本文關(guān)鍵詞：工業(yè)氨氣泄漏報警系統(tǒng)

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【摘要】：氨氣是重要的基礎(chǔ)化工原材料,普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和冷鏈物流中。氨氣泄漏是涉氨企業(yè)生產(chǎn)過程中的主要安全隱患,逸散到空氣中會形成有毒氣團(tuán),一旦發(fā)生事故需要人工進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行緊急處理,處理不及時不僅會引發(fā)人員中毒,還存在爆炸性危險。目前我國工廠內(nèi)的氣體報警系統(tǒng)發(fā)展還不夠全面,難以做到第一時間發(fā)現(xiàn)事故并報告泄漏源位置。本文在深入研究氨氣擴散模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù),研發(fā)了一套應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的氨氣泄漏報警系統(tǒng),該系統(tǒng)可以快速找到事故發(fā)生位置,為氨氣泄漏的及時處理提供指導(dǎo)。本文從研究有毒氣體的擴散規(guī)律出發(fā),對比分析了幾種氣體擴散的數(shù)學(xué)模型,并以此建立了以高斯模型為主的工業(yè)氨氣泄漏模式,確定了空間氣體濃度與泄漏源位置之間的關(guān)系。針對有線報警系統(tǒng)的布線困難、可擴展性不強等問題,采用Zig Bee技術(shù)搭建了無線氨氣測量系統(tǒng),依據(jù)氨氣測量濃度值分布情況,建立了氨氣泄漏源位置估算數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了氨氣泄漏源位置計算軟件。系統(tǒng)主要包括傳感器節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。傳感器節(jié)點將各自區(qū)域內(nèi)的氨氣濃度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,借助Zig Bee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器上。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理后,再以Modbus-485通信方式轉(zhuǎn)發(fā)給上位機。上位機安置在遠(yuǎn)程監(jiān)控室內(nèi),可以實時顯示現(xiàn)場氨氣濃度并計算泄漏源位置。通過對試制的樣機進(jìn)行了模擬泄漏測試,實驗結(jié)果表明本文開發(fā)的工業(yè)氨氣泄漏報警系統(tǒng)的測量精度符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。只要合理布置傳感器節(jié)點位置就能在現(xiàn)場環(huán)境中快速實現(xiàn)泄漏定位,大大地發(fā)揮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：氨氣 泄漏報警 氣體濃度 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 泄漏源
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP277
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 課題相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r11-13
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 有毒氣體泄漏擴散模型分析15-23
• 2.1 氣體擴散影響因素15-16
• 2.2 擴散模型分析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 計算流體力學(xué)模型18-20
• 2.3 工業(yè)氨氣泄漏模型建立20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)研究與方案設(shè)計23-32
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介23
• 3.2 泄漏報警系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)分析和技術(shù)特點23-25
• 3.3 無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究25-30
• 3.3.1 基于測距定位算法分析25-27
• 3.3.2 基于非測距定位算法分析27-29
• 3.3.3 工業(yè)氨氣泄漏源點定位算法實現(xiàn)29-30
• 3.4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 第4章 硬件電路設(shè)計32-43
• 4.1 傳感器節(jié)點硬件設(shè)計32-39
• 4.1.1 傳感器前端電路32-34
• 4.1.2 單片機最小系統(tǒng)34-35
• 4.1.3 電源管理電路35-37
• 4.1.4 紅外解碼電路37-38
• 4.1.5 呼吸燈指示電路38-39
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計39-41
• 4.2.1 DC-DC轉(zhuǎn)換電路39-40
• 4.2.2 顯示報警電路40-41
• 4.3 信號輸出電路41-42
• 4.3.1 無線通信電路41-42
• 4.3.2 RS-485接口電路42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計43-55
• 5.1 工業(yè)氨氣泄漏報警系統(tǒng)的總體工作流程43-44
• 5.2 節(jié)點狀態(tài)信息采集程序設(shè)計44-46
• 5.2.1 轉(zhuǎn)換主程序設(shè)計44-45
• 5.2.2 紅外解碼子程序設(shè)計45-46
• 5.3 ZigBee無線通信程序設(shè)計46-50
• 5.3.1 ZigBee協(xié)議棧介紹46-48
• 5.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)配置48-50
• 5.4 Modbus通信程序設(shè)計50-51
• 5.5 上位機軟件設(shè)計51-54
• 5.5.1 LabVIEW前面板設(shè)計52-53
• 5.5.2 LabVIEW框圖程序設(shè)計53-54
• 5.6 本章小結(jié)54-55
• 第6章 系統(tǒng)測試55-58
• 6.1 氨氣濃度測量實驗55-56
• 6.2 泄漏源模擬定位實驗56-57
• 6.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 包紅來;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維表面定位算法研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 楊俊;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跟蹤中智能休眠策略及環(huán)境監(jiān)測實現(xiàn)[D];武漢科技大學(xué);2012年

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本文編號：1134214