[发明专利]基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及到氢能源泄漏检测领域，特指一种基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统。

背景技术

在未来的数十年，氢作为新兴的能源载体将在世界能源领域扮演重要角色，广泛应用于航空航天动力、交通运输、化工生产等领域。然而，氢是穿透性极强的气体，特别容易泄漏。科学家估计，在生产、储存、运输和分销全过程中氢的泄漏将达到氢总量的10～20％。由于氢/空气混合物燃烧体积比范围大，着火能低，容易爆炸，故而，随着氢项目开发和氢经济的发展，氢泄漏检测问题必然会受到越来越广泛的关注、急需安全可靠，布线成本低、易于安装的氢泄露检测手段。

现阶段，国内在氢敏检测的信号传输都使用基于总线传输的方式，虽然这一方式具有信息可靠性较高的优点，但由于一般氢存储和传输的环境范围都比较大且易泄漏处较多，这就给有线的通信方式在布线上造成了困难，且基于有线的方式在系统扩展上有较大困难，在很多场合甚至是不可能的。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种体积小、成本低廉、安装方便、抗干扰能力强、响应速度快、安全性高的基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统，其特征在于：它包括氢敏探头模块、无线通信网络模块以及信号分析处理模块，氢敏探头模块、通过无线通信网络模块与信号分析处理模块相连，氢敏探头模块在完成标定后对数据信号进行滤波和调理，由无线通信网络模块对模拟数据信号进行采集和转换，并根据标定结果进行处理，根据处理结果做出判断，并将处理结果通过无线的方式传输至信息分析处理模块。

所述氢敏探头模块包括氢敏元件、加热电路单元、调理电路单元、电源调理模块和电连接器，用来对氢敏元件加热的加热电路单元与调理电路单元相连，通过电连接器接入的电源经电源调理模块后为各部件供电。

所述调理电路单元包括激励电路单元、抗混叠滤波单元和阻抗变换电路，三个部分按照前后顺序串联连接。激励电路单元激发氢敏元件的化学信号，把氢敏元件的化学信号转成电信号，抗混叠滤波单元对激励电路单元输出的电信号进行滤波，削弱高频信号。阻抗变换电路与抗混叠滤波单元串联，通过提高抗混叠滤波单元的输出阻抗来提高系统的带负载能力。

所述无线通信网络模块采用CC2430无线传感器网络节点，CC2430无线传感器网络节点包括AD转换模块、处理器模块、射频通信模块、存储器模块、电源模块以及接口模块，用来与氢敏探头模块相连的接口模块通过AD转换模块或直接与处理器模块的输入端相连，处理器模块用来完成系统组网协议并对数据信号进行处理，该处理器模块的输出端通过射频通信模块将处理后的数据以无线方式输出至汇聚中心，然后传输至信号分析处理模块。用来存储程序和相关数据的存储器模块与处理器模块相连，电源模块为上述各部件供电。

所述氢敏探头模块装设于一外壳中，该外壳包括壳体、紧定螺旋体和转接头，转接头与壳体的一端相连，紧定螺旋体套设于壳体的另一端内并与壳体之间形成轴肩，氢敏探头模块的电路板固定于轴肩上。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统，一来通过设计了完整的氢泄漏检测探头，检测范围宽，抗干扰能力强，不易中毒，恢复时间短，响应速度快；二来设计了一种通用的无线传感器网络节点，造价低，体积小，功能强，安装方便；三来实现了氢泄漏检测探头与无线传感器网络的有机结合，具备分布式处理和集中监控的能力。该检测装置可以应用于氢生产、运输、存储和使用的各个环节。在灾难发生前，可以对泄漏进行及时预警，在灾难发生时可以及时对事故点进行定位，缩短了维修时间，减少了维护费用，提高安全性能，降低事故的损失。

2、本发明基于无线传感网络的氢泄漏智能检测系统，将无线传感器网络应用于氢气存储和传输环境，避免了有线传输可能遇到的布线困难等问题，而且带电空间的减少可以降低安全风险，减小电火花引起灾难性后果的几率。