的三种统[32]主要为 Windows CE、PALM OS 和 Linux，它们在内核大小、实时性调度算法及通信能力等方面各有优点，如下为三种系统的基本特性：1）Windows CE 是由 Microsoft 公司研发的 32 位可扩展嵌入式操作系统能十分灵活，包括唤醒和睡眠两种模式；可以便捷地使用文件系统及数据储功能；通信质量较为理想，提供各类嵌套中断；所拥有的优先级多达活地调整时序；提供了一系列 Win32API，通过这些 API 可编写实现各种indows CE 可广泛应用于掌上电脑之类的设备。2）PALM OS 是由 3Corn 研发的 32 位嵌入式操作系统，是一款功能强大包含了数千个应用程序。同时该系统拥有不错的节能效果以及合理的内据库的格式存储各类数据，保障了程序的处理速度及运行空间。Palm 系用方便，机体轻巧等优点。
第三章 监测系统移动终端的硬件设计.1 系统硬件总体设计根据第二章的分析可知，本文所研究的危险气体泄漏定位在线监测系统，通过各体传感器检测车间环境中的危险气体信息（H2S、CO 和 NH3），同时将风速和风向器用于车间环境中风场的检测。其中，移动终端监测平台采用三星 S5PV210 开发 Cortex-A8 微处理器，3G 通信模块采用中兴的 MF210 模块；危险气体浓度通过监点采集，经 WSN 传输到处理器；风速数据通过 RS232 串口传输到处理器，风向数过 I2C 总线传输到处理器；处理器收集到各种数据后会对其分类存储，并利用第六出的 PF-NLS 算法预估气体泄漏位置，最终将监测数据及气体源定位结果呈现在 L摸屏上，系统的硬件结构框图如图 3.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Cortex-A8的嵌入式室外环境监测系统设计[J]. 汪纯云,张国平,陈志文,冯飞飞,王宇飞,曾怡. 电子测量技术. 2018(02)
[2]基于ZigBee的分布式气体监测定位系统[J]. 王长清,韩金. 现代电子技术. 2018(02)
[3]一种通信终端LCD屏的驱动设计和移植[J]. 谢聪. 舰船电子工程. 2018(01)
[4]基于气体扩散模型的气体源定位系统[J]. 潘新平,郑艳华,林荣列,王婉芝,陆奕海,黄清辉,陈锐贤. 国外电子测量技术. 2017(09)
[5]基于Linux平台的远程监控及多终端显示[J]. 刘滨,杜安鑫. 电脑知识与技术. 2017(05)
[6]基于S5PV210的Linux内核移植[J]. 时文杰,杨洪涛. 黑龙江科技信息. 2017(05)
[7]室内空气质量检测系统的设计[J]. 叶勇. 电子测试. 2016(22)
[8]ZigBee技术在石油化工企业环境监测系统中的应用[J]. 姜有光,杜亚江,谢韬. 重庆理工大学学报(自然科学). 2016(08)
[9]分簇传感网络分布式粒子滤波气体释放源定位算法[J]. 张勇,张立毅,孟广超,李吉功. 传感技术学报. 2016(08)
[10]氨气泄漏源定位方法研究与监测系统研制[J]. 邹一风,丁喜波,胡逸. 中国安全科学学报. 2016(08)
硕士论文
[1]危险气体源定位监测系统设计与实现[D]. 张苗苗.西南交通大学 2018
[2]基于WSN的气体泄漏监测与应急系统设计与实现[D]. 周展.重庆大学 2017
[3]基于S5PV210的智能家居网关的设计与实现[D]. 彭毅格.湖南大学 2017
[4]危险气体无线监测系统的设计及气体源定位算法的研究[D]. 孙凯.西南交通大学 2016
[5]大型石化厂区内基于无线传感器网络的有毒气体边界区域定位[D]. 李浩波.中国地质大学(北京) 2016
[6]基于嵌入式linux 3G网络的PLC数据远程监控系统终端设计与实现[D]. 陈洪骏.东南大学 2016
[7]基于无线传感网的大气雾霾监测系统的设计[D]. 周禹杉.哈尔滨理工大学 2016
[8]气体泄漏源检测定位系统设计[D]. 王诗年.重庆大学 2015
[9]石化装置有害气体泄漏检测优化研究[D]. 王磊.中国石油大学(华东) 2015
[10]基于传感器网络的煤矿安全生产监测系统[D]. 季新国.南京邮电大学 2015
本文编号：3542152
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