一种实验室环境监测无线传感装置及安全预警系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种实验室环境监测无线传感装置及安全预警系统，包括：感知模块检测获取感测信息；危险识别模块根据感测信息获得周围环境的安全信息并发至控制模块；控制模块用于：通过无线通信模块自动与预设的实验室环境监测无线传感装置建立无线连接组建感测网络，和根据预设的选举协议与相连接的实验室环境监测无线传感装置确定领导节点和成员节点；其中，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点，控制模块还在安全等级为预设范围时向领导节点发送安全信息，或响应自领导节点接收的协作命令向领导节点发送感测信息；或实验室环境监测无线传感装置作为领导节点，控制模块还将接收的安全信息转发至服务器，和/或向所有成员节点发送协作命令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感
，具体地，涉及一种实验室环境监测无线传感装置及安全预警系统。
技术介绍
化工实验室有着自身的鲜明特点，是科研院所和企业的重要的化学实验平台，最近发生的实验室安全问题更是引发了社会各界的广泛关注，随着微机电系统(MEMS)和人工智能技术的日渐成熟，作为人们感知世界重要工具的无线传感器网络是无疑成为解决这一难题的利器之一。目前实验室危险预警的难点在于危险识别存在困难和传统预警系统存在固有缺陷。但是，以自然计算、机器学习等为代表的智能算法的出现为节点识别危险能力提供了可能。传统化工实验室危险主要存在两方面的缺陷，其一，传统的预警系统往往是单节点的，只能从某一角度和某一方面片面地感知环境中的危险，不能有效地结合多源传感器数据进行精准预警。其二，以往的危险预警仅仅基于一些明显的信息，如气体冒烟、着火等，在无人状态时可以起到发现危险的作用，但不能发现危险于未然。此外，传统的危险预警系统通常为有线的，需要综合布线和改造实验室的装修或者装饰，除了影响美观外，其便捷性和可用性也大大折扣。还有一些解决方案理论性较强，但实用性较差，理想情况下有效，不能有效地在复杂、昂贵的实验室环境条件下达到预警效果。传统的预警系统设计中感知节点仅仅关心正在发生的危险，且功能有限，对实时数据的处理程度较低，即使发生事故也无法有效对事故原因进行追查。复杂实验室环境中，传统的措施往往会浪费节点资源，同时产生无意义的能源消耗，而提高节点的可用性能和智能化程度才是解决问题之道。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种实验室环境监测无线传感装置及安全预警系统。根据本专利技术提供的一种实验室环境监测无线传感装置，包括：感知模块、危险识别模块、控制模块和无线通信模块；所述感知模块用于：检测获取周围环境的感测信息；所述危险识别模块用于：根据所述感测信息获得周围环境的安全信息并发送至所述控制模块，所述安全信息包括安全等级和所述感测信息；所述控制模块用于：通过所述无线通信模块自动与预设的实验室环境监测无线传感装置建立无线连接组建感测网络，和根据预设的选举协议与相连接的实验室环境监测无线传感装置确定领导节点和成员节点；其中，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点，所述控制模块还用于在所述安全等级为预设范围时通过所述无线通信模块向所述领导节点发送所述安全信息，或响应自领导节点接收的协作命令通过所述无线通信模块向领导节点发送所述感测信息；或实验室环境监测无线传感装置作为领导节点，所述控制模块还用于通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服务器，和/或通过所述无线通信模块向所有成员节点发送协作命令。作为一种优化方案，所述感知模块包括视觉感知子模块、听觉感知子模块和嗅觉感知子模块；所述视觉感知子模块包括红外探测器；所述听觉感知子模块包括超声波探测器，和/或次声波探测器；所述嗅觉感知子模块包括气敏传感器。作为一种优化方案，还包括蘑菇形外壳；所述蘑菇形外壳的顶端弧面上设置有透光视窗，所述视觉感知子模块通过所述透光视窗接收周围环境的感知信息。作为一种优化方案，所述感知模块、危险识别模块、控制模块和无线通信模块分别连接至一IC总线上。作为一种优化方案，所述感知模块还包括仪器信息获取模块；所述仪器信息获取模块与预设的仪器无线连接，获取所连接的仪器的运行状态信息。作为一种优化方案，还包括存储模块，所述存储模块与所述控制模块相连，用于存储所述控制模块获得的所述安全信息。作为一种优化方案，所述存储子模块由至少一层耐高温抗腐蚀的包裹。作为一种优化方案，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点时，所述控制模块还用于根据自服务器接收的休眠命令或在预设时间段控制所述感知模块、危险识别模块、无线通信模块停止工作，自身进入待机状态。作为一种优化方案，所述安全等级以危险程度逐渐提升依次包括：正常、预警、报警；实验室环境监测无线传感装置作为领导节点时，所述控制模块还用于：在接收的所述安全信息中的安全等级为预警时，通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服务器，并通过所述无线通信模块向所有成员节点发送协作命令；在接收的所述安全信息中的安全等级为报警时，仅通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服务器。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种安全预警系统，包括服务器和若干个所述的实验室环境监测无线传感装置。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：在化工实验室环境中，该节点可以以协作的方式、有效地、实时地监测和识别环境中存在的危险，并及时发出预警通知，能有效保证化工科研人员的人身安全，同时也能为保护试验设备争取到宝贵时间。本专利技术中能源消耗集中在领导节点上，只需要增加领导节点的充电次数，而成员节点保持较低的耗能状态，合理的能耗分配能够节约能源的同时充分利用节点资源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1是可选的一种实验室环境监测无线传感装置示意图；图2是可选的一种实验室环境监测无线传感装置俯视图；图3是可选的一种实验室环境监测无线传感装置半剖面结构图；图4是可选的一种实验室环境监测无线传感装置第二层电路板结构示意图；图5是可选的一种实验室环境监测无线传感装置第三层电路板结构示意图。具体实施方式下文结合附图以具体实施例的方式对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本专利技术的范围和实质。针对化工实验室特定环境条件下的危险预警问题，本专利技术设计并实现了一种实验室环境监测无线传感装置和预警系统，该类传感器节点可互相协作，便捷、智能地实现化工实验室危险发现，其创新性主要体现在以下四个方面：(1)无需进行有线安装，可根据需求方便地进行部署；(2)分布式感知功能，体现在多个节点间的数据综合与合作感知机制；(3)节点之间无线通信射频功率自适应连接组网；(4)基于多源数据(视觉、听觉、嗅觉)的潜在危险发现方法(预警机制)。在本专利技术提供的一种实验室环境监测无线传感装置的实施例中，如图1所示，包括：感知模块、危险识别模块、控制模块和无线通信模块；所述感知模块用于：检测获取周围环境的感测信息；所述危险识别模块用于：根据所述感测信息获得周围环境的安全信息并发送至所述控制模块，所述安全信息包括安全等级和所述感测信息；所述控制模块用于：通过所述无线通信模块自动与预设的实验室环境监测无线传感装置建立无线连接组建感测网络，和根据预设的选举协议与相连接的实验室环境监测无线传感装置确定领导节点和成员节点；其中，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点，所述控制模块还用于在所述安全等级为预设范围时通过所述无线通信模块向所述领导节点发送所述安全信息，或响应自领导节点接收的协作命令通过所述无线通信模块向领导节点发送所述感测信息；或实验室环境监测无线传感装置作为领导节点，所述控制模块还用于通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实验室环境监测无线传感装置，其特征在于，包括：感知模块、危险识别模块、控制模块和无线通信模块；所述感知模块用于：检测获取周围环境的感测信息；所述危险识别模块用于：根据所述感测信息获得周围环境的安全信息并发送至所述控制模块，所述安全信息包括安全等级和所述感测信息；所述控制模块用于：通过所述无线通信模块自动与预设的实验室环境监测无线传感装置建立无线连接组建感测网络，和根据预设的选举协议与相连接的实验室环境监测无线传感装置确定领导节点和成员节点；其中，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点，所述控制模块还用于在所述安全等级为预设范围时通过所述无线通信模块向所述领导节点发送所述安全信息，或响应自领导节点接收的协作命令通过所述无线通信模块向领导节点发送所述感测信息；或实验室环境监测无线传感装置作为领导节点，所述控制模块还用于通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服务器，和/或通过所述无线通信模块向所有成员节点发送协作命令。

【技术特征摘要】
1.一种实验室环境监测无线传感装置，其特征在于，包括：感知模块、危险识别模块、控制模块和无线通信模块；所述感知模块用于：检测获取周围环境的感测信息；所述危险识别模块用于：根据所述感测信息获得周围环境的安全信息并发送至所述控制模块，所述安全信息包括安全等级和所述感测信息；所述控制模块用于：通过所述无线通信模块自动与预设的实验室环境监测无线传感装置建立无线连接组建感测网络，和根据预设的选举协议与相连接的实验室环境监测无线传感装置确定领导节点和成员节点；其中，实验室环境监测无线传感装置作为成员节点，所述控制模块还用于在所述安全等级为预设范围时通过所述无线通信模块向所述领导节点发送所述安全信息，或响应自领导节点接收的协作命令通过所述无线通信模块向领导节点发送所述感测信息；或实验室环境监测无线传感装置作为领导节点，所述控制模块还用于通过所述无线通信模块将接收的所述安全信息转发至服务器，和/或通过所述无线通信模块向所有成员节点发送协作命令。2.根据权利要求1所述的一种实验室环境监测无线传感装置，其特征在于，所述感知模块包括视觉感知子模块、听觉感知子模块和嗅觉感知子模块；所述视觉感知子模块包括红外探测器；所述听觉感知子模块包括超声波探测器，和/或次声波探测器；所述嗅觉感知子模块包括气敏传感器。3.根据权利要求2所述的一种实验室环境监测无线传感装置，其特征在于，还包括蘑菇形外壳；所述蘑菇形外壳的顶端弧面上设置有透光视窗，所述视觉感知子模块通过所述透光视窗接收周围环境的感知信息。4.根据权利要求1所述的一种实验室环境监...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云翔，杜駉骏，凡耀峰，李晓丹，杜杰，郑力，刘天伟，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：上海;31