基于DSP和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的?；穼?shí)時(shí)監測系統

　　隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，易燃、易爆、有毒氣體及液體的種類(lèi)和應用范圍都得到了增加。在化工、石油、染料以及其他行業(yè)中就有許多有害物質(zhì)，如液化石油氣、氨、氯、硫化氫、二氧化硫及酒精等，如果在生產(chǎn)或運輸過(guò)程中由于操作失誤或其他原因，致使這些危險性物質(zhì)泄漏出來(lái)，由于氣體本身存在的擴散性，發(fā)生泄漏后，在外部風(fēng)力和內部濃度梯度的作用下，氣體會(huì )沿地表擴散，在事故現場(chǎng)形成燃燒爆炸或毒害危險區。為了增強運輸安全性，同內外對危險化學(xué)品運輸車(chē)輛實(shí)行監管，主要針對車(chē)輛行駛狀態(tài)的監測。在圈外也有針對危險化學(xué)品運輸的基于GIS平臺的危險性評估研究，以此作為運輸路徑的選擇依據。目前，國內中集集團應用的基于MEMS傳感器的集裝箱監測系統很好地監測了運輸過(guò)程中氣體濃度和溫濕度、罐內危險化學(xué)品的壓力和液位、罐體的空間姿態(tài)和加速度以及閥件腔腔體的開(kāi)合狀態(tài)等信息。為了進(jìn)一步提高氣體濃度監測的可靠性，設計采用雙傳感器相互監測，以防因單傳感器失靈造成的誤報警，并且設計注重數據處理融合精度，從而加強報警準確性。因此設計首先確定了安裝位置，然后結合DSP和無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，增強數據處理能力以及傳輸的及時(shí)性，對泄漏情況全面及時(shí)監測。

　　2 實(shí)驗測點(diǎn)分布概況

　　根據危險化學(xué)品常壓鐵路罐車(chē)罐體常見(jiàn)缺陷調查、常見(jiàn)泄漏事故調查以及有害氣體運輸過(guò)程中泄漏擴散的分析可得知：?；沸孤┒喟l(fā)原因主要有罐體焊縫撕裂、罐內內加強圈老化、罐體酸堿腐蝕造成的罐體漏洞等，并且在泄漏監測范圍內，泄漏擴散多以大于環(huán)境空氣密度的重氣擴散為主。由此可見(jiàn)，對于安裝點(diǎn)的位置的確定要既實(shí)現全方位監測目的，又能對易發(fā)生泄漏點(diǎn)如罐體焊縫、閥門(mén)進(jìn)行重點(diǎn)監測，并且需要考慮到氣體密度、風(fēng)向等因素。在列車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，由于風(fēng)力作用，泄露氣體會(huì )隨風(fēng)向方向擴散。又由于多數危險氣體密度大于空氣，即所謂的重氣，擴散時(shí)，會(huì )有向。

　　地表擴散的趨勢，因此可見(jiàn)圖1安裝點(diǎn)位置都位于罐尾下風(fēng)處，并且在易泄漏點(diǎn)（罐體兩側焊縫和罐頂安全閥）下方，3個(gè)安裝點(diǎn)可以全面監測整個(gè)罐體的泄漏情況。

圖1 實(shí)驗測點(diǎn)分布示意圖

　　3 系統總體設計

　　基于DSP的危險氣體泄漏監測報警系統由從機與主機構成，如圖2所示。從機以TI公司的DSP芯片TMS320F2812為核心，可完成對1個(gè)監測報警點(diǎn)的兩路氣體濃度采集、一路環(huán)境溫度數據采集、采集后的數據處理、控制執行結構、與主機通信等功能，自身構成一個(gè)閉環(huán)測控系統，實(shí)現對所在安裝點(diǎn)區域的監測。主機由PIC微處理芯片、液晶顯示、聲光報警、通信模塊組成的二次儀表機實(shí)現，主要負責與從機的數據通信、聲光報警、濃度顯示功能，以便操作人員對現場(chǎng)進(jìn)行分析，根據分析結果采取有效措施，以防止可燃氣體的泄漏，杜絕事故隱患。

圖2 監測系統總體結構框圖

　　4 硬件結構框圖

　　為快速準確地檢測出周?chē)鷼怏w中酒精氣體的含量，并且在達到危險濃度時(shí)發(fā)m聲光報警，系統由6個(gè)方面組成：

　?。?）可燃氣體傳感器，可以通過(guò)可燃氣體傳感器感知周?chē)諝庵锌扇細怏w的濃度值，并將其轉換為電信號使電路能夠識別；

　?。?）溫度傳感器，可燃氣體傳感器受其工作環(huán)境中的溫度的影響比較大，故需要測得周?chē)h(huán)境中的溫度，進(jìn)而對氣體傳感器測得的數據進(jìn)行補償；

　?。?）供電電源保障系統；

　?。?）計算顯示單元；

　?。?）聲光報警單元；

　?。?）友好的人機交互界面及通信接口。

　　泄漏監測系統硬件結構圖如圖3所示。

圖3 泄漏監測系統硬件結構圖