淮陰師范學(xué)院圖書館　趙洪波

淺析危險源感知在線監(jiān)測系統(tǒng)

淮陰師范學(xué)院圖書館趙洪波

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

無線傳感網(wǎng)；危險源；監(jiān)測

一直以來，安全生產(chǎn)是擺在國家安全生產(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)上對這些行業(yè)的生產(chǎn)場所進行實時監(jiān)測、預(yù)警并做實時處理，是避免事故發(fā)生的重要手段。基于ZigBee技術(shù)實現(xiàn)的的危險源監(jiān)控系統(tǒng)是本文討論的重點。

1　國內(nèi)危險源監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展情況

國內(nèi)危險源監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用開展的較晚，軟硬件設(shè)備發(fā)展還不完善，與先進國家相比，存在較大差距。主要有監(jiān)測系統(tǒng)所需的精密儀器依賴進口，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，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Net，WSN）由于其特有的優(yōu)勢，如無線接入，受復(fù)雜環(huán)境影響較小，微型化及智能化的應(yīng)用需求成為危險源監(jiān)測領(lǐng)域研究的重點。通過無線傳輸，利用移動通信網(wǎng)絡(luò)GSM/ GPRS，極大的方便了設(shè)備的安裝，并降低了對安裝環(huán)境的要求［1］。

2　危險源感知在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要組成部件傳感器在國內(nèi)外使用越來越廣泛。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一種集成化的軟硬件系統(tǒng)，它綜合了計算機軟硬件技術(shù)、微型傳感器技術(shù)、單片機技術(shù)以及移動通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)。在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠24小時實時監(jiān)測、知曉和收集分布在各區(qū)域內(nèi)的被監(jiān)測對象的信息，同時對收集到的信息進行分析處理，將分析結(jié)果及時傳送給用戶。一般來說，氣體監(jiān)測通常需要人工參與，人員置于復(fù)雜環(huán)境下進行處理，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)測系統(tǒng)能夠克服這些不足，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)傳送到?jīng)Q策中心。

在線監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)責(zé)實時數(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)測的氣體濃度超出警戒值，系統(tǒng)將實時提供報警信息。在線監(jiān)測系統(tǒng)主要功能有：實現(xiàn)工作場所氣體排放濃度的全天候?qū)崟r監(jiān)控；自動預(yù)警功能，能無延遲的獲取現(xiàn)場設(shè)備報警及現(xiàn)場工作實景圖；建立了快速反應(yīng)機制，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)運行架構(gòu)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點可以實現(xiàn)部署隨機化和自動化，通過無線接入的方式降低了復(fù)雜環(huán)境下對通訊健壯性提出的過高要求。對于非一線場所的通信，可以考慮通過有線接入，即無線有線接入的混合應(yīng)用，保證數(shù)據(jù)的傳輸效能。 ZigBee無線傳感網(wǎng)的部署，可對高風(fēng)險的工作場所，通過傳感設(shè)備的實時監(jiān)測，自動摘取數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)通過傳感網(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)庫中，再由數(shù)據(jù)分析工具對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，獲取重要信息。在數(shù)據(jù)的深加工方面，可通過專家決策系統(tǒng)工具、推理機、神經(jīng)算法對高風(fēng)險工作場所進行安全分析和判斷，必要時提供實時報警或預(yù)警信息。極大的保證了工作現(xiàn)場的生產(chǎn)過程的順利進行［2］。圖1列出了在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作示意圖。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)圖

在線監(jiān)測系統(tǒng)工作流程采用自下而上的方法，即首先由無線接入的傳感網(wǎng)，通過一線傳感設(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)器或稱為上位機器，由上位機管理員或機器本身完成所接受數(shù)據(jù)的分析并將分析結(jié)果及時傳送至相關(guān)人員和部門，作為應(yīng)急響應(yīng)的決策依據(jù)。上位機是整個危險源在線監(jiān)測系統(tǒng)中樞，負(fù)責(zé)遠程管理、整體控制和決策部署。

3.2系統(tǒng)各部件組成

在線危險源監(jiān)測系統(tǒng)的各部件協(xié)同工作才能保證整個傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮其實時監(jiān)測和預(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)測系統(tǒng)針對的數(shù)據(jù)采集對象是一些易燃易爆氣體，因此對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。對于傳感器的網(wǎng)點部署，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)在無損的情況下發(fā)送至監(jiān)測系統(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。

上位機作為中樞機構(gòu)，能夠有效協(xié)同下位機工作，根據(jù)系統(tǒng)需要，能夠?qū)崿F(xiàn)對下位機發(fā)布指令，并能自動對采集到的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，分離出傳感器采集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，同時將經(jīng)序化的數(shù)據(jù)存入物理存儲空間，供決策分析。上位機在收集分析存儲數(shù)據(jù)的作用下，還具備實時監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場，根據(jù)實時傳導(dǎo)來的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過各種分析機制，建立數(shù)據(jù)決策模型，下達協(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，危險源感知在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用將越來越普及，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)模的擴展，無法像互聯(lián)網(wǎng)這樣實現(xiàn)廣域范圍內(nèi)的互聯(lián)互通。傳感網(wǎng)的應(yīng)用僅限于某個組織內(nèi)和監(jiān)控單元。涉及的系統(tǒng)復(fù)雜度要求相對較高。長期看，傳感網(wǎng)實現(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，參與國民生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用將越來越普遍。

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，研究方向為信息技術(shù)與信息系統(tǒng)。

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

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