CN204855494U - 一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，包括气体监测器、监控中心和Zigbee无线网络，气体监测器至少设置一个，各个气体监测器和监控中心均与Zigbee无线网络连接，气体监测器包括气体传感器、信号调理模块、按键模块、显示模块、声光报警模块、处理器和电源模块；监控中心为对气体监测器进行实时监控的计算机；Zigbee无线网络由协调器节点、路由器节点和终端节点构成，并通过网状方式组成网络拓扑。该系统采用Zigbee无线网络技术，在有效降低布线成本以及布线难度的同时，实现对多个监测点、多种气体浓度信息的远程监测和报警，从而实现及时感知、控制和防范险情，为船舶的安全运行提供有效的保障。

Description

一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，属于气体监测技术领域。

背景技术

大型远洋运输船舶，由于船舱内货物的呼吸、生化、氧化及泄露等因素，常产生不同浓度的二氧化碳、硫化氢、甲烷、一氧化碳等有害气体，同时还会不断消耗氧气，使密闭的舱室变成一个含有多种有害气体，氧气浓度很低的环境，当船员在进行装卸货、舱室检查和维护保养时,一旦无意识的进入到危险的舱室环境，将对船员身体造成很大伤害，严重的甚至危及生命安全。除此之外，还会引发火灾、爆炸等事故，造成污染及损失会相当严重。

通过船舶气体检测，可以在发生危险之前积极采取措施，从而降低危险发生率甚至完全排除危险。现有的船舶气体检测主要有两种方式：(1)取样型气体探测报警系统。通过泵吸法依次把每个船舶舱室现场的气体经过管道送到控制室气体分析仪中，由气体探测器检测气体浓度是否超过限值。这种检测方式，因为只有一个气体探测器，所以只能针对几种气体进行探测报警，且每次只能对一个舱室的气体进行探测，面对船舶复杂多变的情况，无法灵活配置和实时连续监测，实际应用中还有诸多问题；(2)基于通讯电缆联网的气体监测报警系统。由控制装置、显示装置、危险气体探测装置、报警装置、船舶综合检测系统等组成，各装置之间通过通讯电缆相互连接形成以太网，实现了网络化通讯，并作为子系统与船舶综合检测系统连接。这种方式，实现了对多个舱室的多种气体的实时监测，但是这种方式采用线缆组网，布线复杂、成本较高、维护困难。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，用于解决现有技术中船舶气体监控系统存在的体积庞大、造价高昂、监控范围小、布线困难、维护工作量大、可靠性差等问题。

本实用新型的基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，采用以下技术方案：

该系统，包括气体监测器、监控中心和Zigbee无线网络；气体监测器至少设置一个，各个气体监测器和监控中心均与Zigbee无线网络连接；气体监测器包括气体传感器、信号调理模块、按键模块、显示模块、声光报警模块、处理器和电源模块，气体传感器通过信号调理模块与处理器间接连接，电源模块、按键模块、显示模块以及声光报警模块均与处理器直接连接，处理器与Zigbee无线网络连接。Zigbee无线网络用于实现气体监测器和监控中心进行数据传输。

气体传感器包括甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器和氧气传感器。

所述信号调理模块的输入端连接气体传感器，该模块包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，其中A/D转换模块集成在气体监测器的处理器中。

所述监控中心为对气体监测器进行实时监控的计算机。

所述Zigbee无线网络由协调器节点、路由器节点和终端节点构成，并通过网状方式组成网络拓扑；终端节点与气体监测器的处理器连接；路由器节点与终端节点无线连接，同时与气体监测器连接；协调器节点一方面与路由器节点无线连接，一方面与监控中心连接。路由器节点主要接收终端节点所发送的数据，同时也可以通过串行接口接收气体监测器所采集的数据，并将数据通过接力方式传输到协调器节点，协调器节点将接收到的数据通过串行接口传给监控中心。

本实用新型与现有技术相比，采用经济实惠的Zigbee无线网络技术，在有效降低布线成本以及布线难度的同时，实现对多个监测点、多种气体浓度信息的远程监测和报警。当险情发生时，现场可及时报警，同时远程监控人员也可及时获知而采取相关处理措施，从而实现及时感知、控制和防范险情，为船舶的安全运行提供有效的保障。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构原理框图。

图2是本实用新型中气体监测器的结构原理框图。

图3是本实用新型中信号调理模块的结构原理框图。

具体实施方式

本实用新型采用Zigbee技术、电子技术等，构建基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，主要包括气体监测器、监控中心和Zigbee无线网络，如图1所示。气体监测器用于采集气体浓度信息，通过监控中心可以实时监测到各个舱室各种危险气体的浓度，而Zigbee无线网络用于将气体监测器采集到的气体浓度信息传给监控中心。

如图2所示，气体监测器包括气体传感器、信号调理模块、按键模块、LCD显示模块、声光报警模块、处理器和电源模块，其中气体传感器通过信号调理模块与处理器间接连接，电源模块、按键模块、LCD显示模块以及声光报警模块与处理器直接连接。气体监测器的处理器与Zigbee无线网络连接，以接入Zigbee无线网络。如图3所示，信号调理模块由信号放大电路、滤波电路、A/D转换电路依次相连，A/D转换模块集成在气体监测器的处理器中。电源模块通过电源线取电，与电源转换电路连接构成。

监控中心为一台对一个或多个气体监测器进行实时监控的计算机。

Zigbee无线网络由协调器节点、路由器节点和终端节点构成(参见图1)，并通过网状方式组成网络拓扑。终端节点与气体监测器的处理器通过串行接口连接，布置在船舶可能出现危险气体的各个区域，数量由划分危险区域舱室的需要来确定。路由器节点主要接收终端节点所发送的数据，同时也可以通过串行接口接收气体监测器所采集的数据，并将数据通过接力方式传输到协调器节点，因此布置在数据从采集点至监控中心传输的路径上。协调器节点将接收到的数据通过串行接口传给监控中心。

本实施例中，气体传感器采用甲烷传感器MJC4/2.8J、硫化氢传感器ME3-H2S、一氧化碳传感器ME3-CO和氧气传感器ME2-O2-20；处理器采用TI公司生产的芯片MSP430F149；终端节点为Zigbee无线模块ZM5168。

上述声光报警模块，利用蜂鸣器实现声音信号的输出，利用LED灯实现光信号的输出；上述LCD显示可以选择并行接口的，也可以选择串行接口的，具体实施中选择串行1.8寸接口的液晶屏JD-T18003-T01，通过对按键模块与LCD模块进行调整，可对气体浓度超标报警阈值进行设置。

多个船舱的气体监测器检测的气体浓度信息通过Zigbee无线网络实时传到监控中心，如果检测到的气体浓度超过了所设定的报警阈值，则发出声光报警，提醒船员在船舶何处所的气体超过标准，以便及时采取处理措施。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，包括气体监测器、监控中心和Zigbee无线网络；其特征在于：气体监测器至少设置一个，各个气体监测器和监控中心均与Zigbee无线网络连接；气体监测器包括气体传感器、信号调理模块、按键模块、显示模块、声光报警模块、处理器和电源模块，气体传感器通过信号调理模块与处理器间接连接，电源模块、按键模块、显示模块以及声光报警模块均与处理器直接连接，处理器与Zigbee无线网络连接。

2.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，其特征在于：所述气体传感器包括甲烷传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器和氧气传感器。

3.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，其特征在于：所述信号调理模块的输入端连接气体传感器，该模块包括依次连接的信号放大电路、滤波电路和A/D转换电路，其中A/D转换模块集成在气体监测器的处理器中。

4.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，其特征在于：所述监控中心为对气体监测器进行实时监控的计算机。

5.按照权利要求1所述的基于ZigBee无线网络的船舶多气体浓度监测系统，其特征在于：所述Zigbee无线网络由协调器节点、路由器节点和终端节点构成，并通过网状方式组成网络拓扑；终端节点与气体监测器的处理器连接；路由器节点与终端节点无线连接，同时与气体监测器连接；协调器节点一方面与路由器节点无线连接，一方面与监控中心连接。