有毒气体监控系统设计.pdf

第51卷第4期
石油化工自动化
Vol. 51, No4
2015年8月
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
August, 2015
工程计及标離
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无线传感器网络可燃/有毒气体
监控系统设计
汪志伟,孙东旭2
1.中国五环工程有限公司,武汉430223;2.中航工业西安航空计算技术研究所,西安710119)
摘要;针対传统化工过程中可燃/有毒气体监控困难的问题,提出采用无线传感器网络技术进行安全监控的设计方案。该方
案分工序成簇,每个工序设立一个簇头路由节点和多个簇内检测节点,簇内检测节点通过A/D接口或 Modbus协议读取可燃
有毒气体变送器数据,然后通过无线射频发送至其簇头节点;簇头节点将收集到的多个簇内检测节点数据通过多跳发送至位于
中心控制室的汇聚节点;汇聚节点通过TCP/IP协议将收集的检测节点信息发送至工厂DCS,供操作员查看与分析。此外,路
由节点实现紧急消息优先级和周期故障检测功能,检测节点提供现场声光报警功能,进一步提高了系统安全性。
关键词:可燃/有毒气体监测无线传感器网络 Zigbee技术
中图分类号:TH138
文献标志码:B
文章编号:1007-7324(2015)04-0007~0
Design of Wireless Sensor Network Combustible/Toxic Gas Monitoring System
Wang Zhi
(1. Wuhuan Engineering Co. Ltd, Wuhan, 430223, China; 2. AVIC Xian Aeronautics
Computing Technique Research Institute, Xi'an, 710019, China
Abstracts: Aiming at the problem of difficult monitoring of combustible and toxic gas in
traditional chemical process, a design scheme of safety monitoring based on wireless sensor
network technology is proposed. The system is constructed with clusters by process. Each
process is set with a cluster head and multiple cluster members with detection, which acquires
gas data by A/D interface or Modbus protocol from transmitter and sends data to cluster head
through wireless radio frequency identification. The data collected from multiple cluster
members is sent to sink node located in central control room through multichip. Sink node
uploads these data to DCS with TCP/IP network protocol for checking and analyzing by
operators. In addition, cluster head also realizes functions of emergence message priority and
cycle fault detection. Cluster members provide field sound and light alarm function to further
Improve system security.
Key words: combustible/toxic gas detection; wireless sensor network; Zigbee technology
21世纪以来,随着煤气化工艺的逐渐成熟,煤制设到桥架之中,不便于系统的维护与升级1切
甲醇、煤制乙二醇、煤制天然气等项目纷纷启动。煤
无线传感器网络WSN( wireless sensor
气化过程中会产生大量的一氧化碳、氢气和甲烷等可 network)是一种全新的网络化信息获取和处理技
燃/有毒气体,若监控不当,很容易造成化工厂事故
术,具有低成本、易扩展、维护简单、节点可配置等
目前的化工仪表设计过程中,大多采用有线通优点。它不仅可完成传统监控对象的数据采集、处
信方式,将检测可燃/有毒气体的变送器信号传输理和传输等功能,而且无需布线,可大幅节约成本,
至该装置的现场机柜室或就地控制室,然后通过以自组织形成多跳网络,非常适用于布线困难的环
太网传送至中心控制室。该方式不仅需要为通信
电缆设计线缆桥架、接线箱和保护管等,而且为了
保证信号不被干扰,一般采用PTFC,PVC或铠装件收到目期:2003+02
等材质电缆,加大了工程设计成本;此外,电缆随工
作者简介:汪志伟(1989一),男,湖北武汉人,工学硕士学位,现就
厂过程信号(如温度、压力、流量和液位等)一起布于中国五环工根有限公司,研究方向为过程整制系统计、工业
无线传感器网络。