CN105761441A - 一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，本系统包括上位机、网关以及多个有毒气体报警子系统；网关包括嵌入式中央处理器、zigbee协调器、GPRS模块以及电源模块；嵌入式中央处理器、zigbee协调器和GPRS模块之间采用串口通；一个有毒气体报警子系统则包括控制模块，有毒气体检测模块以及电源模块，其中控制模块包括MCU、zigbee路由器及附带上级报警器，有毒气体检测模块包括zigbee终端节点、有毒气体探测器及附带下级报警器。本发明采用多方式结合的报警系统可以最大程度确保报警的成功率，进一步保护施工人员的生命安全。

Description

一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，涉及一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统。

背景技术

工业建设施工中，经常需要接触到各种工业气体，其中许多气体都有强烈的毒性，常见的有毒气体有一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、甲醛等。在施工和工业生产中，虽然对这些有毒气体有隔离防护措施，但是一旦发生泄漏，现场施工人员随时有暴露在高浓度有毒气体的危险环境下。目前常用的有毒气体报警系统往往只是单纯地将有毒气体检测装置产生的信号发送给报警器，然后触发警报。这种报警方式的最大弊端就是一旦检测装置与报警器之间的通信通道发送故障，那么报警器便无法报警。人员在没有警报的情况下处于有毒气体环境中将迅速出现昏厥、窒息等现象，严重的甚至导致死亡。

本报警系统通过Zigbee无线网络技术将有毒气体检测装置的信息传递到主控制模块，再通过GPRS发送到上位机。在报警信号的传递过程中，将触发下级报警器和上级报警器，以避免某一段信号通道发送故障而导致无法报警的情况。如果两级报警器皆无法接收报警信号，那么还可以通过上位机发送报警信号，自上而下触发各级报警器。这样多方式结合的报警系统可以最大程度确保报警的成功率，进一步保护施工人员的生命安全。

由于本系统各报警子系统呈网状结构布置，采用有线通信技术将十分繁琐，且不利于信号的传输。本项目采用Zigbee技术实现信息无线传输，即省去了布局布线的繁琐，也可以兼顾信号传输的距离和传输质量，使得整套报警系统安装方便、易于维护、可靠实。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统仪，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，本系统包括上位机、网关以及多个有毒气体报警子系统；网关包括嵌入式中央处理器、zigbee协调器、GPRS模块以及电源模块；嵌入式中央处理器、zigbee协调器和GPRS模块之间采用串口通；一个有毒气体报警子系统则包括控制模块，有毒气体检测模块以及电源模块，其中控制模块包括MCU、zigbee路由器及附带上级报警器，有毒气体检测模块包括zigbee终端节点、有毒气体探测器及附带下级报警器。

作为本发明的一种优选技术方案，模块间的无线通信采用zigbee技术，主要由模块中的zigbee节点来实现；本系统的zigbee网络节点分为协调器、路由器、终端节点三种类型，分别位于网关、子系统控制模块以及有毒气体检测模块；其中协调器与路由器必须采用全功能设备，终端节点可以采用精简功能设备；终端节点直接与有毒气体探测器及下级报警器相连。

作为本发明的一种优选技术方案，一个路由器负责多个下级zigbee终端节点，路由器和协调器通信的同时也与其他路由器通信，整个zigbee网络中的协调器、路由器、终端节点为mesh型网络结构。

作为本发明的一种优选技术方案，本系统可以有以下3种报警方式，可以采用任一方式独立报警也可以采用多种方式组合报警；

a)本地报警：有毒气体探测器产生报警信号，报警信号直接触发检测模块内下级报警器；

b)控制模块报警：有毒气体探测器产生报警信号，通过zigbee终端节点送给控制模块，触发控制模块内上级报警信号；

c)上位机报警：上位机产生报警指令，通过网关、zigbee路由器和zigbee终端节点发送到控制模块及下属有毒气体检测模块，并触发各级报警器。

与现有技术相比本发明所达到的有益效果是：

1、采用多方式结合的报警系统可以最大程度确保报警的成功率，进一步保护施工人员的生命安全；

2、采用Zigbee技术实现信息无线传输，即省去了布局布线的繁琐，也可以兼顾信号传输的距离和传输质量，使得整套报警系统安装方便、易于维护、可靠实用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统的结构示意图；

图2是基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统中网关的结构示意图；

图3是基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统中一个测控子系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-3所示，本发明提供一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，本系统包括上位机、网关以及多个有毒气体报警子系统；网关包括嵌入式中央处理器、zigbee协调器、GPRS模块以及电源模块；嵌入式中央处理器、zigbee协调器和GPRS模块之间采用串口通；一个有毒气体报警子系统则包括控制模块，有毒气体检测模块以及电源模块，其中控制模块包括MCU、zigbee路由器及附带上级报警器，有毒气体检测模块包括zigbee终端节点、有毒气体探测器及附带下级报警器。

模块间的无线通信采用zigbee技术，主要由模块中的zigbee节点来实现；本系统的zigbee网络节点分为协调器、路由器、终端节点三种类型，分别位于网关、子系统控制模块以及有毒气体检测模块；其中协调器与路由器必须采用全功能设备，终端节点可以采用精简功能设备；终端节点直接与有毒气体探测器及下级报警器相连。

一个路由器负责多个下级zigbee终端节点，路由器和协调器通信的同时也与其他路由器通信，整个zigbee网络中的协调器、路由器、终端节点为mesh型网络结构。

本系统可以有以下3种报警方式，可以采用任一方式独立报警也可以采用多种方式组合报警；

a)本地报警：有毒气体探测器产生报警信号，报警信号直接触发检测模块内下级报警器；

b)控制模块报警：有毒气体探测器产生报警信号，通过zigbee终端节点送给控制模块，触发控制模块内上级报警信号；

c)上位机报警：上位机产生报警指令，通过网关、zigbee路由器和zigbee终端节点发送到控制模块及下属有毒气体检测模块，并触发各级报警器。

如图1所示，其结构上可以分成上位机、网关以及许多有毒气体报警子系统。信号在系统中的传输为：有毒气体检测模块通过控制模块、网关向上位机发送上行信号；上位机通过网关、控制模块向有毒气体检测模块发送下行信号。一个有毒气体报警子系统包括控制模块、有毒气体检测模块、电源模块。其中有毒气体检测模块可以根据实际需要设置多个。

如图2所示，网关包括嵌入式中央处理器、zigbee协调器、GPRS模块以及电源模块。嵌入式中央处理器、zigbee协调器和GPRS模块之间采用串口通信。

如图3所示，一个有毒气体测控子系统包括控制模块、有毒气体检测模块、电源模块。其中控制模块包括MCU、zigbee路由器、上级报警器。有毒气体检测模块包括zigbee终端节点、有毒气体探测器、下级报警器。

本系统模块间通信由基于zigbee的无线通信技术实现。本实施方式中，探测器收集到的有毒气体浓度信息分成两路，一路传送到与该探测器连接的下级报警器触发报警；另一路经过zigbee终端节点、路由器传送给所在子系统控制模块的MCU。MCU也产生两路控制信号，一路触发控制模块内的上级报警器，另一路经过路由器、zigbee终端节点发送到该报警子系统内的检测模块，并触发下级报警器。同时，zigbee终端节点也将报警信号通过路由器、协调器发送给网关内的嵌入式中央处理器。中央处理器发送控制信号启动其他子系统的报警器，并将信息通过GPRS传送给上位机。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，其特征在于，本系统包括上位机、网关以及多个有毒气体报警子系统；网关包括嵌入式中央处理器、zigbee协调器、GPRS模块以及电源模块；嵌入式中央处理器、zigbee协调器和GPRS模块之间采用串口通；一个有毒气体报警子系统则包括控制模块，有毒气体检测模块以及电源模块，其中控制模块包括MCU、zigbee路由器及附带上级报警器，有毒气体检测模块包括zigbee终端节点、有毒气体探测器及附带下级报警器。

2.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，其特征在于，模块间的无线通信采用zigbee技术，主要由模块中的zigbee节点来实现；本系统的zigbee网络节点分为协调器、路由器、终端节点三种类型，分别位于网关、子系统控制模块以及有毒气体检测模块；其中协调器与路由器必须采用全功能设备，终端节点可以采用精简功能设备；终端节点直接与有毒气体探测器及下级报警器相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，其特征在于，一个路由器负责多个下级zigbee终端节点，路由器和协调器通信的同时也与其他路由器通信，整个zigbee网络中的协调器、路由器、终端节点为mesh型网络结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于zigbee的多方式组合有毒气体报警系统，其特征在于，本系统可以有以下3种报警方式，可以采用任一方式独立报警也可以采用多种方式组合报警；

a)本地报警：有毒气体探测器产生报警信号，报警信号直接触发检测模块内下级报警器；

b)控制模块报警：有毒气体探测器产生报警信号，通过zigbee终端节点送给控制模块，触发控制模块内上级报警信号；

c)上位机报警：上位机产生报警指令，通过网关、zigbee路由器和zigbee终端节点发送到控制模块及下属有毒气体检测模块，并触发各级报警器。