淺析危險(xiǎn)源感知在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

淮陰師范學(xué)院圖書館　趙洪波

淺析危險(xiǎn)源感知在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

淮陰師范學(xué)院圖書館趙洪波

危險(xiǎn)源感知在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，常應(yīng)用于易燃易爆，有毒有害氣體事故率頗高的場(chǎng)所。文章介紹了危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)發(fā)展情況、系統(tǒng)功能，并給出了初步的技術(shù)方案。

無(wú)線傳感網(wǎng)；危險(xiǎn)源；監(jiān)測(cè)

一直以來(lái)，安全生產(chǎn)是擺在國(guó)家安全生產(chǎn)主管部門面前的重要課題，在一些特殊行業(yè)，如石油化工、采煤采礦常發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故，為相關(guān)企業(yè)或部門敲響了警鐘。從技術(shù)上對(duì)這些行業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警并做實(shí)時(shí)處理，是避免事故發(fā)生的重要手段?；赯igBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)的的危險(xiǎn)源監(jiān)控系統(tǒng)是本文討論的重點(diǎn)。

1　國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展情況

國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用開展的較晚，軟硬件設(shè)備發(fā)展還不完善，與先進(jìn)國(guó)家相比，存在較大差距。主要有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的精密儀器依賴進(jìn)口，系統(tǒng)采用的是有線組網(wǎng)方式，這樣的網(wǎng)絡(luò)接入方式很難適應(yīng)特殊環(huán)境下的應(yīng)用需求。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Net，WSN）由于其特有的優(yōu)勢(shì)，如無(wú)線接入，受復(fù)雜環(huán)境影響較小，微型化及智能化的應(yīng)用需求成為危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。通過(guò)無(wú)線傳輸，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)GSM/ GPRS，極大的方便了設(shè)備的安裝，并降低了對(duì)安裝環(huán)境的要求［1］。

2　危險(xiǎn)源感知在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要組成部件傳感器在國(guó)內(nèi)外使用越來(lái)越廣泛。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種集成化的軟硬件系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、微型傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)以及移動(dòng)通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、知曉和收集分布在各區(qū)域內(nèi)的被監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，同時(shí)對(duì)收集到的信息進(jìn)行分析處理，將分析結(jié)果及時(shí)傳送給用戶。一般來(lái)說(shuō)，氣體監(jiān)測(cè)通常需要人工參與，人員置于復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行處理，這種方式嚴(yán)重影響人身安全。而本系統(tǒng)討論的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠克服這些不足，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到?jīng)Q策中心。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理并按照固定的管理規(guī)程上傳至管理服務(wù)器，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的氣體濃度超出警戒值，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)提供報(bào)警信息。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能有：實(shí)現(xiàn)工作場(chǎng)所氣體排放濃度的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控；自動(dòng)預(yù)警功能，能無(wú)延遲的獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備報(bào)警及現(xiàn)場(chǎng)工作實(shí)景圖；建立了快速反應(yīng)機(jī)制，具備預(yù)警和立即處理能力；具備為科學(xué)排污、安全排放有毒有害氣體的輔助作用。

3　技術(shù)方案

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)部署隨機(jī)化和自動(dòng)化，通過(guò)無(wú)線接入的方式降低了復(fù)雜環(huán)境下對(duì)通訊健壯性提出的過(guò)高要求。對(duì)于非一線場(chǎng)所的通信，可以考慮通過(guò)有線接入，即無(wú)線有線接入的混合應(yīng)用，保證數(shù)據(jù)的傳輸效能。 ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)的部署，可對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的工作場(chǎng)所，通過(guò)傳感設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)摘取數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)傳感網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)等設(shè)備傳輸?shù)絺鞲芯W(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心，加載到數(shù)據(jù)庫(kù)中，再由數(shù)據(jù)分析工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，獲取重要信息。在數(shù)據(jù)的深加工方面，可通過(guò)專家決策系統(tǒng)工具、推理機(jī)、神經(jīng)算法對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)工作場(chǎng)所進(jìn)行安全分析和判斷，必要時(shí)提供實(shí)時(shí)報(bào)警或預(yù)警信息。極大的保證了工作現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行［2］。圖1列出了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作示意圖。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作流程采用自下而上的方法，即首先由無(wú)線接入的傳感網(wǎng)，通過(guò)一線傳感設(shè)備，將數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器或稱為上位機(jī)器，由上位機(jī)管理員或機(jī)器本身完成所接受數(shù)據(jù)的分析并將分析結(jié)果及時(shí)傳送至相關(guān)人員和部門，作為應(yīng)急響應(yīng)的決策依據(jù)。上位機(jī)是整個(gè)危險(xiǎn)源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中樞，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程管理、整體控制和決策部署。

3.2系統(tǒng)各部件組成

在線危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各部件協(xié)同工作才能保證整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警的作用。因此各部件設(shè)備的選擇和采用需要有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

傳感器設(shè)備，傳感器設(shè)備根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，目前市面上關(guān)于傳感器的種類及各種技術(shù)參數(shù)很多，本文討論的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)的數(shù)據(jù)采集對(duì)象是一些易燃易爆氣體，因此對(duì)傳感器的各方面技術(shù)參數(shù)都應(yīng)該做到配套和兼容，選擇合適的傳感設(shè)備部署到本系統(tǒng)中。對(duì)于傳感器的網(wǎng)點(diǎn)部署，必須充分考慮應(yīng)用環(huán)境的各種情況，保證在極端環(huán)境下，傳感器都能夠正常工作并將原始數(shù)據(jù)在無(wú)損的情況下發(fā)送至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中樞服務(wù)器。傳感器設(shè)備的安裝部署要保證其本身的抗干擾、耐火耐熱及抗腐蝕等要求。

上位機(jī)作為中樞機(jī)構(gòu)，能夠有效協(xié)同下位機(jī)工作，根據(jù)系統(tǒng)需要，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)下位機(jī)發(fā)布指令，并能自動(dòng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，分離出傳感器采集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，同時(shí)將經(jīng)序化的數(shù)據(jù)存入物理存儲(chǔ)空間，供決策分析。上位機(jī)在收集分析存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的作用下，還具備實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)實(shí)時(shí)傳導(dǎo)來(lái)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過(guò)各種分析機(jī)制，建立數(shù)據(jù)決策模型，下達(dá)協(xié)同控制行為。

4　結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，危險(xiǎn)源感知在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用將越來(lái)越普及，更加智能化的系統(tǒng)、便捷的組網(wǎng)技術(shù)、高靈敏度的傳感器以及智能化的分析平臺(tái)將成為可能。目前傳感網(wǎng)的應(yīng)用，主要受限于規(guī)模的擴(kuò)展，無(wú)法像互聯(lián)網(wǎng)這樣實(shí)現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的互聯(lián)互通。傳感網(wǎng)的應(yīng)用僅限于某個(gè)組織內(nèi)和監(jiān)控單元。涉及的系統(tǒng)復(fù)雜度要求相對(duì)較高。長(zhǎng)期看，傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，在更廣大的空間范圍內(nèi)，依靠成熟的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，參與國(guó)民生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用將越來(lái)越普遍。

Analysis on the online monitoring system of dangerous source

Zhao Hongbo
（Huaiyin Normal University Library，huaian，223300）

The online monitoring system for hazard perception，often used in flammable and explosive，toxic and harmful gas accident places easily happened.This paper introduces the development situation and the system function of the dangerous source monitoring system，and gives the preliminary technical proposal.

Wireless sensor network；dangerous source；monitoring

趙洪波（1984—），男，管理學(xué)碩士，助理館員，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)與信息系統(tǒng)。

［1］李亞威，黃銳，郭寧等.基于GIS的公共安全危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)技術(shù)研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（8）：46-48.

［2］吳建偉，黃輝.大型危險(xiǎn)化工企業(yè)氣體危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2009，21（3）：1-3.