一种混凝土厂粉尘智能监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种混凝土厂粉尘智能监测系统，包括粉尘状态监测装置、基站设备和监测中心计算机；所述粉尘状态监测装置包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于设定的混凝土厂粉尘状态监测区域内，传感器节点用于采集所在测点的粉尘浓度数据，并将粉尘浓度数据发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的粉尘浓度数据，进行处理后转发至监测中心计算机；监测中心计算机用于对基站设备发送的粉尘浓度数据进行分析和处理。本发明专利技术利用无线传感器网络技术实现了混凝土厂粉尘监测，系统结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土厂粉尘智能监测系统
本专利技术涉及混凝土厂粉尘监测领域，具体涉及一种混凝土厂粉尘智能监测系统。
技术介绍
相关技术中，大多数的厂区环境数据收集和统计工作还停留在人工读数查表的落后水平，人为误差伴随存在，给环境数据管理工作带来很大的困难。如在混凝土及外加剂配套生产过程中，对于各个工作站出现的粉尘超标问题，目前主要是人工检测和手工处理，其方法陈旧，不能及时处理，容易对周边环境造成严重污染。为了能够不断地获取混凝土厂粉尘较为准确的环境数据，应该建立一套有效的混凝土厂环境监测管理平台。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种混凝土厂粉尘智能监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种混凝土厂粉尘智能监测系统，包括粉尘状态监测装置、基站设备和监测中心计算机；所述粉尘状态监测装置包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于设定的混凝土厂粉尘状态监测区域内，传感器节点用于采集所在测点的粉尘浓度数据，并将粉尘浓度数据发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的粉尘浓度数据，进行处理后转发至监测中心计算机；监测中心计算机用于对基站设备发送的粉尘浓度数据进行分析和处理。优选地，所述监测中心计算机包括处理模块和显示模块，该处理模块将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示模块进行比较结果显示。进一步地，还包括分布在监测区域内的多个控制器和除尘装置，控制器的输入端与监测中心计算机连接；控制器控制所连接的除尘装置的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置除尘。本专利技术的有益效果为：通过建立有效的粉尘状态监测管理平台，实时监测粉尘状态情况，清晰了解混凝土厂粉尘环境现状，积累一定的基础数据，在粉尘浓度越限时，进行相应应急处理，使整个系统更为自动化，相对传统处理方法减少了人力物力的消耗。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个实施例的混凝土厂粉尘智能监测系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个实施例的监测中心计算机的框图示意图。附图标记：粉尘状态监测装置1、基站设备2、监测中心计算机3、控制器4、除尘装置5、处理模块10、显示模块20。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本实施例提供的一种混凝土厂粉尘智能监测系统，包括粉尘状态监测装置1、基站设备2和监测中心计算机3。粉尘状态监测装置1包括多个随机部署于设定的混凝土厂粉尘状态监测区域内的传感器节点，多个传感器节点通过自组织方式组建无线传感器网络。其中，传感器节点用于对混凝土厂粉尘状态进行监测感知，并将获得的粉尘浓度数据通过通信节点发送至基站设备2。基站设备2汇聚各传感器节点发送的粉尘浓度数据，进行处理后转发至监测中心计算机3。监测中心计算机3用于对基站设备2发送的粉尘浓度数据进行分析和处理。在一个实施例中，如图2所示，监测中心计算机3包括处理模块10和显示模块20，该处理模块10将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示模块20进行比较结果显示。进一步地，混凝土厂粉尘监测系统还包括分布在监测区域内的多个控制器4和除尘装置5，控制器4的输入端与监测中心计算机3连接；控制器4控制所连接的除尘装置5的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置5除尘。除尘装置5可以是喷雾器，本实施例不对除尘装置5作限定。本专利技术上述实施例通过建立有效的粉尘状态监测管理平台，实时监测粉尘状态情况，清晰了解混凝土厂各位置的粉尘环境现状，积累一定的基础数据，在粉尘浓度越限时，进行相应应急处理，使整个系统更为自动化，相对传统处理方法减少了人力物力的消耗。在一个实施例中，所述混凝土厂粉尘状态监测区域为边长是A×B的矩形监测区域，设置传感器节点在不发送粉尘浓度数据时的载波监听半径为Φmin；设置传感器节点在发送粉尘浓度数据时的载波监听半径为：式中，Φ表示传感器节点在发送粉尘浓度数据时的载波监听半径，dmax为无线传感器网络中传感器节点间的最大通信链路长度，dmin为无线传感器网络中传感器节点间的最小通信链路长度，Φmin为设定的载波监听半径的下限值，N为部署的传感器节点的个数。传感器节点在不发送粉尘浓度数据时，信道利用率较低，而传感器节点向基站设备2发送粉尘浓度数据时，由于相邻的大量传感器节点向基站设备2转发粉尘浓度数据而同时尝试接入信道，传感器节点之间的竞争将产生严重的冲突和干扰，从而会造成较多的粉尘浓度数据的丢失与重传量，导致网络吞吐率急剧下降，网络通信时延指数增加。载波监听技术通过抑制消息发送端周围一定范围内的传感器节点发送消息的方式来减少相邻的传感器节点对当前通信的干扰，基于此，本实施例采用上述公式限定了传感器节点在不同状态时的载波监听半径。通过对传感器节点按照不同的状态进行载波监听半径的控制，有效抑制了网络冲突和干扰，避免造成较多的粉尘浓度数据的丢失与重传量。在一个实施例中，传感器节点将粉尘浓度数据发送至基站设备2，具体为：(1)传感器节点与基站设备2之间的距离小于设定的距离阈值时，传感器节点直接将粉尘浓度数据发送至基站设备2；(2)传感器节点与基站设备2之间的距离大于设定的距离阈值时，传感器节点将粉尘浓度数据通过多跳转发的形式发送至基站设备2，其中，传感器节点在其邻居节点中选择权值最大的传感器节点作为下一跳，所述的邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；所述的权值的计算公式为：式中，Qij表示传感器节点i的邻居节点j的权值，l(i,j)y为传感器节点i至邻居节点j的链路在垂直方向上的投影，N为部署的传感器节点的个数，Eij为邻居节点j的当前剩余能量，Emin为设定的最小能量值，Dij为传感器节点i与邻居节点j之间的距离，Li为传感器节点i的通信距离，ω1、ω2为设定的权重系数；式中，为设定的链路有效性判断取值函数，当满足时，当不满足时，本实施例基于传感器节点与基站设备2之间的距离设定了传感器节点将粉尘浓度数据发送至基站设备2的最佳中继路由方式，能够有效节省粉尘浓度数据发送至基站设备2的能耗。本实施例中传感器节点在其邻居节点中选择权值最大的传感器节点作为下一跳，并创造性地设定了传感器节点的权值的计算公式。该计算公式在考虑能量和距离因素的基础上，引入了链路有效性判断取值函数，使得传感器节点只在一定数量的有效通信链路下选择下一跳，通过链路有效性判断取值函数的设定，减少了一定数量的冗余链路，约束了粉尘浓度数据转发的路径，能够使得粉尘浓度数据沿定向转发至基站设备2，提高了粉尘浓度数据转发至基站设备2的可靠性和完整性。在一个实施例中，传感器节点内设有数据预处理器，数据预处理器用于在传感器节点将粉尘浓度数据发送至基站设备2之前，先对粉尘浓度数据进行过滤处理，具体为：数据预处理器检测要发送的粉尘浓度数据序列中是否存在粉尘浓度数据超过设定的监测阈值，若存在，传感器节点按照替代值计算公式计算替代值，并用计算的替代值替换该粉尘浓度数据。其中，设定替代值计算公式为：式中，xj′为与粉尘浓度数据xj对应的替代值，xm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土厂粉尘智能监测系统，其特征是，包括粉尘状态监测装置、基站设备和监测中心计算机；所述粉尘状态监测装置包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于设定的混凝土厂粉尘状态监测区域内，传感器节点用于采集所在测点的粉尘浓度数据，并将粉尘浓度数据发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的粉尘浓度数据，进行处理后转发至监测中心计算机；监测中心计算机用于对基站设备发送的粉尘浓度数据进行分析和处理。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土厂粉尘智能监测系统，其特征是，包括粉尘状态监测装置、基站设备和监测中心计算机；所述粉尘状态监测装置包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于设定的混凝土厂粉尘状态监测区域内，传感器节点用于采集所在测点的粉尘浓度数据，并将粉尘浓度数据发送至基站设备；所述基站设备汇聚各传感器节点发送的粉尘浓度数据，进行处理后转发至监测中心计算机；监测中心计算机用于对基站设备发送的粉尘浓度数据进行分析和处理。2.根据权利要求1所述的一种混凝土厂粉尘智能监测系统，其特征是，所述监测中心计算机包括处理模块和显示模块，该处理模块将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由显示模块进行比较结果显示。3.根据权利要求1所述的一种混凝土厂粉尘智能监测系统，其特征是，还包括分布在监测区域内的多个控制器和除尘装置，控制器的输入端与监测中心计算机连接；控制器控制所连接的除尘装置的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置除尘。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种混凝土厂粉尘智能监测系统，其特征是，所述混凝土厂粉尘状态监测区域为边长是A×B的矩形监测区域，设置传感器节点在不发送粉尘浓度数据时的载波监听半径为Φmin；设置传感器节点在发送粉尘浓度数据时的载波监听半径为：式中，Φ表示传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦玥，
申请(专利权)人：深圳市益鑫智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44