基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统技术方案

本发明专利技术涉及无线监控领域，特别是一种基于ZigBee无线传感网络的人员安全防护系统。该系统包括n个传感器节点，一个网关节点，探伤车间监控中心以及设置在其上事先编制的监控软件，以及与之相连的探伤车间门禁系统、探伤作业操作台和声光报警装置，n为正整数；其中，传感器节点通过ZigBee无线通讯协议与网关节点建立连接，网关节点通过以太网接入探伤车间监控中心，探伤车间监控中心运行监控软件，并根据监控软件的数据处理结果对门禁系统、探伤操作台及声光报警装置进行相应的控制；本发明专利技术通过设计探伤车间无线监控网络，增强了探伤车间工作人员的辐射防护能力，提高了工作人员的安全性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信技术及环境监控技术，特别是基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统。
技术介绍
焊接工厂探伤车间作为需要经常使用放射源进行工件探伤的场所，辐射防护是非常重要的一环，获取探伤车间辐射变化信息对于确保工作人员免受辐射伤害具有非常重要 的作用。此外，探伤车间由于需要频繁使用放射源对工件进行探伤作业，其发生潜在核泄漏事故的概率非常高。一旦发生辐射源脱落或者卡源等核事故，放射源将会污染环境，并可能造成工作人员、公众受到过量的照射，严重时会导致死亡。因此，在发生核泄漏事故后，应立即将探伤车间的辐射信息数据传输给监控指挥中心，以便及时采取核事故应急救援措施。当前的救援方式主要是在核辐射事故发生后，救援人员立即携带核应急监测终端赶赴现场进行数据采集，并将处理后的数据传输到监测指挥中心，以便监测指挥中心及时了解情况做出快速反应，以应对紧急情况，将损失减到最小。这个过程中有很大的延时，并且现场辐射信息数据的采集并不全面准确。因此，建立探伤车间实时全方位辐射监控系统非常必要。核事故具有突发性，危害性很大，必须事发时立即与监测指挥中心建立数据传输，传输不能出现严重错误，耽误时间就会造成不可想象的后果。因此，现场环境信息数据的传输必须实时性好，准确性高，此外，现场环境的复杂性使得该数据传输还需要抗干扰能力强。传统的监测数据传输是通过有线方式进行的，若在多点铺设有线核环境监测数据采集终端，必将造成较大的人力财力支出，且不便于应急使用。Zigbee作为一种新型的短距离、低速率、低功耗无线传感网络技术，与有线数据传输相比，具有易于铺设，成本低廉等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高探伤车间工作人员的辐射防护安全，提供了基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统，该系统通过传感器节点以及由传感器节点构成的无线传感网络实现了对探伤车间环境参数的实时全方位采集，通过ZigBee无线通讯技术实现了监控系统布置的方便性，通过探伤车间监控中心的监控软件对环境信息进行实时处理，进而控制探伤车间门禁系统、探伤作业操作台和声光报警装置进行相应的动作，增强了对探伤车间工作人员的辐射防护。基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于包括安装设置于操作间的探伤车间监控中心、设置于曝光间的网关节点和η个传感器节点，所述η个传感器节点按照ZigBee协议组成无线传输网络，与网关节点建立连接；所述网关节点通过以太网接入探伤车间监控中心；其中，η为正整数；所述监控中心采用监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程的多线程技术，监控中心开始运行后，首先进行系统参数初始化，并创建数据接收子线程和设备控制子线程，在监控中心的运行过程中，监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程进行数据交换，实现监控中心的功能。所述监控界面主线程包括如下工作步骤 1)读取各传感器节点相关状态参数，并进行实时界面显示； 2)对各传感器节点相关状态进行判定，更新相应的警告标志位； 3)检查监控界面是否有重新设置传感器节点采样周期或阈值的操作，若存在，则跳至步骤4)，否则，跳至步骤I)；· 4)将新设定的采样周期或阈值通过以太网发送给网关节点，跳至步骤I)。 所述数据接收子线程包括如下步骤 1)监听以太网口； 2)若以太网口收到数据，跳至步骤3)，否则跳至步骤I)； 3)将接收到的数据转换成系统内部数据格式，对相应的传感器节点状态参数进行更新； 4)将相应的传感器节点状态参数存入数据库，跳至步骤I)。所述设备控制子线程包括如下步骤 O读取各传感器节点相关警告标志位； 2)根据各传感器节点相关警告标志位判断是否有节点状态超出阈值，若有，则跳至步骤3)，否则跳至步骤I)； 3)进行声光报警； 4)根据警告标志位向门禁系统及探伤作业操作台发送相应的控制指令，跳至步骤I)。所述传感器节点包括控制器、ZigBee无线通讯模块、辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器、LED灯、蜂鸣器、电池、外接电源及电源管理模块；其中，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与控制器、ZigBee无线通讯模块、辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器相连，控制器分别与ZigBee无线通讯模块、辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器双向连接，控制器的输出端连接辐射探测模块、LED灯、蜂鸣器；所述控制器与辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器通过传感器接口双相连接；所述控制器的输出端通过控制接口与辐射探测模块、LED灯、蜂鸣器相连，控制接口与控制器之间双相连接。所述辐射探测模块采用的是辐射强度测量传感器。所述传感器节点的每个传感器工作流程，包括以下步骤 O传感器节点上电初始化； 2)搜索已存在的ZigBee网络，并尝试加入该网络； 3)若加入网络成功，则跳至步骤4)，否则跳至步骤2)； 4)监听加入的ZigBee网络； 5)判断是否收到网关节点信息，若收到，则跳至步骤6)，否则，跳至步骤4)； 6)向网关节点发送应答消息；7)解析接收到的来自网关节点的指令，判断是否需要更新本节点的采样周期或阈值，若需要，则跳至8)，否则跳至步骤9)； 8)更新步骤7)所述网关节点的采样周期或阈值； 9)按照采样周期采集步骤7)所述网关节点附近的环境信息； 10)判断采集到的环境信息是否超出阈值，若超出阈值，则跳至步骤11)，否则跳至步骤 12)； 11)声光报警； 12)将采集到的环境信息进行打包，并无线发送给网关节点，跳至步骤9)。所述网关节点包括控制器、ZigBee无线通讯模块、网卡芯片、LED灯、蜂鸣器、电池、外接电源及电源管理模块；其中，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电·源管理模块的输出端分别与控制器、ZigBee无线通讯模块、网卡芯片相连，控制器分别与ZigBee无线通讯模块、网卡芯片双向连接,控制器的输出端连接LED灯和蜂鸣器；所述控制器的输出端通过控制接口连接LED灯和蜂鸣器，控制接口与控制器之间双相连接；所述探伤车间监控中心还连接有门禁控制系统、探伤作业操作台和声光报警装置。所述控制器的ZigBee无线通讯模块和网关节点的ZigBee无线通讯模块采用相同的无线射频芯片。所述网关节点的工作流程包括以下步骤 O网关节点上电初始化，并通过以太网口与监控中心建立连接； 2)建立ZigBee网络； 3)若ZigBee网络建立成功则跳至步骤4)，否则跳至步骤2)； 4)监听网络和外部设备； 5)若收到消息跳至步骤6)，否则跳至步骤4)； 6)若收到的信息来自以太网，跳至步骤7)，否则跳至步骤11)； 7)解析来自以太网的信息； 8)根据解析结果给传感器节点发送信息； 9)等待传感器节点的回应； 10)若收到来自传感器节点的回应，跳至步骤4)，否则跳至步骤9)； 11)判断接收到的的信息是否来自传感器节点，若是则跳至步骤12)，否则跳至步骤4)； 12)判断发送信息的传感器节点是否已入网，若已入网，则跳至步骤13)，否贝U跳至步骤17)； 13)对接收到的传感器节点信息进行解析； 14)判断接收到的传感器节点数据是否超本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于：包括安装设置于操作间的探伤车间监控中心、设置于曝光间的网关节点和传感器节点，传感器节点与网关节点通过ZigBee网络协议建立连接，所述网关节点通过以太网接入探伤车间监控中心；所述监控中心采用监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程的多线程技术，监控中心开始运行后，首先进行系统参数初始化，并创建数据接收子线程和设备控制子线程，在监控中心的运行过程中，监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程进行数据交换，实现监控中心的功能。

【技术特征摘要】
1.基于ZigBee的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于包括安装设置于操作间的探伤车间监控中心、设置于曝光间的网关节点和传感器节点，传感器节点与网关节点通过ZigBee网络协议建立连接，所述网关节点通过以太网接入探伤车间监控中心；所述监控中心采用监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程的多线程技术，监控中心开始运行后，首先进行系统参数初始化，并创建数据接收子线程和设备控制子线程，在监控中心的运行过程中，监控界面主线程与数据接收子线程、设备控制子线程进行数据交换，实现监控中心的功能。2.根据权利要求I所述的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于所述传感器节点设置有η个，η个传感器节点按照ZigBee协议组成无线传输网络，其中，η为正整数。3.根据权利要求I或2所述的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于所述监控界面主线程包括如下工作步骤 读取各传感器节点相关状态参数，并进行实时界面显示； 对各传感器节点相关状态进行判定，更新相应的警告标志位； 检查监控界面是否有重新设置传感器节点采样周期或阈值的操作，若存在，则跳至步骤4)，否则，跳至步骤I)； 将新设定的采样周期或阈值通过以太网发送给网关节点，跳至步骤I)。4.根据权利要求I或2所述的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于所述数据接收子线程包括如下步骤 监听以太网口； 若以太网口收到数据，跳至步骤3)，否则跳至步骤I)； 将接收到的数据转换成系统内部数据格式，对相应的传感器节点状态参数进行更新； 将相应的传感器节点状态参数存入数据库，跳至步骤I)。5.根据权利要求I或2所述的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于所述设备控制子线程包括如下步骤 读取各传感器节点相关警告标志位； 根据各传感器节点相关警告标志位判断是否有节点状态超出阈值，若有，则跳至步骤3)，否则跳至步骤I); 进行声光报警； 根据警告标志位向门禁系统及探伤作业操作台发送相应的控制指令，跳至步骤I)。6.根据权利要求I或2所述的探伤车间人员安全防护系统，其特征在于所述传感器节点包括控制器、ZigBee无线通讯模块、辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器、LED灯、蜂鸣器、电池、外接电源及电源管理模块；其中，电池、外接电源分别与电源管理模块的输入端相连，电源管理模块的输出端分别与控制器、ZigBee无线通讯模块、福射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器相连，控制器分别与ZigBee无线通讯模块、辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器双向连接，控制器的输出端连接辐射探测模块、LED灯、蜂鸣器；所述控制器与辐射探测模块、人体感应模块、烟雾传感器、温湿度传感器通过传感器接口双相连接；所述控制器的输出端通过控制接口与辐射探测模块、LED灯、蜂鸣器相连，控制接口与控制器之间双相连接；所述辐射探测模块采用的是辐射强度测量传感器。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立强，凌乐，桂仲成，金之铂，贺骥，张帆，陈博翁，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：