CN207780556U - 危险源及环境监测报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种危险源及环境监测报警系统，该系统包括：至少一个无线数据采集单元，用于采集被监测危险源及其周围环境的监测数据；数据接收单元，用于通过无线方式远程接收并处理监测数据，并对无线数据采集单元进行配置和控制；以及数据管理单元，用于通过分析监测数据确定报警级别，并根据报警级别做出相应的报警响应。本实用新型在采集到的危险源的相关数据超标时，能够及时综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应，还有效解决了现有监测方式带来的对人体危害大、监测周期长、存在疏漏、反应不及时、数据汇总效率低、采集精度易受到线缆长度影响等问题。

Description

危险源及环境监测报警系统

技术领域

本发明涉及危险源及环境监测技术领域，具体涉及一种危险源及环境监测报警系统。

背景技术

目前，一些危险源，如危险化工产品，通常会在厂房、仓库、油库、港口、化工园区等场所存放。由于这些场所均为人口密集区域，因此这些存放有危险化工产品的场所存在极大安全隐患，需要对危险化工产品周围的环境进行安全监测并在发现存在安全隐患时及时进行报警。

现有的监测方式主要分为通过人工巡查进行监测或者通过有线监测技术进行监测这两种，其中通过人工巡查进行监测存在对人体危害大、监测周期长以及对在短时间内产生的安全隐患有疏漏、反应不及时、数据汇总效率低等问题，而通过有线监测技术进行监测则存在对采集设备防爆要求高、成本较高、采集精度易受到线缆长度影响等问题，在实际应用中不能很好地满足监测需求。

另外，这两种监测方式均未考虑当采集到的危险源的相关数据超标时，如何综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应。

发明内容

本发明提供一种危险源及环境监测报警系统，以解决现有技术中通过人工巡查或者通过有线监测技术进行监测带来的对人体危害大、监测周期长、存在疏漏、反应不及时、数据汇总效率低、采集精度易受到线缆长度影响等问题，以及不能综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应的问题。

本发明实施例提供一种危险源及环境监测报警系统，包括：

至少一个无线数据采集单元，用于采集被监测危险源及其周围环境的监测数据；

数据接收单元，与所述无线数据采集单元连接，用于通过无线方式远程接收并处理所述监测数据，并对所述无线数据采集单元进行配置和控制；以及，

数据管理单元，与所述数据接收单元连接，用于通过分析所述监测数据确定报警级别，并根据所述报警级别做出相应的报警响应。

作为本发明的优选方式，所述无线数据采集单元包括采集传感器和无线模块，所述采集传感器通过所述无线模块与所述数据接收单元连接；其中，所述采集传感器为气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、流量传感器、压力传感器、光电传感器、红外传感器中的一种或几种。

作为本发明的优选方式，所述数据接收单元包括RF电路和至少一个数据处理电路，所述RF电路与各所述数据处理电路连接；其中，所述RF电路还用于与所述无线数据采集单元连接，各所述数据处理电路还用于与所述数据管理单元连接。

作为本发明的优选方式，所述数据处理电路包括Semtech SX1301SOC芯片。

作为本发明的优选方式，所述数据管理单元包括CPU模块以及分别与所述CPU模块连接的触摸屏、喇叭、高分贝报警器和SSD硬盘，所述CPU模块还通过有线网络或者4G无线网络与外部的远端应急平台连接。

作为本发明的优选方式，所述CPU模块采用Freescale Cortex-A9 i.MX6Q平台处理器。

作为本发明的优选方式，还包括供电单元，所述供电单元分别与所述数据接收单元和所述数据管理单元连接。

本发明提供的一种危险源及环境监测报警系统，通过无线方式远程传输被监测的危险源及其周围环境的监测数据，并在本地进行数据存储和分析，使得采集到的危险源的相关数据超标时，能够及时综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应，为解决当前各种危险源的监测报警问题提供有力工具。

此外，本发明提供的危险源及环境监测报警系统，还有效解决了现有监测方式带来的对人体危害大、监测周期长、存在疏漏、反应不及时、数据汇总效率低、采集精度易受到线缆长度影响等问题，既可以用于基层危险源及周边环境的监测报警，又可以进行大规模分布式组网使用，适用于政府机构、企业集团、港口物流等单位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种危险源及环境监测报警系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种危险源及环境监测报警方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明实施例公开了一种危险源及环境监测报警系统，包括：

至少一个无线数据采集单元，用于采集被监测危险源及其周围环境的监测数据；

数据接收单元，与无线数据采集单元连接，用于通过无线方式远程接收并处理监测数据，并对无线数据采集单元进行配置和控制；以及，

数据管理单元，与数据接收单元连接，用于通过分析监测数据确定报警级别，并根据报警级别做出相应的报警响应。

本实施例中，将无线数据采集单元设置在被监测的危险源附近，用于对危险源本身及周围环境进行实时监测，可以采集被监测的危险源及其周围环境的监测数据。采集到的监测数据通过无线方式远程传输到数据接收单元，并进一步传输到数据管理单元进行分析，从而确定该危险源所处的报警级别，并根据报警级别做出相应的报警响应，使现场值班人员可以根据报警级别进行相应的处理。

由于采集到的危险源及其周围环境的监测数据通过无线方式进行远程传输，从而数据接收单元和数据管理单元可以设置在远离危险源的区域，整个采集、传输、处理等过程均智能化完成，从而有效解决了现有监测方式带来的对人体危害大、监测周期长、存在疏漏、反应不及时、数据汇总效率低、采集精度易受到线缆长度影响等问题。

在上述实施例的基础上，无线数据采集单元包括采集传感器和无线模块，采集传感器通过无线模块与数据接收单元连接；其中，采集传感器为气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、流量传感器、压力传感器、光电传感器、红外传感器中的一种或几种。

本实施例中，无线数据采集单元实现危险源及其周围环境的现场监测，其中采集传感器可以被配置为包括一种或多种类型的传感器，能够对危险源及其周围环境的多种数据进行全面采集，并通过无线模块传输至数据接收单元，为后续确定报警级别提供了可靠的数据来源。

无线数据采集单元不仅包括采集传感器和无线模块，还包括电池模块，可以为采集传感器和无线模块供电。

在上述实施例的基础上，数据接收单元包括RF电路和至少一个数据处理电路，RF电路与各数据处理电路连接；其中，RF电路还用于与无线数据采集单元连接，各数据处理电路还用于与数据管理单元连接。

本实施例中，数据接收单元实现对监测数据的接收和处理。其中，RF电路采用了LORA无线扩频通信技术，使得其接收灵敏度可以达到-140dB，在有遮挡的区域可以达到5公里半径的接收范围，从而可以接收更远距离的监测数据，传输精度高。同时，RF电路及数据处理电路具有多个通道，可同时接收多个无线数据采集单元发送来的监测数据。

各数据处理电路处理RF电路接收的监测数据，并将初步处理后的监测数据通过SPI总线传输至数据管理单元进行进一步分析。同时，数据处理电路可以对各无线数据采集单元中的无线模块进行配置和指令控制，还可以对各无线数据采集单元中的无线模块、供电模块进行休眠、工作时间等的修改，从而无线数据采集单元可以实现低功耗供电而使其防爆设计趋于简单，还延长了其使用寿命而使无线数据采集单元能够长时间工作。

特别地，当数据接收单元在初次使用或通信出现问题时，可由与数据管理单元连接的RESET引脚进行复位。

在上述实施例的基础上，数据处理电路包括Semtech SX1301 SOC芯片。

本实施例中，数据处理电路包括Semtech SX1301 SOC芯片，以及一些外围电路。Semtech SX1301 SOC芯片为整个数据处理电路的核心，实现监测数据的处理以及对各无线数据采集单元进行配置和控制的功能。

其中，Semtech SX1301 SOC芯片具有负责实时RF功率自动增益控制、射频校准和无线收发切换等功能，还具有8路并发数据收发的功能，更加适用于对长距离、数量多的无线数据采集单元的配置和控制。

在上述实施例的基础上，数据管理单元包括CPU模块以及分别与CPU模块连接的触摸屏、喇叭、高分贝报警器和SSD硬盘，CPU模块还通过有线网络或者4G无线网络与外部的远端应急平台连接。

本实施例中，数据管理单元包括CPU模块，接收数据接收单元传输的监测数据。该CPU模块优选ARM9-4核CPU，是整个数据管理单元进行数据处理、统计、分析等过程的核心，并最终确定危险源所处的报警级别，且根据报警级别控制其他部件做出相应的报警响应。

CPU模块连接有触摸屏、喇叭和高分贝报警器，用于根据危险源所处的报警级别做出相应的报警响应。其中，将报警级别分为一级报警、二级报警和三级报警三种，一级报警用于警示有异常状况，但还处于可以控制的范围内，需要去查看并处理，二级报警用于警示有潜在危险，需要及时到现场去查看并处理，三级报警用于警示有极大危险要发生，需要立刻处理，并启动紧急预案。

具体地，当确定报警级别为一级报警时，在CPU模块的控制下，触摸屏弹出报警弹窗，显示报警的无线数据采集单元的名称、位置、超限的监测数据和对应的上下限值，同时喇叭发出间断3秒的报警音；当确定报警级别为二级报警时，在CPU模块的控制下，触摸屏弹出报警弹窗并闪烁，显示报警的无线数据采集单元的名称、位置、超限的监测数据和对应的上下限值，喇叭发出间断1秒的报警音，同时根据预存的电话号码和报警模板通过4G无线网络发出报警短信；当确定报警级别为三级报警时，在CPU模块的控制下，触摸屏弹出报警弹窗并闪烁，报警弹窗占据触摸屏的整个显示窗口，显示报警的无线数据采集单元的名称、位置、超限的监测数据和对应的上下限值，喇叭发出持续的报警音，高分贝报警器也发出持续的报警音，同时根据预存的电话号码和报警模板通过4G无线网络发出紧急报警短信，并通过有线网络向远端应急平台上传紧急报警数据。

CPU模块还连接有SSD硬盘，用于存储CPU模块接收的监测数据，并实时将监测数据以NET-SNMP协议格式通过有线网络或4G无线网络发送到外部的远端应急平台进行存储，同时SSD硬盘中存储的监测数据也要至少保留一个月。

此外，CPU模块还可以通过ADC处理电路、USART电路、485电路、光耦隔离输入检测电路等监测本地模拟传感器、变送器、开关量输入信号等，从而进一步对危险源的周边环境进行监测。当发生异常进行报警时，可以通过继电器输出电路提供开关信号进行控制，比如开启通风，门禁控制等。如果联网使用，远端应急平台也可以通过有线网络或4G无线网络进行相关控制和配置等，如可以对无线数据采集单元进行配置等。

需要说明的是，上述为本领域技术人员的常规技术手段，本领域技术人员可以根据实际情况进行相应的控制和配置等，因此详细的实施过程在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，CPU模块采用Freescale Cortex-A9 i.MX6Q平台处理器。

本实施例中，CPU模块采用Freescale Cortex-A9 i.MX6Q平台处理器，该平台处理器支持HDMI、VGA、LVDS、UART、USB、SATA、Micro SD CARD、Camera、3G、CAN Bus、G-Sensor、Wifi、BlueTooth、红外、RTC等众多丰富外围接口，支持多种功能模块的外围扩展，数据处理速度快，实用性较强。

在上述实施例的基础上，还包括供电单元，供电单元分别与数据接收单元和数据管理单元连接。

本实施例中，供电单元将外部的交流电转换成直流电，从而可为数据接收单元和数据管理单元供电。

本发明提供的一种危险源及环境监测报警系统，通过无线方式远程传输被监测的危险源及其周围环境的监测数据，并在本地进行数据存储和分析，使得采集到的危险源的相关数据超标时，能够及时综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应，为解决当前各种危险源的监测报警问题提供有力工具。

参照图2所示，本发明实施例提供一种环境监测报警方法，包括：

101、获取被监测的至少一个危险源及其周围环境的至少一个监测数据。

本步骤中，针对每一个被监测的危险源，均在其附近设置一个无线数据采集单元，可以采集该危险源及其周围环境的至少一个监测数据。这些监测数据包括多种不同的物理量，能够全面反映危险源及其周围环境的实际情况，从而为后续确定报警级别提供了可靠的数据来源。

102、根据监测数据及其对应的权重系数，以及上限值和下限值，确定危险源的综合监测数据以及对应的综合上限值和综合下限值。

本步骤中，对于每一个危险源的多种监测数据，先分别根据其物理量的性质确定与其对应的权重系数、上限值和下限值，然后进一步确定危险源的综合监测数据以及对应的综合上限值和综合下限值。

具体地，危险源的综合监测数据及其对应的综合上限值和综合下限值分别按照下式计算得出：

Mx＝M₁×β₁+M₂×β₂+...+M_n×β_n，

MxH＝M₁H×β₁+M₂H×β₂+...+M_nH×β_n，

MxL＝M₁L×β₁+M₂L×β₂+...+M_nL×β_n，

且MxL＜Mxn＜MxH；

其中，Mx为危险源X的综合监测数据，MxH和MxL分别为对应的综合上限值和综合下限值；

M₁～M_n分别为危险源X的n个监测数据，β₁～β_n分别为n个监测数据对应的权重系数，M₁H/M₁L～M_nH/M_nL分别为n个监测数据对应的上限值和下限值，且β₁+β₂+……+β_n＝1。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据经验以及大数据分析结果，并结合自身实际情况确定各个监测数据分别对应的权重系数的具体数值，在此不做具体限定，本发明实施例对权重系数的具体数值不做限定。

103、若综合监测数据处于综合上限值和综合下限值限定的范围内，且各监测数据均处于监测数据对应的上限值和下限值限定的范围内时，不做出报警响应；否则，确定报警级别并做出相应的报警响应。

本步骤中，若实际得到的综合监测数据处于综合上限值和综合下限值限定的范围内，且各监测数据均处于监测数据对应的上限值和下限值限定的范围内时，说明危险源的各监测数据均在正常范围内，不存在异常情况，不需要做出报警响应。否则，说明危险源的各监测数据有不在正常范围内的情况，即存在异常情况，需要确定报警级别并做出相应的报警响应。

具体地，本实施例中将报警级别分为一级报警、二级报警和三级报警。

其中，若综合监测数据不处于综合上限值和综合下限值限定的范围内或任意一个监测数据不处于监测数据对应的上限值和下限值限定的范围内时，或者，若|(MxN/Mx(N-1))×θ-1|≤0.25时，确定报警级别为一级报警；

若0.25＜|(MxN/Mx(N-1))×θ-1|≤0.5时，确定报警级别为二级报警；

若|(MxN/Mx(N-1))×θ-1|＞0.5时，确定报警级别为三级报警；

其中，MxN为本次采集的危险源X的综合监测数据，Mx(N-1)为上次采集的危险源X的综合监测数据，θ为修正系数。

本实施例中，所述的修正系数是根据某一危险源的历史报警记录得出的，该历史报警记录至少包括历史报警级别及相应报警次数，用于修正危险源出现的报警可能性。根据大量的历史报警数据统计分析得知，绝大多数的事故都是从小的事故逐步进行扩大，直至演变为重大事故。所以，小的事故进行累积，或者以前出过较大的事故，那么再次发生重大事故的概率就会增加，因此有必要通过修正系数来对危险源的报警级别进行调整，使其能够更加准确客观地反映危险源出现事故的严重程度。

优选地，当某一危险源没有历史报警记录时，确定修正系数为1；当某一危险源存在历史报警记录时，确定修正系数为1.25。这样，当存在历史报警记录时，可以将原本属于一级报警的情况提升为二级报警，也可以将原本属于二级报警的情况提升为三级报警。

需要说明的是，本领域技术人员可以根据经验以及大数据分析结果，并结合自身实际情况确定修正系数的具体数值，在此不做具体限定，本发明实施例对修正系数的具体数值不做限定。

当某一危险源进行报警，并且根据报警级别做出相应的报警响应后，解除该危险源的报警状态，但其报警级别及报警次数会作为历史报警记录存储下来，为下次确定报警级别提供辅助参考。

本发明提供的一种危险源及环境监测报警方法，能够通过采集到的危险源的相关数据，及时综合判断所处的报警级别并及时做出相应的报警响应，为解决当前各种危险源的监测报警问题提供有力工具。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种危险源及环境监测报警系统，其特征在于，包括：

至少一个无线数据采集单元，用于采集被监测危险源及其周围环境的监测数据；

数据接收单元，与所述无线数据采集单元连接，用于通过无线方式远程接收并处理所述监测数据，并对所述无线数据采集单元进行配置和控制；以及，

数据管理单元，与所述数据接收单元连接，用于通过分析所述监测数据确定报警级别，并根据所述报警级别做出相应的报警响应。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线数据采集单元包括采集传感器和无线模块，所述采集传感器通过所述无线模块与所述数据接收单元连接；其中，所述采集传感器为气体传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、流量传感器、压力传感器、光电传感器、红外传感器中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据接收单元包括RF电路和至少一个数据处理电路，所述RF电路与各所述数据处理电路连接；其中，所述RF电路还用于与所述无线数据采集单元连接，各所述数据处理电路还用于与所述数据管理单元连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述数据处理电路包括Semtech SX1301SOC芯片。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据管理单元包括CPU模块以及分别与所述CPU模块连接的触摸屏、喇叭、高分贝报警器和SSD硬盘，所述CPU模块还通过有线网络或者4G无线网络与外部的远端应急平台连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述CPU模块采用Freescale Cortex-A9i.MX6Q平台处理器。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的系统，还包括供电单元，所述供电单元分别与所述数据接收单元和所述数据管理单元连接。