基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统及方法技术方案

一种基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，包括气体数据接收模块、气体数据处理模块、气体数据展示模块、气体数据监控模块和气体数据预测模块，通过气体数据接收模块收集气体传感器上传的数据，通过气体数据处理模块对接收到的数据进行加工处理并存入数据库中，通过气体数据展示模块将数据库中的数据根据不同的类别分别展示给工作人员，通过气体数据监控模块实时的对气体的浓度进行监测，发出报警通告并及时判断气体环境的危害程度以采取相应的措施，通过气体数据预测模块对气体接下来的走向进行预测。本发明专利技术提供一种基于物联网的工业现场危险气体传感和预测方法，对未来某个时间段气体的危险程度做出及时准确的分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统及方法


[0001]本专利技术涉及数据监测及管理
，具体为基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统及方法。

技术介绍

[0002]环境气体的质量一直与人们生活息息相关。如果空气中含有有毒气体会带来巨大的危害；如果有可燃气体的泄漏则会引起爆炸和火灾。在各类化工、汽车等企业中，使用的气体原料和产生的气体数量和种类不断增加。随着新能源的发展，对气体原料使用程度的检测需求越来越大，为了解决这个问题，该物联网检测气体系统可以通过软件平台实现对气体浓度以及泄漏的有效监控，建立起传感器到服务器的物联网综合服务系统；同时，还可以通过传感器检测周围人员的流动情况，满足人们对工作的需求。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，该系统包括：
[0006]气体数据接收模块，用于通过LoRa中继器接收工厂不同位置的多个气体传感器上传的数据并进行加工处理，以Json格式上传给运行在主机上的MQTT服务器；
[0007]气体数据处理模块，用于将接收到的气体浓度以及人员数据在服务端进行格式转换等相应处理后存入数据库；
[0008]气体数据展示模块，用于通过获取中不同类别的数据，分别呈现给不同的功能单元展示；
[0009]气体数据监控模块，用于对气体的实时数据进行监测，并在超过异常时发出报警；
[0010]气体数据预测模块，用于对气体的未来走势进行预测。
[0011]所述气体数据接收模块用于对数据的接收，通过传感器检测气体浓度并上行传给LoRa中继器，LoRa模块作为中继器的优点在于其有效监测距离可以达到3km，覆盖范围很广，可以保证工厂里的传感器部署到每个角落都能接收到数据，LoRa中继器接收到传感器上传的数据之后将其转为Json格式数据集并上传发送给与LoRa中继器同一个局域网下的MQTT服务器；
[0012]所述气体数据处理模块用于将接收到的气体浓度以及人员数据在服务端进行格式转换处理后存入数据库；
[0013]所述气体数据展示模块用于通过获取数据库中不同类别的数据，分别呈现给不同的功能单元再展示给相关工作人员；
[0014]所述气体数据监测模块用于通过从数据库中获取所有设备以及传感器的相关信息，包括传感器位号、设备id、测量的气体名称、实时的测量值、传感器的安装位置、传感器
的安装区域、报警信息、是否联网以及电池电量等信息，以便实时的总览所有传感器的相关信息，以此来查看设备和传感器的相关变化，并且在数据发生人为改动时生成相关日志信息方便调试人员查看；
[0015]所述气体数据预测模块用于通过LSTM预测模型的方式预测接下来的气体走向。
[0016]进一步，所述气体数据处理模块包括设备处理单元、传感器处理单元、报警处理单元、实时数据处理单元和历史数据处理单元，所述设备处理单元用于将上传数据中设备id、设备安装位置、设备安装区域、环境温度以及当前环境所处的大气压强信息收集处理存入设备数据中；所述传感器处理单元用于将上传数据中传感器id、传感器电量和采集的气体名称信息存入传感器数据中；所述报警处理单元通过对上传数据中的气体实际测量值进行加工处理，判断是否超过一级或者二级报警阈值，并在超过报警阈值的情况下存入报警数据中；所述实时数据处理单元将上传数据中设备id和采集的气体浓度值收集处理并存入实时数据并进行覆盖上一次的实时数据，其中对设备是否联网的处理策略如下：如若当前接收数据的时间距离上次传感器接收的实时数据时间超过2分半且该次接收并未获取到数据则将传感器联网状态设置为离线；否则更新上次的实时数据时间为本次接收数据的时间；所述历史数据处理单元将上传数据中设备id和采集的气体浓度值以及人员检测信息加工处理存入历史数据。
[0017]再进一步，所述气体数据展示模块包括实时数据可视化单元、历史数据可视化单元、工厂位图可视化单元以及人员检测可视化单元，所述实时数据可视化单元用于获取数据库中每个传感器的实时数据，以便实时查看当前气体浓度是否超标和传感器当前电量是否过低；所述历史数据可视化单元用于将历史数据通过部分截取的方式将需要查看的某时间段内的数据反馈给系统相关工作人员，以便观测某段时间内气体浓度的变化趋势；所述工厂位图可视化单元用于将工厂的平面图上传录入到工厂数据；再将工厂图展现给系统相关人员，并且可以通过拖拽数据点的方式将设备传感器和实时检测值等信息以坐标点的形式展现到工厂图上，以便展示各个设备在工厂地区的具体位置以及可以通过坐标悬浮窗口的形式查看当前传感器检测的气体是否有浓度超标的情况；所述人员检测可视化单元通过数据库中历史数据将人员信息单独筛选出来并反馈给系统相关人员，以便展示当前设备传感器附近是否有人以及某段时间内传感器附近是否有人徘徊或者逗留；
[0018]一种基于物联网的工业现场危险气体传感预测方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：获取传感器检测气体的浓度数据，将其存入历史数据，并且修改在线状态以及覆盖实时数据。如若浓度超标则将其存入数据库报警数据中；
[0020]步骤2：从数据库中获取数据，将设备安装位置、安装区域、检测的气体、检测的单位、传感器的位号、报警状态以及传感器剩余电量等信息展示给相关工作人员，并对有报警的传感器进行处理标记；
[0021]步骤3：对传感器数据进行预测，并将预测结果呈现给工作人员。
[0022]进一步，所述步骤1中，如若在预设的时间间隔t内接受到传感器上传的数据则判定该传感器状态为在线；否则判定该传感器掉线，并通过气体数据展示模块将传感器掉线信息展示给相关工作人员。传感器收集到的数据分别存入历史数据和实时数据中，如若接收到的气体种类是H2等可燃气体则通过公式
[0023]C≤25％*LEL
[0024]以及公式
[0025]C≤50％*LEL
[0026]其中：LEL是可燃气体发生爆炸时的下限浓度值(V％)，用于判断气体浓度是否超过一级报警设定值和二级报警设定值，如若超标则存入报警数据中；如若接收到的气体种类是SO2、CO、NH3以及H2S等有毒气体则通过公式
[0027]C≤5％*IDLH
[0028]以及公式
[0029]C≤10％*IDLH
[0030]其中：IDLH是直接致害浓度，即在工作地点，环境中空气污染物浓度达到某种危险水平，如可致命或永久损害健康或使人立即丧尸逃生能力。
[0031]IDLH用于判断气体浓度是否超过一级报警设定值和二级报警设定值，如若超标则存入报警数据中。
[0032]再进一步，所述步骤2中，如若传感器数据超过报警阈值则在导航模块中将其高亮标记显示，如若传感器数据超过一级报警则用黄色警示灯标记；如若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，其特征在于，该系统包括：气体数据接收模块，用于通过LoRa中继器接收工厂不同位置的多个气体传感器上传的数据并进行加工处理，以Json格式上传给运行在主机上的MQTT服务器；气体数据处理模块，用于将接收到的气体浓度以及人员数据在服务端进行格式转换等相应处理后存入数据库；气体数据展示模块，用于通过获取中不同类别的数据，分别呈现给不同的功能单元展示；气体数据监控模块，用于对气体的实时数据进行监测，并在超过异常时发出报警；气体数据预测模块，用于对气体的未来走势进行预测。2.根据权利要求1所述的基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，其特征在于，所述气体数据处理模块包括设备处理单元、传感器处理单元、报警处理单元、实时数据处理单元和历史数据处理单元，服务器接收到LoRa传来的数据后将数据进行分类并存入数据库中；所述设备处理单元将上传数据中设备id、设备安装位置、设备安装区域、环境温度以及当前环境所处的大气压强收集处理存入设备数据；所述传感器处理单元将上传数据中传感器id、传感器电量和采集的气体名称收集处理存入传感器数据；所述报警处理单元对上传数据中的气体实际测量值进行加工处理，判断是否超过一级或者二级报警阈值，并在超过报警阈值的情况下存入报警数据；所述实时数据处理单元将上传数据中设备id和采集的气体浓度值收集处理并存入实时数据并进行覆盖上一次的实时数据；其中对设备是否联网的处理策略如下：如若当前接收数据的时间距离上次传感器接收的实时数据时间超过2分半且该次接收并未获取到数据则将传感器联网状态设置为离线；否则更新上次的实时数据时间为本次接收数据的时间；所述历史数据处理单元将上传数据中设备id和采集的气体浓度值以及人员检测信息加工处理存入历史数据。3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，其特征在于，所述气体数据展示模块包括实时数据可视化单元、历史数据可视化单元、工厂位图可视化单元以及人员检测可视化单元；所述实时数据可视化单元获取数据库中每个传感器的实时数据，以便实时查看当前气体浓度是否超标和传感器当前电量是否过低；所述历史数据可视化单元将历史数据通过部分截取的方式将需要查看的某时间段内的数据反馈给系统相关工作人员，以便观测某段时间内气体浓度的变化趋势；所述工厂位图可视化单元首先将工厂的平面图上传录入到工厂数据；再将工厂图展现到系统相关人员，并且可以通过拖拽数据点的方式将设备传感器和实时检测值等信息以坐标点的形式展现到工厂图上，以便展示各个设备在工厂地区的具体位置以及可以通过坐标悬浮窗口的形式查看当前传感器检测的气体是否有浓度超标的情况；所述人员检测可视化单元通过数据库中历史数据将人员信息单独筛选出来并反馈给系统相关人员，以便展示当前设备传感器附近是否有人以及某段时间内传感器附近是否有人徘徊或者逗留。
4.根据权利要求1或2所述的基于物联网的工业现场危险气体传感预测系统，其特征在于，所述气体数据监控模块中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴哲夫，朱文杰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：