Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XXVII Международной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике» (Россия, г. Новосибирск, 30 октября 2013 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Безопасность жизнедеятельности человека, промышленная безопасность, охрана труда и экология

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции, Сборник статей конференции часть II

Библиографическое описание:
Сергушев А.Г. РАЗРАБОТКА МОТОВ СЕНСОРНОЙ СЕТИ ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЗАГАЗОВАННОСТИ ЗДАНИЙ // Технические науки - от теории к практике: сб. ст. по матер. XXVII междунар. науч.-практ. конф. № 10(23). Часть II. – Новосибирск: СибАК, 2013.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов
Статья опубликована в рамках:

 

Выходные данные сборника:

 

 

РАЗРАБОТКА  МОТОВ  СЕНСОРНОЙ  СЕТИ  ДЛЯ  СИСТЕМЫ  КОНТРОЛЯ  ЗАГАЗОВАННОСТИ  ЗДАНИЙ

Сергушев  Алексей  Геннадьевич

канд.  техн.  наук,  ведущий  инженер-программист  отдела  систем  безопасности  ОАО  «Авангард»,  г.  Санкт-Петербург

E-mail: 

 

DEVELOPMENT  OF  SPENDTHRIFTS  OF  THE  TOUCH  NETWORK  FOR  THE  MONITORING  SYSTEM  OF  THE  GAS  CONTAMINATION  BUILDINGS

Alexey  Sergushev

candidate  of  Science,  Leading  Engineer  Programmer  Systems  of  Safety  department  JSC  «Avangard»,  St.-Petersburg

 

АННОТАЦИЯ

Представлены  подходы  к  построению  кластеров  сенсорной  сети  для  системы  мониторинга  загазованности  зданий  на  базе  сетевой  технологии  ZigBee.  Рассматривается  идеология  и  архитектура  сенсоров  системы  мониторинга  загазованности  и  кластеров  сенсорной  сети  на  их  основе  для  построения  сети  ZigBee.

ABSTRACT

Approaches  to  creation  of  clusters  of  a  touch  network  for  system  of  monitoring  of  a  gas  contamination  of  buildings  on  the  basis  of  the  network  ZigBee  technology  are  presented.  The  ideology  and  architecture  of  sensors  of  system  of  monitoring  of  a  gas  contamination  and  clusters  of  a  touch  network  on  their  basis  for  creation  of  the  ZigBee  network  is  considered.

 

Ключевые  слова:  беспроводные  сенсорные  сети,  персональные  беспроводные  сети.

Keywords:  wireless  sensor  network,  wireless  personal  area  network.

 

Базовым  элементом  беспроводной  сенсорной  сети  для  системы  мониторинга  загазованности  зданий  являются  кластеры,  представляющие  собой  группы  газосигнализаторов,  объединенные  проводными  линиями  связи  по  интерфейсу  RS-485  на  базе  блока  контроля  (БК)  (рис.  1).

 

Рисунок  1.  Кластер  беспроводной  сенсорной  сети  системы  мониторинга  загазованности  зданий,  состоящий  из  группы  газосигнализаторов  и  исполнительных  устройств,  объединенных  проводными  линиями  связи  по  интерфейсу  RS-485  на  базе  блока  контроля  (БК)

 

Блок  контроля  оснащен  встроенным  буквенно-цифровым  дисплеем,  клавиатурой  и  30  светодиодами  (рис.  2).  Светодиодное  панно  «Состояние  датчиков»  показывает  состояние  устройств,  подключенных  к  блоку  контроля.  Клавиатура  и  буквенно-цифровой  дисплей  позволяют  оператору  управлять  работой  системы  локально.

 

Рисунок  2.  Блок  контроля  кластера  беспроводной  сенсорной  сети  системы  со  встроенным  буквенно-цифровым  дисплеем,  клавиатурой  и  30  светодиодами

 

Блок  реле  (рис.  3)  предназначен  для  включения  или  выключения  различных  исполнительных  устройств  по  командам  от  блока  контроля.  Блок  реле  может  быть  локальный  или  глобальный.  Локальный  блок  реле  включается  в  линию  связи  нижнего  уровня  вместо  датчика.  Глобальный  блок  реле  включается  в  линию  связи  верхнего  уровня  и  требует  подключения  дополнительного  блока  питания.

 

Рисунок  3.  Блок  реле  кластера  беспроводной  сенсорной  сети  системы

 

В  качестве  датчиков  используются  газосигнализаторы  ИГС-98  (рис.  4),  АВУС-ДГ-01  (рис.  5),  АВУС-ДТ  (рис.  6),  обеспечивающие  обмен  информацией  по  интерфейсу  RS-485  в  соответствии  с  протоколом  АВУС-СКЗ  или  MODBUS.  Контролируемые  газы  представлены  в  табл.

 

10_01

Рисунок  4.  Газовый  датчик  ИГС-98

 

10_03

Рисунок  5.  Газовый  датчик  АВУС-ДГ-01

 

Рисунок  6.  Газовый  датчик  АВУС-ДТ

 

Построение  системы  мониторинга  загазованности  на  базе  технологии  беспроводных  сенсорных  сетей  ZigBee,  в  целом,  позволяет  обеспечить  следующие  преимущества  системы  [1]:

1.  гибкость  конфигурации  при  установке  системы;

2.  снижение  трудозатрат  на  монтаж,  пусконаладку  и  сопровождение;

3.  простота  наращивания  системы;

4.  высокая  отказоустойчивость.

Однако  построение  беспроводной  сенсорной  сети  для  системы  мониторинга  загазованности  имеет  некоторые  принципиальные  особенности.  Интервал  опроса  газового  датчика  в  системе  контроля  загазованности  может  быть  менее  100  мс  при  том,  что  время  реакции  на  превышение  допустимой  концентрации  газа  в  системе  должно  быть  не  более  двух  периодов  опроса  газового  датчика.  При  столь  жестких  требованиях  к  временным  параметрам  прямое  включение  в  систему  газовых  датчиков  по  беспроводному  каналу  крайне  затруднительно.  Дело  в  том,  что  беспроводная  сеть,  построенная  на  автономных  батареях,  не  может  поддерживать  столь  малые  интервалы  опроса  отдельных  газовых  датчиков  при  условии  обеспечения  допустимого  времени  автономной  работы.  Исходя  из  этого  применение  технологи  ZigBee  для  системы  мониторинга  загазованности  возможно  на  уровне  подключения  кластера  выделенного  локального  сегмента  проводной  сети  газовых  датчиков.

Таблица  1.

Газы,  контролируемые  системой


Контролируемое  вещество


Диапазон  измерения


Аммиак


NH3


0…300  мг/м3


Водород


H2


0…3,7(2)  %  об.


Диоксид  азота


NO2


0…30  мг/м3


Диоксид  серы


SO2


0…300  мг/м3


Диоксид  углерода


СО2


0…5  %  об.


0…99  %  об.


Кислород


O2


0…30  %  об.


0…99  %  об.


Метан


CH4


0…3,7(2)  %  об.


Пары  углеводородов


CxHy


0…2  %  об.


Пропан


C3H8


0…2  %  об.


Сероводород


H2S


0…30  мг/м3


Угарный  газ


CO


0…300  мг/м3


Формальдегид


H2CO


0…8  мг/м3


Хлор


Cl2


0…30  мг/м3


Хлористый  водород


HCl


0…30  мг/м3


Этанол


C2H5OH


0…3.7(2)  %  об.


0…30  г/м3


0…2,5  г/м3


Метанол


CH3OH


0…30  мг/м3

 

Для  решения  этой  задачи  может  быть  использовано  устройство  преобразования  и  передачи  информации  (УППИ),  представляющее  собой  оконечный  терминал  беспроводной  сенсорной  сети  ZigBee  (рис.  7).

 

Рисунок  7.  Устройство  преобразования  и  передачи  информации  (УППИ)  в  качестве  оконечного  терминала  кластера  беспроводной  сенсорной  сети  на  основе  сетевой  технологии  ZigBee  для  системы  мониторинга  загазованности

 

Для  организации  беспроводной  сети  в  состав  оконечного  терминала  беспроводной  сенсорной  сети  на  основе  протокола  ZigBee  включены  маломощные  радиочастотные  приемопередатчики  стандарта  IEEE  802.15.4  не  лицензируемого  диапазона  2,4  ГГц.  Дальность  связи  между  соседними  терминалами  определяется  условиями  распространения  сигналов  и  может  достигать  500  м.  Благодаря  такому  решению  достигается  более  высокая  степень  надежности  по  сравнению  с  полностью  проводной  системой  передачи  данных  от  газовых  датчиков  и  существенно  снижается  стоимость  прокладки  кабельных  линий  связи  в  рамках  промышленного  объекта,  в  целом.

 

Список  литературы:

1.Миняков  О.Л.,  Михайлов  А.Н.  ОАО  «Авангард»  —  инновационные  решения  в  области  газовой  безопасности.  Сфера  Нефтегаз,  —  2011,  —  №  4,  —  С.  96—99.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий