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  • 基于無線技術氣體報警空氣系統的設計方案-解決方案-河北澤宏科技股份有限公司
    河北澤宏科技股份有限公司
    專業從事氣體檢測、分析系統研發、生產、銷售于一體的高新技術企業

    基于無線技術氣體報警空氣系統的設計方案

    1.前言
    現今社會無線技術蓬勃發展,如ZigBee技術,GPRS/3G/4G無線通訊技術,WiFi技術等遍布人們的生活和生產活動,工業氣體報警探測器系統無線化已成為工業安全生產中的發展趨勢;基于無線技術的單點式氣體探測器的設計將極大地降低施工難度及材料成本;本文將介紹和分析ZigBee技術在單點氣體探測器的產品設計及系統集成組網傳輸設計的具體應用及實施方案;
    本方案是根據需求材料說明和相關的國家標準和相關的行業標準而制定的,由于本公司不具備該項目部分領域的相關設計資質,故本方案部分內容僅限于為有關的設計單位提供參考,而不具備實施的權威性。
    2.方案設計
    本方案設計主要包括3個部分的設計內容,即基于ZigBee無線技術的單點式氣體探測器產品設計方案,澤宏?;窔怏w現場監控系統(軟件系統)設計及修改方案,系統組網實現與集成(系統設備集成)方案設計;
    3.1系統構成及拓撲圖


    如上圖,整個系統無線傳輸組網通訊使用ZigBee星型拓撲網絡結構方式實現,星型拓撲網絡結構由一個叫做PAN主協調器的中央控制器和多個從設備組成,主協調器為全功能設備(FFD),從設備既可為全功能設備(FFD)也可為縮簡功能設備(RFD),每個氣體探測器均為基于ZigBee無線的單點式氣體探測器;
    遠程上位機端運行由我公司自行設計的澤宏?;窔怏w現場監控系統V2.0,用來對現場無線探測器進行數據采集及圖形及列表顯示;
    3.2產品設計方案
    產品設計即單點式無線氣體探測器產品設計;
    3.2.1產品設計實施
    單點式ZigBee氣體探測器產品設計采用我公司已投產的HBS03型氣體探測器為基礎,在該型氣體探測器基礎上添加2個主要模塊,即ZigBee無線上網模塊和電源模塊;產品的功能及性能設計將嚴格按照GB12358-2006《作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求》實施,產品的外殼及防護將嚴格按照GB3836.1-2010《爆炸性環境 第1部分:設備通用要求》GB3836.2-2010《爆炸性環境 第2部分:由隔爆外殼“d”保護的設備》及GB4208-2008《外殼防護等級(IP代碼)》等國標要求實施;
    產品設計的原理框圖如下:


    ZigBee模塊使用深圳中鼎泰克提供的DRF2659C型ZigBee模塊,并采用該公司該型模塊配套使用的天線;
    備電模塊電源方面提供主備選兩種方案,主選方案使用福建閩華電源股份有限公司提供的BT-12M1.3AT型鉛酸閥控蓄電池,備選方案則使用福建閩華電源股份有限公司提供的MS-7.5-12B型鉛酸閥控蓄電池;我公司生產的HBS03型氣體探測器平均功耗為1~2mA,故主選方案電池殼提供2個月的連續工作時間,備選方案可提供12個月的連續工作時間;電源模塊外殼采用我公司設計的防爆電源外殼;
    3.3 軟件設計方案實施
    軟件設計方案主要是從我公司設計的澤宏?;窔怏w現場監控系統的基礎之上進行通訊接口部分程序修改而實現;
    軟件主要功能設計如下:
    在線監測:實現平面圖形顯示,在線列表顯示及實時曲線圖顯示等多種在線監測顯示模式;
    設備搜索:通過以太網接口實現對所有區域內單點式無線GPRS氣體探測器進行搜索;
    設備管理:可管理多達100個現場氣體探測器設備,可實現設備的添加,修改,刪除等管理功能;
    數據分析:實現可記錄百萬條報警記錄和數據記錄的處理和分析,并可生成歷史趨勢圖標供相關人員查看和分析,亦可將系統內所有記錄數據進行Excel表格數據導出;
    軟件平臺主界面設計畫面:



    3.4系統集成設計方案
    系統集成設備可分3類設備,第一為現場檢測設備即基于GPRS無線技術的單點氣體探測器;第二為聯網設備,即GPRS基站(由運營商提供租賃服務實現)以及主GPSR模塊及串口設備;第三類設備為監控主機,即上位機軟件系統及監控平臺工控機;
    3.總結
    以上即為基于ZigBee技術的單點式氣體探測器及上傳組網傳輸設計方案概要的內容,該方案的主要難點主要有以下兩點:
    第一,采用鉛酸蓄電池供電,需要定期更換蓄電池,這就為維護人員增加了額外的工作量,且更換下的蓄電池需要進行統一快速的充電以備后續使用,需要設計一套快速批量充電的工具(該工具的設計未在本次方案規劃中);
    第二,采用ZigBee無線信號也需要考慮探測器組網與距離所產生的信號質量問題;
    該方案的主要優勢:
    第一, 施工簡單方便,無需進行復雜的布線工作;
    第二, 工程安裝費用大幅降低,節省成本;
    第三, 故障排查便利,尤其克服了有線總線通訊中相互影響以及總線結構帶來的通訊問題,當出現通訊異常時能更好地排查及定位故障源。


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