專利名稱：危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急救援技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于獲取危險(xiǎn)化學(xué) 品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、風(fēng)速、泄漏氣體濃度、GPS信息和視頻信息，并根據(jù)這些信息和現(xiàn) 場(chǎng)周邊GIS信息對(duì)事故情景進(jìn)行綜合分析和后果計(jì)算，確定人員疏散范圍和疏散路徑，從 而為事故應(yīng)急救援提供輔助決策信息的方法。
背景技術(shù)：
隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，易燃易爆和有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到了增加。這 些氣體在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過程中一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)引發(fā)中毒、火災(zāi)甚至爆炸事故，嚴(yán) 重危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。由于氣體本身存在的擴(kuò)散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風(fēng)力 和內(nèi)部濃度梯度的作用下，氣體會(huì)沿地表面擴(kuò)散，在事故現(xiàn)場(chǎng)周邊形成燃燒爆炸或毒害危 險(xiǎn)區(qū)，擴(kuò)大危害區(qū)域。在氣體泄漏事故發(fā)生后，事故處置將圍繞現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、風(fēng)速和泄漏氣 體濃度監(jiān)測(cè)、確定警戒區(qū)域、組織危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)群眾撤離、搶救中毒人員、堵漏、洗消等方 面展開。因此，進(jìn)行應(yīng)急救援的第一步應(yīng)該是迅速在現(xiàn)場(chǎng)部署便攜式應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測(cè)和視頻 監(jiān)測(cè)設(shè)備，在安全區(qū)域建立臨時(shí)指揮中心收集現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)向風(fēng)速、泄漏氣體濃度 和現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，利用泄漏事故輔助決策軟件對(duì)這些信息進(jìn)行綜合分析和事故后果計(jì)算， 確定人員疏散范圍和疏散路徑，為事故應(yīng)急救援提供決策支持。
由于易燃易爆、有毒氣體的多樣性，要求應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備能對(duì)可燃?xì)怏w和常見有毒 氣體進(jìn)行檢測(cè)。如果易燃易爆氣體發(fā)生泄漏，還要求布置于現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備滿足防爆要求。 目前已有的用于事故現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向風(fēng)速和氣體濃度監(jiān)測(cè)的便攜式應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，大多只能 對(duì)單一氣體進(jìn)行檢測(cè)，用于危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向風(fēng)速和常見有毒氣體濃度監(jiān)測(cè)的 復(fù)合檢測(cè)設(shè)備基本處于空白狀態(tài)，且都不符合現(xiàn)場(chǎng)防爆要求。而現(xiàn)有的應(yīng)急視頻傳輸設(shè)備， 雖然技術(shù)上都比較成熟，但是大都沒有考慮泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)的防爆要求。因此，現(xiàn)有的便攜 式應(yīng)急監(jiān)測(cè)設(shè)備，都不適合用于易燃、易爆氣體泄漏事故的應(yīng)急救援場(chǎng)合。另外，對(duì)險(xiǎn)化 學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行綜合分析處理和事故影響范圍計(jì)算、確定人員疏散范圍和疏散 路徑的輔助決策系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)也處于空白狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng) 應(yīng)急救援的輔助決策指揮系統(tǒng)及其方法，對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故的風(fēng)向風(fēng)速、氣體濃度、 GPS信息和現(xiàn)場(chǎng)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)這些信息和現(xiàn)場(chǎng)周邊GIS信息對(duì)事故情景進(jìn)行 綜合分析和事故后果計(jì)算，確定人員疏散范圍和疏散路徑，為事故應(yīng)急救援提供輔助決策支持，從而大大提高應(yīng)急救援指揮的效率，減少事故損失。
本實(shí)用新型提出的一種危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng) 包括由多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備、與該發(fā)送設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通信的多個(gè)防爆型單 兵無線視頻接收設(shè)備組成的防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)，由多個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè) 儀、與各檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)無線通信的無線接收模塊組成的防爆型無線氣體濃度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，以 及應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器；其中，多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備和多個(gè)防爆型無 線氣體檢測(cè)儀設(shè)置于泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)周邊；該多個(gè)防爆型單兵無線視頻接收設(shè)備、無線接收 模塊，應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心；該多個(gè)防爆型單兵無線視頻 接收設(shè)備與視頻服務(wù)器相連，該應(yīng)急指揮主機(jī)分別與無線接收模塊、視頻服務(wù)器相連。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)及效果 本實(shí)用新型的目的是為解決目前危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急救援過程中存在的問題，提出一 種危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向風(fēng) 速、泄漏氣體濃度、GPS信息以及現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的泄漏氣體濃 度、風(fēng)向風(fēng)速、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置信息和泄漏源強(qiáng)的高級(jí)反算模型，確定泄漏源的強(qiáng)度；根 據(jù)泄漏危險(xiǎn)化學(xué)品性質(zhì)和泄漏源的強(qiáng)度，進(jìn)行事故后果計(jì)算，在GIS地圖上顯示出事故危 害影響范圍以及事故現(xiàn)場(chǎng)周邊的應(yīng)急救援力量和應(yīng)急救援設(shè)施，為科學(xué)的劃定事故警戒和 人員疏散范圍提供輔助決策支持；結(jié)合事故現(xiàn)場(chǎng)周邊GIS信息，在電子地圖上搜索并顯示 出為最佳的人員疏散路徑，對(duì)提高事故應(yīng)急救援指揮的效率和控制事故損失具有重要的作 用。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為防爆型無線氣體檢測(cè)儀的總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為防爆型無線氣體檢測(cè)儀的實(shí)施例的電路圖；其中，
(a) 為5V電源轉(zhuǎn)換電路(b) 為3. 3V電源轉(zhuǎn)換電路(c) 為單片機(jī)外圍電路(d) 六種氣體傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。
圖4為防爆型無線氣體檢測(cè)儀的實(shí)施例的工作流程圖。 圖5圖5為應(yīng)急指揮主機(jī)外觀圖，其中
(a) 為四個(gè)副顯示屏收起時(shí)應(yīng)急指揮主機(jī)外觀圖。
(b) 為四個(gè)副顯示屏展開時(shí)應(yīng)急指揮主機(jī)外觀圖 圖6為本實(shí)用新型的工作流程。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明
如下本實(shí)用新型的危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示該系統(tǒng) 包括由多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備、與該發(fā)送設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通信的多個(gè)防爆型單 兵無線視頻接收設(shè)備組成的防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)，由多個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè) 儀(最多16個(gè))、與各檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)無線通信的無線接收模塊組成的防爆型無線氣體濃度 監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，以及應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器；其中，多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備 和多個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè)儀設(shè)置于泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)周邊；該多個(gè)防爆型單兵無線視頻接收 設(shè)備、無線接收模塊，應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心；該多個(gè)防爆 型單兵無線視頻接收設(shè)備與視頻服務(wù)器相連，該應(yīng)急指揮主機(jī)分別與無線接收模塊、視頻 服務(wù)器相連。
本系統(tǒng)防爆型無線氣體濃度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的防爆型無線氣體檢測(cè)儀采集現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的風(fēng)向風(fēng)速、氣體濃度及GPS定位信息，利用其GPS模塊獲取的精確授時(shí)信息作為發(fā)送時(shí) 基，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送周期和自身ID號(hào)確定信息發(fā)送時(shí)隙，將采集信息通過無線接收模塊發(fā) 送到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心，實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)儀信息發(fā)送的同步。
防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)的防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備采用C0FDM調(diào)制技 術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行編碼，每一組防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備和單兵無線視頻接收設(shè)備完成一 路現(xiàn)場(chǎng)圖像的采集、發(fā)送和接收；防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)的無線視頻采 集設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)視頻傳送給應(yīng)急指揮中心的無線視頻接收設(shè)備。
本統(tǒng)各部分設(shè)備實(shí)施例分別說明如下
每個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè)儀組成結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由風(fēng)向風(fēng)速傳感器、6種氣體 濃度傳感器(LEL、 NH3、 CL2、 H2S、 HCL、 S02)及其放大電路、單片機(jī)及時(shí)鐘電路等外 圍電路、GPS模塊、無線發(fā)送模塊、ID設(shè)置開關(guān)、電源及電源轉(zhuǎn)換電路、發(fā)射天線及GPS 天線構(gòu)成，其連接關(guān)系為所述6種氣體傳感器輸出端與其放大電路輸入端相連，各放大 電路輸出端與所述單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換接口連接，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器的風(fēng)速、風(fēng)向輸出端 口分別與單片機(jī)的PB和PC 口連接，所述GPS模塊、無線發(fā)送模塊以及電源轉(zhuǎn)換電路均 與單片機(jī)相連，所述電源與電源轉(zhuǎn)換電路相連；所述單片機(jī)外圍電路包括風(fēng)速檢測(cè)電路、 風(fēng)向檢測(cè)電路、GPS模塊電路、ID設(shè)置電路、單片機(jī)晶振電路、AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓電路， 其中，風(fēng)速檢測(cè)電路與所述風(fēng)速傳感器相連，風(fēng)向檢測(cè)電路與所述風(fēng)向傳感器相連，GPS 模塊電路與GPS模塊相連，ID設(shè)置電路與ID設(shè)置開關(guān)相連。
所述電源采用12V電池，所述電源轉(zhuǎn)換電路與電源輸出端相連并轉(zhuǎn)換成5V和3.3V 電源；所述單片機(jī)及其時(shí)鐘電路與5V電源相連，所述GPS模塊與3.3V電源相連，所述 無線發(fā)送模塊、傳感器及其放大電路與12V相連。
防爆型無線氣體檢測(cè)儀采集現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)向風(fēng)速、氣體濃度及GPS定位信息，利 用其GPS模塊獲取的精確授時(shí)信息作為發(fā)送時(shí)基，根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送周期和自身ID號(hào)確定信 息發(fā)送時(shí)隙，將采集信息發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心，實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)儀信息發(fā)送的同步。
本實(shí)施例中除氣體傳感器、發(fā)射天線、GPS天線外，其他部件均置于隔爆體中，氣體 傳感器、發(fā)射天線、GPS天線通過防爆接口與隔爆體內(nèi)部電路連接，設(shè)計(jì)防爆等級(jí)為Exd 1IBT4。各部件實(shí)施例如下電源采用深圳市威智達(dá)光電科技有限公司12V鎳氫充電電池，主要技術(shù)參數(shù)電
壓，12V;容量，10000m線體積，2.5" H x 2.5" W x 6.3" L;重量，3.5 Lb;無線發(fā)送模塊、
傳感器及其放大電路采用12V供電；
本實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換電路由3.3V電源轉(zhuǎn)換電路和5V電源轉(zhuǎn)換電路組成，其中5V電 源轉(zhuǎn)換電路如圖3(a)所示，采用7805芯片，及與該7805芯片的輸入端相連的12V電源穩(wěn) 壓、濾波電路單元和與該7805芯片的輸出端相連的+5V信號(hào)濾波電路單元，該7805芯片 將總電源12V電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓，為單片機(jī)供電；該電源穩(wěn)壓、濾波電路單元由依次相 連的二極管D1、保險(xiǎn)絲D2、電感L1及電容(Cl、 C2禾nC3)組成，對(duì)12V信號(hào)進(jìn)行穩(wěn) 壓、濾波后送給7805芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換；該+5V信號(hào)濾波電路單元由依次相連的電容(C4、 C5)、電阻R2、 LED (D3)、電感L2及電容(C6、 C7)組成，對(duì)7805芯片輸出的+5V 信號(hào)進(jìn)行濾波；單片機(jī)及其時(shí)鐘電路采用5V電源供電；
3.3V電源轉(zhuǎn)換電路，如圖3(b)所示，采用3002芯片及與其輸出端相連的電容C41、 C42組成；該轉(zhuǎn)換電路將5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V電壓，為GPS模塊供電；其中，3002芯片 將輸入的+5V信號(hào)轉(zhuǎn)換成3.3V信號(hào)，其輸出端OUT的電容C41、 C42組成的電路對(duì)3002 芯片輸出的3.3V信號(hào)進(jìn)行濾波；GPS模塊采用3.3V電源供電；
風(fēng)向風(fēng)速傳感器本實(shí)施例采用遼寧錦州陽光的EC-9X(S)風(fēng)速風(fēng)向傳感器，主要技術(shù) 參數(shù)工作電壓，DC12V;啟動(dòng)風(fēng)速，S0.4m/s;風(fēng)速輸出信號(hào)形式，脈沖(頻率)信號(hào)； 風(fēng)速精確度，士(0.3+0.03V)m/s;風(fēng)速測(cè)量范圍，0~70m/s;風(fēng)向測(cè)量范圍，0 360°;風(fēng)向 測(cè)量精度，±3。；風(fēng)向輸出信號(hào)形式，七位格雷碼；
本實(shí)施例的六種氣體傳感器(LEL、 NH3、 CL2、 H2S、 HCL、 S02):采用深圳市富安 達(dá)智能科技有限公司的membrapor電化學(xué)氣體傳感器，傳感器均采用兩線制，12V直流供 電接；傳感器主要技術(shù)參數(shù)如下
LEL傳感器0-100%LEL; LEL領(lǐng)!l量精度，±1%;
NHb傳感器測(cè)量范圍，0 1000ppm;最大負(fù)載，2000ppm;工作壽命，空氣中2年； 輸出信號(hào)25±8nA/ppm;分辨率4ppm;
CL2、傳感器測(cè)量范圍0 20ppm;最大負(fù)載200ppm;工作壽命，空氣中2年； 輸出信號(hào)，-1000±250nA/ppm;分辨率，0.1 ppm;
H2S傳感器測(cè)量范圍，0-200卯m;最大負(fù)荷，500ppm;工作壽命，空氣中2年； 輸出，370±80nA/ppm;分辨率，0.25 ppm;
HCL傳感器測(cè)量范圍，0 20ppm;工作壽命，空氣中2年；輸出信號(hào)，450± 150nA/ppm; 分辨率0.2ppm;
S02傳感器測(cè)量范圍，0 100ppm;最大負(fù)載，500ppm;工作壽命，空氣中2年； 輸出信號(hào)，370±70nA/ppm;分辨率0.5ppm;
本實(shí)施例的氣體傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將上述6種氣體濃度傳感器產(chǎn)生的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn) 換成0 5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸出信號(hào)與單片機(jī)AD 口連接，如圖3(d)所示，分別說明如下
LEL信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C12、 C13)、電阻(R4、 R5)和12V電源構(gòu)成，其中 LEL傳感器的正端與12V電源及電容(C12)的一端連接，電容(C12)的另一端接地；LEL傳感器的負(fù)端與電容(C13)、電阻(R4)的一端連接，電容(C13)的另一端接地， 電阻(R4)的另一端與單片機(jī)的AD0 口及電阻(R5)的一端連接，電阻(R5)另一端接 地；
NH3信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C14、 C15)、電阻(R6、 R7)和12V電源構(gòu)成，其中 NHs傳感器的正端與12V電源及電容(C14)的一端連接，電容(C14)的另一端接地； NH3傳感器的負(fù)端與電容(C15)、電阻(R6)的一端連接，電容(C15)的另一端接地， 電阻(R6)的另一端與單片機(jī)的AD1 口及電阻(R7)的一端連接，電阻(R7)另一端接 地；
CL2信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C16、 C17)、電阻(R8、 R9)禾Q 12V電源構(gòu)成，其中 CL2傳感器的正端與12V電源及電容(C16)的一端連接，電容(C16)的另一端接地； CL2傳感器的負(fù)端與電容(C17)、電阻(R8)的一端連接，電容(C17)的另一端接地， 電阻(R8)的另一端與單片機(jī)的AD2 口及電阻(R9)的一端連接，電阻(R9)另一端接 地；
H2S信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C18、 C19)、電阻(RIO、 Rll)禾Q 12V電源構(gòu)成，其 中H2S傳感器的正端與12V電源及電容(C18)的一端連接，電容(C18)的另一端接地； HbS傳感器的負(fù)端與電容(C19)、電阻(R10)的一端連接，電容(C19)的另一端接地， 電阻(R10)的另一端與單片機(jī)的AD3 口及電阻(R11)的一端連接，電阻(R11)另一端 接地；
HCL信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C20、 C21)、電阻(R12、 R13)禾Q 12V電源構(gòu)成，其 中HCL傳感器的正端與12V電源及電容(C20)的一端連接，電容(C20)的另一端接地； HCL傳感器的負(fù)端與電容(C21)、電阻(R12)的一端連接，電容(C21)的另一端接地， 電阻(R12)的另一端與單片機(jī)的AD4 口及電阻(R13)的一端連接，電阻(R13)另一端 接地；
S02信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由電容(C22、 C23)、電阻(R14、 R15)禾Q 12V電源構(gòu)成，其 中S02傳感器的正端與12V電源及電容(C22)的一端連接，電容(C22)的另一端接地； S02傳感器的負(fù)端與電容(C23)、電阻(R14)的一端連接，電容(C23)的另一端接地， 電阻(R14)的另一端與單片機(jī)的AD5 口及電阻(R15)的一端連接，電阻(R15)另一端 接地；
GPS模塊本實(shí)施例采用SkyNav GM25，主要技術(shù)參數(shù)頻率，Ll, 1575.42 MHz; C/A碼，1.023 MHz;通道，12 Channels;跟蹤靈敏度，-160dBm;捕獲靈敏度，-148dBm; 定位準(zhǔn)確性，10m@2DRMS;數(shù)據(jù)刷新率，1Hz;
無線發(fā)送模塊本實(shí)施例采用深圳市華奧通通信技術(shù)有限公司的HAC-HN數(shù)傳模塊， 主要技術(shù)參數(shù)工作電壓，12V;波特率，1200/2400/4800/9600/19200/38400bps可選；頻 段，433MHz;視距距離，6000m@2400bps, 3000m@ 19200bps;輸出功率，37dBm(5w); 頻率穩(wěn)定度，±2.5PPM;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌c(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)；
ID設(shè)置開關(guān)本實(shí)施例采用慈溪市網(wǎng)通電子有限公司4位DIP開關(guān)WTll-SMT-04， 可以設(shè)置ID范圍為0 15,主要技術(shù)參數(shù)操作力，最大1000g;推鈕行程2.0mm;電器壽命，每個(gè)開關(guān)在電壓24VDC與電流25mA之下測(cè)試，可來回?fù)軇?dòng)2000次。
本實(shí)用新型的單片機(jī)以及單片機(jī)外圍電路與各部件的連接關(guān)系如圖3(c)所示，分別說 明如下
單片機(jī)為本實(shí)用新型的核心器件，在它的控制下，完成數(shù)據(jù)采樣、編碼和發(fā)送等，
本實(shí)施例采用Atmel公司的AVR ATmegal6單片機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)工作電壓，2.7 - 5.5V; 數(shù)據(jù)吞吐率，lMIPS/MHz;系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash, 16K字節(jié)；EEPROM， 512字節(jié)；擦寫 壽命，100000次；片內(nèi)SRAM， 1K字節(jié)；兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定
時(shí)器/計(jì)數(shù)器； 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8路10 位ADC;兩個(gè)可編程的串行USART; 6種睡眠模式，空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省 電模式、掉電模式、Standby模式以及擴(kuò)展的Standby模式；
風(fēng)速檢測(cè)電路由電感L6、電容(C31、 C32、 C50)、電阻R20及Jll接口組成，其 中，電感L6的一端與5V電源相連，另一端與電容(C31、 C32)的一端同連接在Jll接 口的節(jié)點(diǎn)2上，電容C31的另一端接地；電容C32的另一端連接在J11接口的節(jié)點(diǎn)1上， 電容C50—端通過電阻R20連接在J11接口的節(jié)點(diǎn)3上，電容C50的另一端接地；風(fēng)速檢 測(cè)電路通過Jll接口與風(fēng)速風(fēng)向傳感器連接，并與單片機(jī)PB0和PB1端口連接；
風(fēng)向檢測(cè)電路由電阻(R21 R28)、電容(C28、 C29、 C33 C40)、電感 (L5) 及J10接口組成，其中，各電阻(R21-R28)的一端和各電容(C33 C40)的一端分別與 單片機(jī)的19 26端口相連，各電阻(R21 R28)的另一端與J10接口的1~8節(jié)點(diǎn)相連，各 電容(C33-C40)的另一端接地；電容(C28、 C29)和電感(L5)的一端均與J10接口的 l節(jié)點(diǎn)相連，電容(C28、 C29)的另一端與J10接口的9接地節(jié)點(diǎn)相連，電感(L5)的另 一端接+5V電源。風(fēng)速風(fēng)向傳感器通過J10接口與風(fēng)速檢測(cè)電路連接；
單片機(jī)晶振電路由晶振(XI, 7.3728MHz)和分別連在其兩端的電容(C8、 C9)構(gòu) 成，通過XTAL1和過XTAL2端口與單片機(jī)連接，為單片機(jī)提供震蕩信號(hào)；
AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓電路由電容(CIO、 Cll)和電感(L3、 L4)構(gòu)成，分別與單片機(jī) 的AREF、 GND、 AVCC端口連接，該電路提供AD轉(zhuǎn)換所需的基準(zhǔn)電壓信號(hào)；
無線發(fā)射模塊接口無線發(fā)射模塊通過J12接口 (DB9型串口)與單片機(jī)PD2端口連 接，單片機(jī)通過PD2端口將待發(fā)送信息傳往無線發(fā)送模塊；
ISP在線編程接口 J16是在線編程接口，該接口與單片機(jī)的PB5 PB7及RESET端 口連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)程序的下載和在線調(diào)試；
本實(shí)施例的GPS模塊電路由電阻(R29、 R30)和接口 (J13)構(gòu)成，該接口的4、 5 節(jié)點(diǎn)與3.3V電源相連，1節(jié)點(diǎn)通過電阻(R29)與單片機(jī)的PD0和PD1端口與單片機(jī)連接， 電阻(R30) —端接地，另一端與l節(jié)點(diǎn)相連；GPS模塊通過接口與單片機(jī)相連，該電路 為單片機(jī)提供GPS定位信號(hào)；
本實(shí)施例的ID設(shè)置電路電阻(R33-R36)構(gòu)成，其中，各電阻(R33 R36)的一端 與四位ID設(shè)置開關(guān)相連，另一端與單片機(jī)的PD2 PD5端口相連，通過該電路可以對(duì)檢測(cè) 儀的ID號(hào)進(jìn)行設(shè)置；本實(shí)施例中單片機(jī)的工作流程如圖4所示，包括以下步驟
(a) 單片機(jī)上電，GPS模i央、Flash、 SRAM、 EEPROM及存儲(chǔ)器各變量初始化(信 息數(shù)n-0);
(b) 等待GPS模塊定位；
(c) 判斷GPS信號(hào)是否有效，如果GPS信號(hào)有效，則轉(zhuǎn)(d)，如果GPS信號(hào)無效， 則轉(zhuǎn)(c);
(d) 讀取GPS數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換緯度、經(jīng)度、海拔高度及時(shí)間信息；校正時(shí)間參數(shù)，同步定時(shí)。
(e) 讀取風(fēng)速、風(fēng)向、氣體濃度信息；對(duì)信息進(jìn)行編碼；
(f) 計(jì)算發(fā)射起始時(shí)間，定時(shí)等待；如果定時(shí)時(shí)間到，則轉(zhuǎn)(g);
(g) 發(fā)送信息，信息計(jì)數(shù)11=11+1;如果n〉256，則11=0，轉(zhuǎn)(3);如果n〈256，則轉(zhuǎn) (e)。
本實(shí)施例的無線接收模塊，采用深圳市華奧通通信技術(shù)有限公司的HAC-HN數(shù)傳模塊， 主要技術(shù)參數(shù)電源，12V;波特率，1200/2400/4800/9600/19200/38400bps可選；視距 距離，6000m@2400bps， 3000m@19200bps;輸出功率，37dBm(5w);頻率穩(wěn)定度，±2.5PPM; 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌c(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。無線接收模塊接收來自防爆型無線氣體檢測(cè)儀的各種信息， 并傳給應(yīng)急指揮主機(jī)。
本實(shí)施例的防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備和單兵無線視頻接收設(shè)備，采用深圳市科衛(wèi) 泰實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司的單兵視頻傳輸系統(tǒng)，由單兵防爆發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，防爆型單兵 無線視頻發(fā)送設(shè)備采用C0FDM調(diào)制技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行編碼，每一組防爆型單兵無線視頻發(fā)送 設(shè)備和單兵無線視頻接收設(shè)備完成一路現(xiàn)場(chǎng)圖像的采集、發(fā)送和接收；防爆型單兵無線視 頻傳輸子系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)的無線視頻采集設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)視頻傳送給應(yīng)急指揮中心的無線視頻 接收設(shè)備。它們的主要技術(shù)指標(biāo)如下
本實(shí)施例的單兵防爆發(fā)射機(jī)
調(diào)制方式，COFDM;工作頻段，340MHz;圖像壓縮格式，MPEG2;信道帶寬，8MHz; 傳輸距離通視情況下20-50公里，城市非通視狀態(tài)下l-10公里(視環(huán)境而定)；設(shè)備重量， 單兵背架和電池(雙備份)共2.5公斤；防爆級(jí)別，ExdllBT4;供電，DC12V。單兵防 爆發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像的無線發(fā)送。
接收機(jī)
視頻輸出，兩路(PAL/NTSC );工作頻段，340MHz;圖像壓縮格式，MPEG2;信 道帶寬，8MHz;視頻速率，25幀/S;接收靈敏度，-94dBm;分辨率，720x576;通訊接 口， RJ45接口。接收機(jī)接收來自單兵防爆發(fā)射機(jī)的視頻信號(hào)并傳給視頻服務(wù)器。
本實(shí)施例的視頻服務(wù)器，采用深圳市本富電子有限公司的8路視頻服務(wù)器BJ-MP408,
主要技術(shù)參數(shù)視頻輸入，8路復(fù)合視頻輸入；圖像壓縮格式，MPEG2;視頻分辯率，Dl，
CIF， FIELD, QCIF可選；視頻幀率，25幀/秒；通訊接口， 10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口、 RS485/RS232串口 、 RJ45 口 ；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，TCP/IP。視頻服務(wù)器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳送來的多路視頻圖 像進(jìn)行匯集和管理。本實(shí)施例的應(yīng)急指揮主機(jī)是一種屏幕可以折疊的五屏便攜式計(jì)算機(jī)，如圖5所示， 它擁有1個(gè)15寸主顯示屏、4個(gè)6.4寸可以折疊收起的副顯示屏以及豐富的接口資源 4個(gè)USB接口、 2個(gè)以太網(wǎng)口、 l個(gè)外置光驅(qū)接口、 l個(gè)串口和l個(gè)并口；其中，主顯 示屏嵌在主機(jī)上，副顯示屏2個(gè)為一組，分布在主顯示屏兩側(cè)，2組副顯示屏通過鉸鏈與 主機(jī)連接，副顯示屏可以0-180度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。四個(gè)副顯示屏收起時(shí)的外觀如圖5 (a)所 示，應(yīng)急指揮主機(jī)四個(gè)副顯示屏展開時(shí)的外觀如圖5 (b)所示。還包括支持集成顯卡、 集成網(wǎng)卡和4個(gè)USB 口的PCI主板、CPU、 4分屏卡、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡、光驅(qū)、電源、 鍵盤、鼠標(biāo)以及計(jì)算機(jī)的其它常規(guī)部件構(gòu)成，其中，4個(gè)6.4寸液晶屏的VGA板分別通過 15芯同軸線纜與4分屏卡的4個(gè)VGA 口連接，15寸液晶屏通過15芯同軸線纜與主板集成 顯卡的VGA 口連接；利用Widows98/2000/XP等操作系統(tǒng)支持多屏顯示的功能，通過控制 程序在主顯示屏和4個(gè)副顯示屏上分別顯示不同的監(jiān)控畫面；各部分實(shí)施例如下
CPU:采用英特爾奔騰M 760處理器，主要技術(shù)參數(shù)主頻，2.0GHz; 二級(jí)緩存，2MB ; FSB， 400MHz。
主板采用研華工業(yè)主板PCI-6881 (帶風(fēng)扇散熱片)，主要技術(shù)參數(shù)板上集成顯卡
和1000Base-T以太網(wǎng)卡；支持400MHz前端總線；支持用于LCD的2通道48位 LVDS;支持4個(gè)USB 2.0端口，支持2個(gè)使用DDR內(nèi)存的200P SODIMM插座， 內(nèi)存最大可支持2GB。
4分屏卡采用艾爾莎ATI FireMV 2400 PC正，主要技術(shù)參數(shù)分屏數(shù)，4;接口類 型，PCI-E、 VHDCI接口 (可轉(zhuǎn)接為DVI或VGA接口)；顯示輸出，4VGA;顯示內(nèi)存， 128MB/屏；支持最大分辨率，2048X 1536 (模擬)、1600X1200 (DVI)。
內(nèi)存采用金士頓DDR內(nèi)存，主要技術(shù)參數(shù)容量，512M;接口， 200線。
硬盤采用希捷2.5寸硬盤，主要技術(shù)參數(shù)容量，160G;轉(zhuǎn)速，5400轉(zhuǎn)。
網(wǎng)卡采用D-Link DGE-530T網(wǎng)卡，主要技術(shù)參數(shù)總線接口， PCI;支持PCMCIA 標(biāo)準(zhǔn)，否；接口類型，RJ-45;傳輸速率(Mbps)， 10/100/1000。
光驅(qū)采用三星DVD驅(qū)TS-H352D，主要技術(shù)參數(shù)安裝方式，內(nèi)置；接口標(biāo)準(zhǔn)， ATAPI/EIDE;最大讀取速度，48X;緩存容量，198KB。
電源采用威達(dá)電工業(yè)電源ACE-841AP-S，主要技術(shù)參數(shù)效率，65%;維持時(shí)間， 最小16ms;保護(hù)，過壓、過載保護(hù)和短路保護(hù)；MTBF， 25。C時(shí)100000hrs; +3.3丫和+5￥ 的總輸出功率不超過200W; +3.3V、 +5V，Q+12V的總輸出功率不超過380W;安全規(guī)范， 符合UL60950、 TUVEN60950、 cUL CSA 22 No.60950、 CE標(biāo)準(zhǔn)；EMS,正C 1000-4-2、 IEC 1000-4-3、 IEC 1000-4-4、 IEC 1000-4-5、 IEC 1000-4-11;工作溫度，0 50°C;抗震動(dòng)， 沿X、 Y、 Z三軸方向，在3至30分鐘時(shí)間周期和2G的震動(dòng)測(cè)試中，可承受10 55Hz 的震動(dòng)頻率；抗沖擊，IOG加速度，在X、 Y、 Z軸每個(gè)方向持續(xù)11毫秒。
15寸液晶屏采用SHARP LCD LQ150X1LW71N，主要技術(shù)參數(shù)屏幕尺寸，15"; 屏幕類型，TFTLCD;分辨率，1024*768;對(duì)比度，400: 1;亮度，250;可視角度，85/85/85/85 度。
6.4寸液晶屏采用SHARP LCD LQ064V3DG01，主要技術(shù)參數(shù)屏幕尺寸，6.4";屏幕類型，TFT LCD;分辨率，640X480;對(duì)比度，150: 1;亮度，350。鍵盤采用科迪亞科技有限公司的工控觸摸板鍵盤LKB88，主要技術(shù)參數(shù)字鍵數(shù)目， 87鍵；字鍵拉拔力，^0.8Kgf;字鍵回彈力，55+5gf;鍵盤主要材質(zhì)，ABS;字鍵工作壽 命，IO百萬次。鼠標(biāo)采用羅技Gl鼠標(biāo)，主要技術(shù)參數(shù)接口類型，USB+PS/2;電腦連接方式，有 線；工作方式，光電；定位技術(shù)，發(fā)光二極管定位。本實(shí)用新型采用的上述系統(tǒng)的實(shí)施例工作流程如圖6所示，包括以下步驟1) 實(shí)時(shí)采集危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、風(fēng)速、泄漏氣體濃度、GPS定位信息及現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像防爆型無線氣體檢測(cè)儀采集現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)向風(fēng)速、氣體濃度及GPS定位信息，無線發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心，無線接收模塊接收這些信息并傳給應(yīng)急指揮主機(jī)；單兵防爆 發(fā)射機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)視頻信息，通過無線方式傳送到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心的接收機(jī)，接收機(jī)對(duì)圖 像解碼后傳給視頻服務(wù)器。2) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行接收、存儲(chǔ)、處理和顯示 應(yīng)急指揮主機(jī)接收現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、風(fēng)速、泄漏氣體濃度和GPS信息，并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)； 應(yīng)急指揮主機(jī)通過危險(xiǎn)化學(xué)品事故現(xiàn)場(chǎng)氣象及濃度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)利用組態(tài)軟件對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的風(fēng)向、風(fēng)速及泄漏氣體濃度進(jìn)行顯示和分析處理，確定現(xiàn)場(chǎng)平均風(fēng)向風(fēng)速和泄漏危險(xiǎn)化 學(xué)品名稱，并在應(yīng)急指揮主機(jī)左側(cè)的2個(gè)副顯示屏上分別顯示事故現(xiàn)場(chǎng)平均風(fēng)向風(fēng)速信息、氣體濃度信息組態(tài)畫面；通過危險(xiǎn)化學(xué)品MSDS及應(yīng)急處置信息査詢子系統(tǒng)查詢危險(xiǎn)化學(xué) 品MSDS數(shù)據(jù)庫(kù)，得出泄漏危險(xiǎn)化學(xué)品的洗消和堵漏等現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置措施，并在應(yīng)急指揮 主機(jī)右側(cè)上方的副顯示屏上顯示泄漏化學(xué)品MSDS信息和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置措施； 應(yīng)急指揮主機(jī)通過危險(xiǎn)化學(xué)品事故現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控子系統(tǒng)訪問視頻服務(wù)器，獲取視頻信息， 在右下方副顯示屏上顯示現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像；并可根據(jù)需要，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一路或多路圖像進(jìn)行錄像； 應(yīng)急指揮主機(jī)在主顯示屏上運(yùn)行并顯示GIS系統(tǒng)畫面，調(diào)出事故周邊的電子地圖。3) 根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)向、風(fēng)速、泄漏氣體濃度及GPS信息，利用經(jīng)過訓(xùn)練的基于BP算法 的三層MLP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，反算出泄漏源強(qiáng)度；4) 基于監(jiān)測(cè)傳感器的位置、瞬時(shí)氣象條件、泄漏源強(qiáng)度和高斯經(jīng)典擴(kuò)散模型，計(jì)算模擬 出隨時(shí)間變化的氣體擴(kuò)散濃度場(chǎng)；根據(jù)泄漏危險(xiǎn)化學(xué)品性質(zhì)，確定可能引發(fā)的事故類型， 根據(jù)氣體擴(kuò)散濃度場(chǎng)和泄漏氣體事故后果模型，實(shí)時(shí)計(jì)算出事故傷亡半徑，并在GIS地圖 上顯示出事故危害影響范圍，從而確定人員疏散范圍；5)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)防爆型無線氣體檢測(cè)儀的GPS位置信息，在GIS地圖上顯示出事故周邊的 應(yīng)急救援力量和應(yīng)急救援設(shè)施，結(jié)合事故現(xiàn)場(chǎng)周邊GIS信息，在電子地圖上搜索并顯示出 為最佳的人員疏散路徑，為應(yīng)急救援指揮提供決策依據(jù)。
權(quán)利要求1、一種危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括由多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備、與該發(fā)送設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線通信的多個(gè)防爆型單兵無線視頻接收設(shè)備組成的防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)，由多個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè)儀、與各檢測(cè)儀實(shí)現(xiàn)無線通信的無線接收模塊組成的防爆型無線氣體濃度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，以及應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器；其中，多個(gè)防爆型單兵無線視頻發(fā)送設(shè)備和多個(gè)防爆型無線氣體檢測(cè)儀設(shè)置于泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)周邊；該多個(gè)防爆型單兵無線視頻接收設(shè)備、無線接收模塊，應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心；該多個(gè)防爆型單兵無線視頻接收設(shè)備與視頻服務(wù)器相連，該應(yīng)急指揮主機(jī)分別與無線接收模塊、視頻服務(wù)器相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述防爆型無線氣體檢測(cè)儀主要由風(fēng)向 風(fēng)速傳感器、6種氣體濃度傳感器、單片機(jī)及其外圍電路、GPS模塊、無線發(fā)送模塊、ID 設(shè)置開關(guān)、電源及電源轉(zhuǎn)換電路、發(fā)射天線及GPS天線構(gòu)成；其連接關(guān)系為所述6種氣 體傳感器輸出端與其放大電路輸入端相連，各放大電路輸出端與所述單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換接 口連接，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器的風(fēng)速、風(fēng)向輸出端口分別與單片機(jī)的PB和PC 口連接，所 述GPS模塊、無線發(fā)送模塊以及電源轉(zhuǎn)換電路均與單片機(jī)相連，所述電源與電源轉(zhuǎn)換電路 相連；所述單片機(jī)外圍電路包括風(fēng)速檢測(cè)電路、風(fēng)向檢測(cè)電路、GPS模塊電路、ID設(shè)置 電路、單片機(jī)晶振電路、AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓電路，其中，風(fēng)速檢測(cè)電路與所述風(fēng)速傳感器 相連，風(fēng)向檢測(cè)電路與所述風(fēng)向傳感器相連，GPS模塊電路與GPS模塊相連，ID設(shè)置電 路與ID設(shè)置開關(guān)相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)急指揮主機(jī)是一種屏幕可以折疊的五屏便攜式計(jì)算機(jī)，它主要由支持集成顯卡，集成網(wǎng)卡和4個(gè)USB口的PCI主板、CPU、 4分屏卡、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡、光驅(qū)、電源、1個(gè)15寸液晶屏、4個(gè)6.4寸液晶屏、鍵盤、 鼠標(biāo)構(gòu)成；其中，4個(gè)6.4寸液晶屏的VGA板分別通過15芯同軸線纜與4分屏卡的4個(gè)VGA 口連接，15寸液晶屏通過15芯同軸線纜與主板集成顯卡的VGA 口連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故應(yīng)急聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品事故應(yīng)急救援技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括設(shè)置于泄漏事故現(xiàn)場(chǎng)周邊的防爆型無線氣體濃度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和防爆型單兵無線視頻傳輸子系統(tǒng)；設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心的應(yīng)急指揮主機(jī)、視頻服務(wù)器和無線接收模塊。本實(shí)用新型可減少事故損失，更好地保障人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。
文檔編號(hào)G01S5/02GK201218982SQ200820108870
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者洋 于, 磊 關(guān), 吳宗之, 康榮學(xué), 方來華, 易高翔, 楊春生, 桑海泉, 馬良俊, 魏利軍 申請(qǐng)人:中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院