专利名称：一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及易燃易爆生产区域中的监控技术领域，特别是涉及一种适合石化工业园区环境的用于爆炸点定位的声阵传感网系统。
背景技术：
目前，国内外许多石化企业的工业园区中，易燃易爆等生产区域都缺乏一定的安全智能监控措施，当该区域中某处由于雷击或操作失误等意外原因引发爆炸时应急响应中心不能及时发现并补救，以致引起周边更严重的连锁爆炸，造成更严重的经济损失和人员伤亡。由于爆炸发生的可能原因有很多，比如设备温度过高、雷击、火花等都有可能引起爆炸，而事故的第一起爆点没有及时被发现，给后期事故原因的排查带来了很大的难度。为了提高石化企业的生产安全性，石化工业园区必须需要建立一套完善的面向爆炸点快速检测和定位的指挥系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统，可以对爆炸点快速检测地定位。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统，包括至少两个声阵传感器节点，所述的声阵传感器节点安放在可能爆炸的容器附近，并组成自组织多跳网络；所述的声阵传感器节点用于获取爆炸点的方位角信息，并将方位角信息发送至监控终端；所述的监控终端根据收到的各个声阵传感器节点数据融合得到爆炸点位置信息。所述的所有声阵传感器节点是对等的。所述的声阵传感器节点包括声阵传感器模块、控制模块、采集模块、处理模块和射频模块；所述的声阵传感器模块用于对声阵列数据和声音信号进行前端处理；所述的控制模块用于控制所述的声阵传感器模块、采集模块、处理模块和射频模块；所述的采集模块用于采集声阵列数据；所述的处理模块用于对采集到的声阵列数据进行处理，得到爆炸点的方位角信息；所述的射频模块用于与其他的声阵传感器节点进行相互通信，实现数据传输和网络形成。所述的声阵传感器节点还包括与控制模块相连的定位同步模块；所述的定位同步模块用于获取声阵传感器节点的自身位置信息，并提供授时同步功能。所述的声阵传感器节点还包括与声阵传感器模块、控制模块、采集模块、处理模块、射频模块和定位同步模块相连的电源模块；所述的电源模块用于向声阵传感器节点中的各个模块提供电源并进行管理。所述的声阵传感器节点还包括存储模块；所述的存储模块分别与所述的电源模块和控制模块相连，用于存储爆炸点的方位角信息。
所述的电源模块包括与电池相连的太阳能电池板。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明通过声阵传感器节点可以对爆炸点快速检测，并将判断结果传送到远程监控终端，第一时间发出预警信息，避免造成更大经济损失或为日后事故原因调查提供依据。本发明还通过在声阵传感器节点中加入定位同步模块，从而能够准确地对爆炸发生位置进行有效判断。声阵传感器节点中还加入电源模块，电源模块中还包括有太阳能电池板，在电池电量不足时太阳能电池板可为电池进行充电。声阵传感器节点中还包括存储模块，在网络阻塞或无线链路遭到破坏时，能够实现数据本地保存，以便在网络通畅时传送数据或离线处理数据。
图1是本发明的基本布设图；图2是本发明中声阵传感器节点的系统框图；图3是本发明爆炸点快速检测定位流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统，如图1所示，包括至少两个声阵传感器节点1，所述的声阵传感器节点1安放在可能爆炸的容器2附近，如安放位置在声阵传感器节点可探测范围内同时与容器保持一定距离，如此可避免爆炸毁坏声阵传感器节点，并组成自组织多跳网络。所述的声阵传感器节点1用于获取爆炸点的方位角信息，并将方位角信息发送至监控终端3。所述的监控终端3根据收到的各个声阵传感器节点1数据融合得到爆炸点位置信息。如图1，声阵传感器节点1布设于大型爆炸容器2 周围，声阵传感器节点1与监控终端3是通过无线链路通信。所有声阵传感器节点1是对等的，这样可以在某些节点遭遇阻塞时，整个检测网络仍能正常工作。其中，声阵传感器节点1采用五元声阵列，采集得到的是一个多元阵列提供的声音数据，其数据是同一时刻或各元数据间隔是已知的。声阵传感器节点1的无线工作频率为433MHz，无线最大发送速率为2561ibpS，发送功率为20dBm，在离地面1米高度处，通视点对点最大通信距离为600米。 在发生爆炸时，声阵传感器节点得到爆炸点的方位角信息，经过无线传输到达监控终端。在监控终端根据多个节点数据融合得到爆炸点的位置信息。如图2所示，所述的声阵传感器节点包括声阵传感器模块、控制模块、采集模块、 处理模块和射频模块。所述的声阵传感器模块用于对声阵列数据和声音信号进行前端处理，即将声阵列数据和声音信号通过模拟滤波器进行滤波，以得到符合声信号采集需求。控制模块是整个声阵传感器节点的核心，用于控制所述的声阵传感器模块、采集模块、处理模块和射频模块，即负责实现节点网络功能和节点系统控制，该控制模块可由16位或32位微控制器MCU组成。采集模块用于采集声阵列数据，其要求实现阵列数据同步采集，通常采用多通道模数转换器和可编程逻辑器件FPGA实现。处理模块用于对采集到的声阵列数据进行处理，得到爆炸点的方位角信息，由于其需要较强的数据处理能力，通常采用专业的数字信号处理芯片DSP实现。射频模块是与其他节点相互通信的唯一接口，用于与其他的声阵传感器节点进行相互通信，实现数据传输和网络形成，该模块由窄带射频芯片以及外围电路组成。声阵传感器模块中加入定位同步模块，定位同步模块用于获取声阵传感器节点的自身位置信息，并提供授时同步功能，如可采用带授时功能的GPS定位模块或北斗定位模块提供声阵传感器节点的经纬度信息，以便提供爆炸点的位置信息。声阵传感器节点还包括与声阵传感器模块、控制模块、采集模块、处理模块、射频模块和定位同步模块相连的电源模块，该电源模块可根据不同模块需求，分别提供不同的供电电压，电源模块中还设有与电池相连的太阳能电池板，当电池电量小于预先设定的阈值时，太阳能电池板为电池进行充电。声阵传感器节点还包括存储模块，存储模块分别与电源模块和控制模块相连，用于存储爆炸点的方位角信息，在网络阻塞或无线链路遭到破坏时，能够实现数据本地保存，以便在网络通畅时传送数据或离线处理数据。图3是本发明爆炸点快速检测定位流程图。(a).声阵传感器节点启动。(b).获取位置信息(如GPS信息)，加入网络，同步节点时间，并保存到监控终端的路由信息，处理模块进入休眠状态。(c).声阵传感器节点从采集模块得到声阵列数据，判断是否有爆炸发生。(d).如果有爆炸发生则(e)，否则返回(C)。(e).激活处理模块，处理模块从采集模块声阵列数据，处理数据得到方位角信息， 并将结果传送到控制模块。(f).声阵传感器节点将判断结果通过多跳网络传送到监控终端，以便监控终端根据多个节点的信息得到爆炸具体位置，返回(C)。不难发现，本发明通过声阵传感器节点可以对爆炸点快速检测，并将判断结果传送到远程监控终端，第一时间发出预警信息，避免造成更大经济损失或为日后事故原因调查提供依据。本发明还通过在声阵传感器节点中加入定位同步模块，从而能够准确地对爆炸发生位置进行有效判断。声阵传感器节点中还加入电源模块，电源模块中还包括有太阳能电池板，在电池电量不足时太阳能电池板可为电池进行充电。声阵传感器节点中还包括存储模块，在网络阻塞或无线链路遭到破坏时，能够实现数据本地保存，以便在网络通畅时传送数据或离线处理数据。
权利要求
1.一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统，包括至少两个声阵传感器节点(1)，其特征在于，所述的声阵传感器节点(1)安放在可能爆炸的容器(2)附近，并组成自组织多跳网络；所述的声阵传感器节点(1)用于获取爆炸点的方位角信息，并将方位角信息发送至监控终端(3)；所述的监控终端C3)根据收到的各个声阵传感器节点(1)数据融合得到爆炸点位置信息。
2.根据权利要求1所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的所有声阵传感器节点(1)是对等的。
3.根据权利要求1或2所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的声阵传感器节点(1)包括声阵传感器模块、控制模块、采集模块、处理模块和射频模块；所述的声阵传感器模块用于对声阵列数据和声音信号进行前端处理；所述的控制模块用于控制所述的声阵传感器模块、采集模块、处理模块和射频模块；所述的采集模块用于采集声阵列数据；所述的处理模块用于对采集到的声阵列数据进行处理，得到爆炸点的方位角信息； 所述的射频模块用于与其他的声阵传感器节点进行相互通信，实现数据传输和网络形成。
4.根据权利要求3所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的声阵传感器节点(1)还包括与控制模块相连的定位同步模块；所述的定位同步模块用于获取声阵传感器节点的自身位置信息，并提供授时同步功能。
5.根据权利要求4所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的声阵传感器节点(1)还包括与声阵传感器模块、控制模块、采集模块、处理模块、射频模块和定位同步模块相连的电源模块；所述的电源模块用于向声阵传感器节点中的各个模块提供电源并进行管理。
6.根据权利要求5所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的声阵传感器节点(1)还包括存储模块；所述的存储模块分别与所述的电源模块和控制模块相连，用于存储爆炸点的方位角信息。
7.根据权利要求5所述的用于爆炸点定位的声阵传感网系统，其特征在于，所述的电源模块包括与电池相连的太阳能电池板。
全文摘要
本发明涉及一种用于爆炸点定位的声阵传感网系统，包括至少两个声阵传感器节点，所述的声阵传感器节点安放在可能爆炸的容器附近，并组成自组织多跳网络；所述的声阵传感器节点用于获取爆炸点的方位角信息，并将方位角信息发送至监控终端；所述的监控终端根据收到的各个声阵传感器节点数据融合得到爆炸点位置信息。本发明可以对爆炸点快速检测地定位。
文档编号H04W84/18GK102215603SQ201110145369
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者丁宏宇, 何为, 夏凌楠, 林振华, 王营冠, 胡柯立, 胡育昱, 赵鲁阳, 马赛 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所