基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統技術方案

本發明專利技術涉及無線監控領域，特別是一種基于ZigBee無線傳感網絡的人員安全防護系統。該系統包括n個傳感器節點，一個網關節點，探傷車間監控中心以及設置在其上事先編制的監控軟件，以及與之相連的探傷車間門禁系統、探傷作業操作臺和聲光報警裝置，n為正整數；其中，傳感器節點通過ZigBee無線通訊協議與網關節點建立連接，網關節點通過以太網接入探傷車間監控中心，探傷車間監控中心運行監控軟件，并根據監控軟件的數據處理結果對門禁系統、探傷操作臺及聲光報警裝置進行相應的控制；本發明專利技術通過設計探傷車間無線監控網絡，增強了探傷車間工作人員的輻射防護能力，提高了工作人員的安全性。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無線通信技術及環境監控技術，特別是基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統。
技術介紹
焊接工廠探傷車間作為需要經常使用放射源進行工件探傷的場所，輻射防護是非常重要的一環，獲取探傷車間輻射變化信息對于確保工作人員免受輻射傷害具有非常重要 的作用。此外，探傷車間由于需要頻繁使用放射源對工件進行探傷作業，其發生潛在核泄漏事故的概率非常高。一旦發生輻射源脫落或者卡源等核事故，放射源將會污染環境，并可能造成工作人員、公眾受到過量的照射，嚴重時會導致死亡。因此，在發生核泄漏事故后，應立即將探傷車間的輻射信息數據傳輸給監控指揮中心，以便及時采取核事故應急救援措施。當前的救援方式主要是在核輻射事故發生后，救援人員立即攜帶核應急監測終端趕赴現場進行數據采集，并將處理后的數據傳輸到監測指揮中心，以便監測指揮中心及時了解情況做出快速反應，以應對緊急情況，將損失減到最小。這個過程中有很大的延時，并且現場輻射信息數據的采集并不全面準確。因此，建立探傷車間實時全方位輻射監控系統非常必要。核事故具有突發性，危害性很大，必須事發時立即與監測指揮中心建立數據傳輸，傳輸不能出現嚴重錯誤，耽誤時間就會造成不可想象的后果。因此，現場環境信息數據的傳輸必須實時性好，準確性高，此外，現場環境的復雜性使得該數據傳輸還需要抗干擾能力強。傳統的監測數據傳輸是通過有線方式進行的，若在多點鋪設有線核環境監測數據采集終端，必將造成較大的人力財力支出，且不便于應急使用。Zigbee作為一種新型的短距離、低速率、低功耗無線傳感網絡技術，與有線數據傳輸相比，具有易于鋪設，成本低廉等特點。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了提高探傷車間工作人員的輻射防護安全，提供了基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統，該系統通過傳感器節點以及由傳感器節點構成的無線傳感網絡實現了對探傷車間環境參數的實時全方位采集，通過ZigBee無線通訊技術實現了監控系統布置的方便性，通過探傷車間監控中心的監控軟件對環境信息進行實時處理，進而控制探傷車間門禁系統、探傷作業操作臺和聲光報警裝置進行相應的動作，增強了對探傷車間工作人員的輻射防護。基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于包括安裝設置于操作間的探傷車間監控中心、設置于曝光間的網關節點和η個傳感器節點，所述η個傳感器節點按照ZigBee協議組成無線傳輸網絡，與網關節點建立連接；所述網關節點通過以太網接入探傷車間監控中心；其中，η為正整數；所述監控中心采用監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程的多線程技術，監控中心開始運行后，首先進行系統參數初始化，并創建數據接收子線程和設備控制子線程，在監控中心的運行過程中，監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程進行數據交換，實現監控中心的功能。所述監控界面主線程包括如下工作步驟 1)讀取各傳感器節點相關狀態參數，并進行實時界面顯示； 2)對各傳感器節點相關狀態進行判定，更新相應的警告標志位； 3)檢查監控界面是否有重新設置傳感器節點采樣周期或閾值的操作，若存在，則跳至步驟4)，否則，跳至步驟I)；· 4)將新設定的采樣周期或閾值通過以太網發送給網關節點，跳至步驟I)。 所述數據接收子線程包括如下步驟 1)監聽以太網口； 2)若以太網口收到數據，跳至步驟3)，否則跳至步驟I)； 3)將接收到的數據轉換成系統內部數據格式，對相應的傳感器節點狀態參數進行更新； 4)將相應的傳感器節點狀態參數存入數據庫，跳至步驟I)。所述設備控制子線程包括如下步驟 O讀取各傳感器節點相關警告標志位； 2)根據各傳感器節點相關警告標志位判斷是否有節點狀態超出閾值，若有，則跳至步驟3)，否則跳至步驟I)； 3)進行聲光報警； 4)根據警告標志位向門禁系統及探傷作業操作臺發送相應的控制指令，跳至步驟I)。所述傳感器節點包括控制器、ZigBee無線通訊模塊、輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、LED燈、蜂鳴器、電池、外接電源及電源管理模塊；其中，電池、外接電源分別與電源管理模塊的輸入端相連，電源管理模塊的輸出端分別與控制器、ZigBee無線通訊模塊、輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器相連，控制器分別與ZigBee無線通訊模塊、輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器雙向連接，控制器的輸出端連接輻射探測模塊、LED燈、蜂鳴器；所述控制器與輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器通過傳感器接口雙相連接；所述控制器的輸出端通過控制接口與輻射探測模塊、LED燈、蜂鳴器相連，控制接口與控制器之間雙相連接。所述輻射探測模塊采用的是輻射強度測量傳感器。所述傳感器節點的每個傳感器工作流程，包括以下步驟 O傳感器節點上電初始化； 2)搜索已存在的ZigBee網絡，并嘗試加入該網絡； 3)若加入網絡成功，則跳至步驟4)，否則跳至步驟2)； 4)監聽加入的ZigBee網絡； 5)判斷是否收到網關節點信息，若收到，則跳至步驟6)，否則，跳至步驟4)； 6)向網關節點發送應答消息；7)解析接收到的來自網關節點的指令，判斷是否需要更新本節點的采樣周期或閾值，若需要，則跳至8)，否則跳至步驟9)； 8)更新步驟7)所述網關節點的采樣周期或閾值； 9)按照采樣周期采集步驟7)所述網關節點附近的環境信息； 10)判斷采集到的環境信息是否超出閾值，若超出閾值，則跳至步驟11)，否則跳至步驟 12)； 11)聲光報警； 12)將采集到的環境信息進行打包，并無線發送給網關節點，跳至步驟9)。所述網關節點包括控制器、ZigBee無線通訊模塊、網卡芯片、LED燈、蜂鳴器、電池、外接電源及電源管理模塊；其中，電池、外接電源分別與電源管理模塊的輸入端相連，電·源管理模塊的輸出端分別與控制器、ZigBee無線通訊模塊、網卡芯片相連，控制器分別與ZigBee無線通訊模塊、網卡芯片雙向連接,控制器的輸出端連接LED燈和蜂鳴器；所述控制器的輸出端通過控制接口連接LED燈和蜂鳴器，控制接口與控制器之間雙相連接；所述探傷車間監控中心還連接有門禁控制系統、探傷作業操作臺和聲光報警裝置。所述控制器的ZigBee無線通訊模塊和網關節點的ZigBee無線通訊模塊采用相同的無線射頻芯片。所述網關節點的工作流程包括以下步驟 O網關節點上電初始化，并通過以太網口與監控中心建立連接； 2)建立ZigBee網絡； 3)若ZigBee網絡建立成功則跳至步驟4)，否則跳至步驟2)； 4)監聽網絡和外部設備； 5)若收到消息跳至步驟6)，否則跳至步驟4)； 6)若收到的信息來自以太網，跳至步驟7)，否則跳至步驟11)； 7)解析來自以太網的信息； 8)根據解析結果給傳感器節點發送信息； 9)等待傳感器節點的回應； 10)若收到來自傳感器節點的回應，跳至步驟4)，否則跳至步驟9)； 11)判斷接收到的的信息是否來自傳感器節點，若是則跳至步驟12)，否則跳至步驟4)； 12)判斷發送信息的傳感器節點是否已入網，若已入網，則跳至步驟13)，否貝U跳至步驟17)； 13)對接收到的傳感器節點信息進行解析； 14)判斷接收到的傳感器節點數據是否超本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于：包括安裝設置于操作間的探傷車間監控中心、設置于曝光間的網關節點和傳感器節點，傳感器節點與網關節點通過ZigBee網絡協議建立連接，所述網關節點通過以太網接入探傷車間監控中心；所述監控中心采用監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程的多線程技術，監控中心開始運行后，首先進行系統參數初始化，并創建數據接收子線程和設備控制子線程，在監控中心的運行過程中，監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程進行數據交換，實現監控中心的功能。

【技術特征摘要】
1.基于ZigBee的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于包括安裝設置于操作間的探傷車間監控中心、設置于曝光間的網關節點和傳感器節點，傳感器節點與網關節點通過ZigBee網絡協議建立連接，所述網關節點通過以太網接入探傷車間監控中心；所述監控中心采用監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程的多線程技術，監控中心開始運行后，首先進行系統參數初始化，并創建數據接收子線程和設備控制子線程，在監控中心的運行過程中，監控界面主線程與數據接收子線程、設備控制子線程進行數據交換，實現監控中心的功能。2.根據權利要求I所述的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于所述傳感器節點設置有η個，η個傳感器節點按照ZigBee協議組成無線傳輸網絡，其中，η為正整數。3.根據權利要求I或2所述的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于所述監控界面主線程包括如下工作步驟 讀取各傳感器節點相關狀態參數，并進行實時界面顯示； 對各傳感器節點相關狀態進行判定，更新相應的警告標志位； 檢查監控界面是否有重新設置傳感器節點采樣周期或閾值的操作，若存在，則跳至步驟4)，否則，跳至步驟I)； 將新設定的采樣周期或閾值通過以太網發送給網關節點，跳至步驟I)。4.根據權利要求I或2所述的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于所述數據接收子線程包括如下步驟 監聽以太網口； 若以太網口收到數據，跳至步驟3)，否則跳至步驟I)； 將接收到的數據轉換成系統內部數據格式，對相應的傳感器節點狀態參數進行更新； 將相應的傳感器節點狀態參數存入數據庫，跳至步驟I)。5.根據權利要求I或2所述的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于所述設備控制子線程包括如下步驟 讀取各傳感器節點相關警告標志位； 根據各傳感器節點相關警告標志位判斷是否有節點狀態超出閾值，若有，則跳至步驟3)，否則跳至步驟I); 進行聲光報警； 根據警告標志位向門禁系統及探傷作業操作臺發送相應的控制指令，跳至步驟I)。6.根據權利要求I或2所述的探傷車間人員安全防護系統，其特征在于所述傳感器節點包括控制器、ZigBee無線通訊模塊、輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器、LED燈、蜂鳴器、電池、外接電源及電源管理模塊；其中，電池、外接電源分別與電源管理模塊的輸入端相連，電源管理模塊的輸出端分別與控制器、ZigBee無線通訊模塊、福射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器相連，控制器分別與ZigBee無線通訊模塊、輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器雙向連接，控制器的輸出端連接輻射探測模塊、LED燈、蜂鳴器；所述控制器與輻射探測模塊、人體感應模塊、煙霧傳感器、溫濕度傳感器通過傳感器接口雙相連接；所述控制器的輸出端通過控制接口與輻射探測模塊、LED燈、蜂鳴器相連，控制接口與控制器之間雙相連接；所述輻射探測模塊采用的是輻射強度測量傳感器。7.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐立強，凌樂，桂仲成，金之鉑，賀驥，張帆，陳博翁，
申請(專利權)人：中國東方電氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：