CN102385790A

CN102385790A - 基于嵌入式系统结构的多传感器采集控制的危险预警系统

Info

Publication number: CN102385790A
Application number: CN2011103178642A
Authority: CN
Inventors: 何进波; 郑小平; 刘梦婷; 程礼盛; 蔡中华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-03-21

Abstract

本发明涉及一种基于嵌入式系统结构的多传感器采集控制的危险预警系统，其通过对大量的、多种类型的传感器进行信号采集，采用基于D-S证据理论的数据融合方法进行智能化数据分析，从而实现危险预警、扩散漂移过程分析功能，特别是用于火险分析、剧毒、危险气体的泄漏事故预警和事故源分析工作中。本发明以嵌入式系统结构代替PC机式的处理主机，并将基于D-S证据理论的数据融合算法集成在嵌入式系统内，提高了系统的集成度，双预警回路的设计，提高了系统的可靠性和稳定性。同时，降低了系统的功耗。

Description

基于嵌入式系统结构的多传感器采集控制的危险预警系统

所属技术领域

本发明涉及一种危险预警系统，尤其是一种基于嵌入式系统结构的危险预警系统。

背景技术

传感器技术已经普遍应用于工业生产的众多领域，主要目的在于实现对相关技术参量的实时监测，例如，气体浓度、温度、工作面垂直或倾斜角度、速度、压力等参量。

现有的危险预警系统，是以普通计算机或工控机为核心，对传感器信号进行采集，将采集到的数据与数据库设定好的标准值进行比对，超标准值后即发出声、光预警信号。这样的系统结构简单，虽然使用了数字化的传感器，但是，从根本上讲实现的还是类似于模拟系统中开关量的报警功能，无法实现智能化预警和事故源分析功能。

现有的预警系统由于其信息处理的算法和系统结构简单，使得它无法实现智能化预警功能，更不能对泄漏事故的扩散方向进行预测和源头定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于嵌入式系统结构的多传感器采集控制的危险预警系统以解决上述技术问题。通过对大量的、多种类型的传感器进行信号采集，采用基于D-S证据理论的数据融合方法进行智能化数据分析，从而实现危险预警、扩散漂移过程分析功能，特别是用于火险分析、剧毒、危险气体的事故泄漏预警和事故源分析工作中。

本系统采用了设备故障诊断和信号传输路径故障分析技术以及预警信息双回路传输策略，极大地提高了系统自身的稳定性和预警功能的可靠性。

本发明的危险预警装置，其包括：中央处理单元；SDRAM；NAND闪存；网络接口和串行数据接口；传感器采集控制模块，用于实现与数字式采集器的通讯，按设定的时间间隔，读取传感器测量值；数据存储模块，用于存储从传感器采集到的数据；扩散漂移预测模块，用于根据所述传感器采集到的数据预测所述危险的扩散漂移方向；事故源分析模块，用于分析所述传感器采集到的数据，从而确定事故源；系统故障诊断模块，用于诊断所述网络接口、串行接口所连接的通信线路故障；

短信报警模块，用于通过所述串行数据接口发送危险预警信息和通信设备故障报警。

本发明的危险预警装置，还包括所述中央处理单元为嵌入式处理单元，所述扩散漂移预测模块和事故源分析模块采用基于D-S证据理论的数据融合方法进行智能化数据分析。

本发明的危险预警装置，还包括所述网络接口用于连接信号采集网络和用于数据备份和分析的上一级网络，所述信号采集网络由至少一个传感器和至少一个所述数字式采集器连接组成，所述上一级网络可以是远程的Internet也可以是企业内部网络Intranet。

本发明的危险预警装置，还包括所述数据存储模块中存储的数据，其存储结构中包括了精确的时间标识字段以及传感器的安装位置坐标字段。

本发明的危险预警装置，还包括可以设定为同时通过网络接口和串行数据接口发出所述预警信息。

本发明的危险预警装置，还包括用于火险预警和/或危险气体泄漏预警。

本发明以嵌入式系统结构代替PC机式的处理主机，并将基于D-S证据理论的数据融合算法集成在嵌入式系统内，大大提高了系统的集成度，双预警回路的设计，提高了系统的可靠性和稳定性。同时，降低了系统的功耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明嵌入式危险预警服务器硬件结构示例。

附图2是本发明预警系统的一个结构示例。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。随之，本说明书所记载的实施例和附图中表示的结构只是本发明最佳实施例之一，并不能完全代表本发明的技术思想，因此应该理解到对于本发明而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。

如图1所示，嵌入式结构的火险预警服务器的核心硬件包括：ARM处理器、SDRAM、NAND、两个网口、两个串口，以及其他辅助器件。

核心软件包括：Berkeley DB数据库，用于存储从传感器采集到的数据；传感器采集控制软件，用于实现与数字式采集器的通讯，按设定的时间间隔，读取传感器测量值；扩散漂移预测模块，用于根据所述传感器采集到的数据预测所述危险的扩散漂移方向；事故源分析模块，用于分析所述传感器采集到的数据，从而确定事故源；系统故障诊断模块，用于诊断所述网络接口所连接的通信线路故障；短信报警模块，用于通过所述串行数据接口发送危险预信息和通信设备故障报警。其中，扩散漂移预测模块和事故源分析模块采用基于D-S证据理论的数据融合方法进行智能化数据分析。

如图2所示，火险预警服务器的连接在两个不同的网络上，一个网络是由传感器和数字式采集器连接组成的信号采集网络，另一个网络是用于数据备份和分析的上一级网络，可是远程的Internet也可以是企业内部网络Intranet。

火险预警服务器具有两个串口，其中一个用于连接GPRS/GSM无线设备，其功能是以短信方式发送预信息，当Internet/Intranet网络发生故障不能保证预警信息正确地通过网络送达时，GPRS/GSM设备将会向预设的手机发出短信，在特定需要的场所，也可以设定为网络和GPRS/GSM双路同时发出预警信息，以保证预警信息发来的可靠性。当出现通讯路线故障时，系统的故障诊断、分析模块会自动通过GPRS/GSM短信方式发出设备故障报警。

火险预警服务器中数据库仅保存其所处子网范围内的传感器信息，当传感器数据过多需要划分为多个子网时，则需要组成以火险预警服务器为节点的传感器网络，大量的实时监测数据存储在Internet/Intranet网络中的指定数据库中，为数据分析提供支持。

火险预警服务器中内嵌基于D-S证据理论的数据融合算法，并且可由用户自定义预警参数，参数的设定通过Internet/Intranet访问火险预警服务器的web页面来完成。

从传感器采集到的数据存储在数据库中，数据在数据库中的存储结构中包括了精确的时间标识字段以及传感器的安装位置坐标字段，为扩散漂移的预测算法和事故源的分析功能提供数据支持。

需要注意的是，尽管本发明已参照具体实施方式进行描述和举例说明，但是并不意味着本发明限于这些描述的实施方式，本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本发明权利要求的真实精神和范围中。

本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种危险预警装置，包括：

中央处理单元；

SDRAM；

NAND闪存；

网络接口和串行数据接口；

传感器采集控制模块，用于实现与数字式采集器的通讯，按设定的时间间隔，读取传感器测量值；

数据存储模块，用于存储从传感器采集到的数据；

扩散漂移预测模块，用于根据所述传感器采集到的数据预测所述危险的扩散漂移方向；

事故源分析模块，用于分析所述传感器采集到的数据，从而确定事故源；

系统故障诊断模块，用于诊断所述网络接口、串行接口所连接的通信线路故障；

2.根据权利要求1所述的危险预警装置，其特征在于：

所述中央处理单元为嵌入式处理单元。

所述扩散漂移预测模块和所述事故源分析模块采用基于D-S证据理论的数据融合方法进行智能化数据分析。

3.根据权利要求1所述的危险预警装置，其特征在于：

所述网络接口用于连接信号采集网络和用于数据备份和分析的上一级网络，所述信号采集网络由至少一个传感器和至少一个所述数字式采集器连接组成，所述上一级网络可以是远程的Internet也可以是企业内部网络Intranet。

4.根据权利要求1所述的危险预警装置，其特征在于：

所述数据存储模块中存储的数据，其存储结构中包括了精确的时间标识字段以及传感器的安装位置坐标字段。

5.根据权利要求1所述的危险预警装置，其特征在于：

可以设定为同时通过网络接口和串行数据接口发出所述预警信息。

6.根据权利要求1-5之一所述的危险预警装置，其特征在于：

用于火险预警和/或危险气体泄漏预警。