CN210573320U - 一种危险源实时监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种危险源实时监控装置，涉及控制技术领域。用于解决现有的危险源监测和报警存在数据接收端易堵塞，数据传递路径长以及漏采和采集不及时，易导致报警时间延误的问题。该装置包括：与服务器电联接的至少一个网关端，与网关端电联接的至少一个数据采集端；所述数据采集端包括至少一个传感器、第一MCU和第一报警器；当所述第一MCU确定所述传感器从危险源采集到源数据大于第一阈值时，向所述第一报警器发送开启信号，并向所述网关端发送与所述源数据对应的数据告警信息；所述网关端包括第二MCU，第二报警器；当所述第二MCU接收到所述数据告警信息时，向所述第二报警器发送开启信号，并将所述数据告警信息发送至所述服务器。

Description

一种危险源实时监控装置

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，更具体的涉及一种危险源实时监控装置。

背景技术

针对国内化工园区日益呈现出规模集中化、行业复杂化和生产多元化的特点，存在着安全管理方面的重大需求，尤其是各种危险源(有毒有害和易燃易爆气体)超限的提前发现和及时预警，更是确保化工园区安全生产和管理的核心需求。

当前国内大多数化工园区采用的危险源监测和报警的方法有三个问题：一是数据采集和上传，大多数报警***直接将现场多个数据采集端直接与***进行连接，易造成数据接收端大量堵塞，***数据处理负担重，从而导致报警不及时；二是报警流程，目前主要为：现场采集→数据传输→***判断和处理→报警发布→应急处置，此流程采用传统的报警模式，其弊端是数据传递路径长，人员响应迟滞，应急处置靠后；三是报警内容，目前所有化工园区报警***的现场端主要还是监测对象的数据采集和回传，内容比较单一，容易忽略因采集设备本身工作状态异常造成的不采、漏采和采集不及时的问题，最终导致报警时间延误。

综上所述，现有的危险源监测和报警存在数据接收端易堵塞，数据传递路径长以及漏采和采集不及时，易导致报警时间延误的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种危险源实时监控装置，用于解决现有的危险源监测和报警存在数据接收端易堵塞，数据传递路径长以及漏采和采集不及时，易导致报警时间延误的问题。

本实用新型实施提供了一种危险源实时监控装置，包括：与服务器电联接的至少一个网关端，与网关端电联接的至少一个数据采集端；

所述数据采集端包括至少一个传感器、第一MCU和第一报警器；当所述第一MCU确定所述传感器从危险源采集到源数据大于第一阈值时，向所述第一报警器发送开启信号，并向所述网关端发送与所述源数据对应的数据告警信息；

所述网关端包括第二MCU，第二报警器；当所述第二MCU接收到所述数据告警信息时，向所述第二报警器发送开启信号，并将所述数据告警信息发送至所述服务器。

优选地，所述数据采集端还包括第一无线通信模块，第一显示屏和第一供电模块；

所述第一供电模块分别与所述传感器，所述第一MCU和所述第一无线通信模块电联接；

所述第一MCU与所述第一显示屏电联接；

所述第一MCU用于将采集到的所述源数据通过所述第一无线通信模块发送至所述网关端，并将所述源数据发送至所述第一显示屏；

所述第一显示屏用于显示所述传感器的类型，所述源数据，所述第一阈值，所述第一MCU与所述传感器的连接状态，所述数据告警信息，所述第一无线通信模块与所述网关端的连接状态。

优选地，所述网关端包括第二无线通信模块、网络芯片、第二供电模块和第二显示屏；

所述第二供电模块分别与所述第二无线传感器，所述第二MCU和所述网络芯片电联接；

所述第二MCU分别与第二无线通信模块、所述网络芯片、所述存储器和所述第二显示屏电联接；

所述第二无线通信模块与至少一个数据采集端电联接，用于将所述数据采集端发送的所述数据告警信息和所述源数据发送至所述第二MCU；

所述第二MCU用于将所述源数据通过所述网络芯片发送至所述服务器；

所述第二显示屏用于显示所述网络芯片的配置信息，所述第二无线模块的配置信息，所述网络芯片与所述服务器的连接状态，所述数据告警信息，与所述第二无线模块连接的所述数据采集端的数量，所述第二无线模块与多个所述数据采集端的连接状态。

优选地，所述网关端还包括有存储器，所述存储器与所述第二MCU电联接；

当所述第二MCU确认所述网络芯片与所述服务器中断时，将所述数据采集端发送的所述源数据存储至所述存储器内。

优选地，所述数据采集端设置在多个位置，每个所述数据采集端设置的编号分别与每个所述位置的位置信息相匹配；

当所述第二MCU确认有至少一个所述数据采集端与所述网关端中断时，在所述第二显示屏上显示与所述网关端中断的所述数据采集端的数量以及每个所述数据采集端的编号。

优选地，所述网关端将所述服务器发送的控制命令转发至所述数据采集端；

所述数据采集端接收到所述网关端发送的所述控制命令，根据所述控制命令设置所述第一阈值。

优选地，所述服务器包括第三MCU，数据库，HTTP接口和缓存数据库；

所述第三MCU分别与所述数据库，所述HTTP接口电联接；

当所述第三MCU确认与至少一个所述网关端中断时，将所述网关端离线告警信息记录在所述数据库内；

所述第三MCU将接收到的所述源数据，所述告警信息存储至所述数据库，并将所述告警信息通过所述HTTP接口发送至上层应用。

优选地，所述传感器设置在危险源的多个地方，且所述传感器的类型包括多个。

本实用新型实施提供了一种危险源实时监控装置，包括：与服务器电联接的至少一个网关端，与网关端电联接的至少一个数据采集端；所述数据采集端包括至少一个传感器、第一MCU和第一报警器；当所述第一MCU确定所述传感器从危险源采集到源数据大于第一阈值时，向所述第一报警器发送开启信号，并向所述网关端发送与所述源数据对应的数据告警信息；所述网关端包括第二MCU，第二报警器；当所述第二MCU接收到所述数据告警信息时，向所述第二报警器发送开启信号，并将所述数据告警信息发送至所述服务器。该装置将数据采集端数据分区域发送至不同的网关端，再由各个网关端发送至服务器，解决了现有节点数据大量堵塞、监控***处理负担重的问题；进一步地，该装置包括有三级报警模式，即可以在数据采集端，网关端和服务器的后台进行报警和报警信息的显示，能够使得任何现场的管理人员及时、准确的掌握报警区域和报警点，从而提取进行应急处理，可以有效的解决传统报警模式下应急处理滞后的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本实用新型实施例提供的一种危险源实时监控装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的数据采集端内部及外部接口连接框图；

图3为本实用新型实施例提供的网关端内部及外部接口连接框图；

图4为本实用新型实施例提供的服务器框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示例性的示出了本实用新型实施例提供的一一种危险源实时监控装置结构示意图，如图1所示，该装置主要包括有至少一个数据采集端，至少一个网关端和服务器。

如图1所示，与服务器电联接的网关端的数量包括多个，且与网关端电联接的数据采集端的数量也包括有多个，比如，与服务器电联接的网关端可以是网关端S，网关端P，网关端M，与网关端电联接的数据采集端可以是数据采集端S1，数据采集端S2，数据采集端P1，数据采集端P2，数据采集端M1和数据采集端M2等。在该装置中采用多个数据采集端将数据汇聚至网关端，多个网关端将数据汇聚至服务器，避免了现有技术中数据采集端直接将数据发送至***的模式，从而解决了节点数据大量堵塞，***处理负担重的问题。

图2为本实用新型实施例提供的数据采集端内部及外部接口连接框图，如图2所示，该数据采集端包括有多个传感器102，第一MCU101(英文为：Microcontroller Unit，中文为：微控制单元)和第一报警器105，具体地，多个传感器102分别与第一MCU101电联接，由于多个传感器102分别设置在危险源的多个位置，因此，传感器102会将检测的源数据发送至第一MCU101。在本实用新型实施例中，第一MCU101内设置有第一阈值，通过该第一阈值与传感器102发送的源数据进行对比，当传感器102发送的源数据大于第一阈值时，则第一MCU101会向第一报警器105发送开启信号，第一报警器105接收到该开启信号之后，就会正常工作。在本实用新型实施例中，第一报警器105可以是声光报警器，即第一报警器105接收到开启信号之后，开始进行声光报警。同时，当第一MCU101确定接收到的源数据大于第一阈值时，也会向与第一MCU101电联接的网关端200发送数据告警信息，该数据告警信息与第一MCU101接收到的源数据相对应。

需要说明的是，在实际应用中，多个传感器102可以将检测到的源数据转换为电流值，并将该电流值发送至第一MCU101内，相应地，第一MCU101可以将第一阈值也转换为电流值，基于此，第一MCU101可以根据接收到的电流值，确认是否向第一报警器105发送开启信号。在本实用新型实施例中，对第一MCU101判断接收到的源数据是否大于第一阈值的具体方式不做限定。

图3为本实用新型实施例提供的网关端200内部及外部接口连接框图，如图3所示，该网关端200包括第二MCU201，第二报警器205。具体地，当第二MCU201接收到数据采集端100发送的数据告警信息时，会向与第二MCU201电联接的第二报警器205发送开启信号，以使第二报警器205在接收到开启信号之后正常工作，进一步地，第二MCU201会将该告警信息同时发送至服务器。

服务器接收到该数据告警信息之后，也会将该数据报警信息发送至上层应用400。

在本实用新型实施例中，将现有由***后台报警方式改为三级报警方式，即可以在现场采集端进行报警，也可以在中间汇聚网关端200检修报警，也可以在服务器后台进行报警，三级报警方式可以对现场工作人员和现场管理人员进行提前警通知，再者，服务器报警可以将告警信息发布给上层领导，能够达到及时发现早处理的效果。进一步地，该装置将现有的数据采集端100只负责采集检测对象的数值模式，修改为既采集监控对象的数值，也可以检测自身的运行状态，通过上述修改，不但可以提早发现监控对象的突发报警，也可以发现因数据采集端100和网关端200自身运行异常造成的潜在风险。

如图2所示，该数据采集端100还包括有第一无线通信模块103，第一显示屏106和第一供电模块104。数据采集端100用于连接不同类型的多个传感器102，将远端不同的传感器102信号或控制信号协议标准化，将不同的信号传输方式统一为无线传输方式，并上传至第一MCU101。需要说明的是，多个传感器102和第一MCU101之间可以通过RS485、RS232和0～20mA的通信协议接口进行数据传输。

在本实用新型实施例中，第一MCU101可以选用内核基于Cortex-M3的STM32F103RET6，第一无线通信模块103选用基于SEMTECH公司SX1268S射频芯片的全新一代Lora无线模块E22-400T30S，第一显示屏106采用ILI934驱动的2.4寸TFT液晶，第一报警器105通过GPIO口连接报警器和指示灯。

具体地，第一供电模块104分别与传感器102，第一MCU101和第一无线通信模块103电联接，用于分别向传感器102，第一MCU101和第一无线通信模块103提供电源。具体地，如图2所述，该第一供电模块104采用12V/24V两路输出的开关电源，直接向传感器102供电，并通过DC-DC电源芯片和LDO(英文为：low dropout regulator，中文为：低压差线性稳压器)芯片给其它电路供电。需要说明的是，该DC-DC电源芯片可以选择TPS54331DR，LDO芯片可以选择AMS1117-3.3。

具体地，第一MCU101与第一显示屏106电联接，第一MCU101将接收到的源数据通过第一无线通信模块103发送至网关端200，并将源数据发送至第一显示屏106。在实际应用中，第一显示屏106用于显示与第一MCU101电联接的多个传感器102的类型，多个传感器102发送至第一MCU101的源数据，第一MCU101内设置的第一阈值，第一MCU101与多个传感器102的连接状态，第一MCU101根据源数据确认的数据告警信息，第一无线通信模块103与网关端200的连接状态。

如图3所示，网关端200还包括第二无线通信模块202、网络芯片203、第二供电模块204和第二显示屏207。第二MCU201选用基于Cortex-M4的STM32F42IGT6，第二无线通信模块202选用基于SEMTECH公司SX1268S射频芯片的全新一代Lora无线模块E22-400T30S，网络芯片203选用全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器W5500，第二显示屏207采用TC76680驱动的5.0寸TFT液晶，第二报警器205可外接声光报警器，支持SDIO(英文为：Secure DigitalInput and Output Card，中文为：安全数字输入输出卡)接口的SD(英文为：SecureDigital Memory Card，中文为：安全数码卡)卡外部存储卡。

具体地，网关端200通道第二无线通信模块202与数据采集端100的第一无线通信模块103电联接，在本实用新型实施例中，网关端200用于组网控制，用以汇聚数据采集端100组成局域网络对数据进行分析处理，以及对局域网内数据进行打包统一经过以太网传至云端服务器实现APP(英文为：Application，中文为：应用程序)等客户端的操作。因此，一个网关端200可以电联接多个数据采集端100，即一个第二无线通信模块202可以电联接多个第一无线通信模块103。第二无线通信模块202与至少一个数据采集端100电联接，用于将数据采集端100发送的数据告警信息和源数据发送至第二MCU201。

第二MCU201分别与第二无线通信模块202、网络芯片203、存储器206和第二显示屏207电联接；一方面，第二MCU201用于将数据采集端100发送的源数据或者数据告警信息通过网络芯片203发送至所述服务器；一方面，当第二MCU201确认网络芯片203与服务器中断时，将数据采集端100发送的源数据存储至存储器206内，等到网络芯片203与服务器之间恢复连接时，会再次将存储在存储器206内的源数据发送至服务器；一方面，当第二MCU201接收到数据告警信息时，会向第二报警器205发送开启信号，当第二报警器205收到开启信号时，会正常工作；一方面，第二MCU201也会将网关端200与数据采集端100，网关端200和服务器之间的连接状态，数据告警信息等发送至第二显示屏207。

在本实用新型实施例中，第二显示屏207用于显示网关端200与多个是数据采集端100之间电联接，在实际应用中，由于每个数据采集端100均分布在不同的位置，因此，每个数据采集端100都设置有不同的编号，且每个编号与数据采集端100当前所处位置相匹配，基于此，当第二MCU201确认某个数据采集端100或者多个数据采集端100与网关端200之间的中断时，会在第二显示屏207上显示断开联接的数据采集端100的数量，每个数据采集器的编号或者位置信息。进一步地，第二显示屏207还会显示网关端200与服务器之间的连接情况，第二MCU201接收到的数据告警信息等。

图4为本实用新型实施例提供的服务器框图，如图4所示，该服务器主要包括有第三MCU301，数据库302和HTTP(英文为：HyperText Transfer Protocol，中文为：超文本传送协议)接口，具体地，第三MCU301分别与数据库302，HTTP接口303电联接，当第三MCU301确认与至少一个网关端200断开联接时，会将网关端200离线告警信息记录在数据库302内；第三MCU301通过HTTP接口303给上层应用400，主要用于查询网关端200，数据采集端100的基本信息，查询离线告警信息的位置，查询数据告警信息的位置并基于此对数据采集端100设备进行配置管理。

需要说明的是，在实际应用中，该装置开启工作时，分别包括服务器启动，网关端200启动和数据采集端100启动。具体地，当服务器启动后，会过以太网接收网关端200的加入请求，并与网关端200建立连接，实现对网关端200集中管理控制。当网关端200启动后，通过以太网控制器发送管理交互数据与服务器建立连接，与数据采集端100建立连接后，通过第二无线模块接收数据采集端100设备上报的源数据，之后通过以太网控制器转发源数据给服务器；当接收到数据采集端100上报的数据告警时，转发给服务器，并且进行本地声光告警；当检测与服务器连接中断、与数据采集端100连接中断时，会进行本地声光告警；当确认与服务器中断后，会将数据采集端100上报的源数据及数据告警信息保存到存储器206内，待与服务器重新建立连接后，将该源数据和数据告警信息发送至服务器；当接收到服务器下发的控制命令时，会通过第二无线模块将控制命令转发给数据采集端100。当数据采集端100启动时，先通过第一无线模块发送管理交互数据与网关端200建立连接；通过传感器102采集现场危险源数据，通过第一无线模块将源数据上报给网关；对危险源数据进行实时监测，如果发现超过设定阀值，会通过第一无线模块将数据告警信息上报给网关端200，并进行本地声光告警；检测与网关端200连接中断时，会进行本地声光告警；通过第一无线模块接收网关下发的控制指令，根据该控制指令设置传感器102检测源数据的第一阀值。

综上所述，本实用新型实施提供了一种危险源实时监控装置，包括：与服务器电联接的至少一个网关端，与网关端电联接的至少一个数据采集端；所述数据采集端包括至少一个传感器、第一MCU和第一报警器；当所述第一MCU确定所述传感器从危险源采集到源数据大于第一阈值时，向所述第一报警器发送开启信号，并向所述网关端发送与所述源数据对应的数据告警信息；所述网关端包括第二MCU，第二报警器；当所述第二MCU接收到所述数据告警信息时，向所述第二报警器发送开启信号，并将所述数据告警信息发送至所述服务器。该装置将数据采集端数据分区域发送至不同的网关端，再由各个网关端发送至服务器，解决了现有节点数据大量堵塞、监控***处理负担重的问题；进一步地，该装置包括有三级报警模式，即可以在数据采集端，网关端和服务器的后台进行报警和报警信息的显示，能够使得任何现场的管理人员及时、准确的掌握报警区域和报警点，从而提取进行应急处理，可以有效的解决传统报警模式下应急处理滞后的问题。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种危险源实时监控装置，其特征在于，包括：与服务器电联接的至少一个网关端，与网关端电联接的至少一个数据采集端；

所述数据采集端包括至少一个传感器、第一MCU和第一报警器；当所述第一MCU确定所述传感器从危险源采集到源数据大于第一阈值时，向所述第一报警器发送开启信号，并向所述网关端发送与所述源数据对应的数据告警信息；

所述网关端包括第二MCU，第二报警器；当所述第二MCU接收到所述数据告警信息时，向所述第二报警器发送开启信号，并将所述数据告警信息发送至所述服务器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集端还包括第一无线通信模块，第一显示屏和第一供电模块；

所述第一供电模块分别与所述传感器，所述第一MCU和所述第一无线通信模块电联接；

所述第一MCU与所述第一显示屏电联接；

所述第一MCU用于将接收到的所述源数据通过所述第一无线通信模块发送至所述网关端，并将所述源数据发送至所述第一显示屏；

所述第一显示屏用于显示所述传感器的类型，所述源数据，所述第一阈值，所述第一MCU与所述传感器的连接状态，所述数据告警信息，所述第一无线通信模块与所述网关端的连接状态。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网关端包括第二无线通信模块、网络芯片、第二供电模块和第二显示屏；

所述第二供电模块分别与所述第二无线传感器，所述第二MCU和所述网络芯片电联接；

所述第二MCU分别与第二无线通信模块、所述网络芯片、存储器和所述第二显示屏电联接；

所述第二无线通信模块与至少一个数据采集端电联接，用于将所述数据采集端发送的所述数据告警信息和所述源数据发送至所述第二MCU；

所述第二MCU用于将所述源数据通过所述网络芯片发送至所述服务器；

所述第二显示屏用于显示所述网络芯片的配置信息，所述第二无线模块的配置信息，所述网络芯片与所述服务器的连接状态，所述数据告警信息，与所述第二无线模块连接的所述数据采集端的数量，所述第二无线模块与多个所述数据采集端的连接状态。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述网关端还包括有存储器，所述存储器与所述第二MCU电联接；

当所述第二MCU确认所述网络芯片与所述服务器中断时，将所述数据采集端发送的所述源数据存储至所述存储器内。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述数据采集端设置在多个位置，每个所述数据采集端设置的编号分别与每个所述位置的位置信息相匹配；

当所述第二MCU确认有至少一个所述数据采集端与所述网关端中断时，在所述第二显示屏上显示与所述网关端中断的所述数据采集端的数量以及每个所述数据采集端的编号。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述网关端将所述服务器发送的控制命令转发至所述数据采集端；

所述数据采集端接收到所述网关端发送的所述控制命令，根据所述控制命令设置所述第一阈值。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述服务器包括第三MCU，数据库和HTTP接口；

所述第三MCU分别与所述数据库，所述HTTP接口电联接；

当所述第三MCU确认与至少一个所述网关端中断时，将所述网关端离线告警信息记录在所述数据库内；

所述第三MCU将接收到的所述源数据，所述告警信息存储至所述数据库，并将所述告警信息通过所述HTTP接口发送至上层应用。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器设置在危险源的多个地方，且所述传感器的类型包括多个。

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