化学化工论文提纲

论文题目：化学化工实验室、突发事故现场无线监测方法研究及应用

摘要：近年来,在高校的化学化工实验室、危险品仓库以及室外场所等时常发生爆炸、失火、毒气泄漏等重大事故,对工作人员及周边百姓的生命财产安全构成威胁,并造成了国家财产的巨大损失。为此,本文开展化学化工实验室、突发事故现场无线监测方法的研究具有理论研究意义和实际应用价值。本文以MSP430FG4619单片机为核心,采用可燃气体传感器、有毒气体传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、串口摄像头、无线收发和GPRS模块等设计了无线安全监测节点。针对化学化工实验室这一特殊环境增加了外部传感器的通用接口模块和自动灭火装置;针对突发事故现场的恶劣环境和突发性增加了节点的自保护功能和GPS定位模块;针对工业生产现场监测数据的特殊性,基于信号分配器设计了“即插式”无线传感器网络（WSN）节点。最后完善了无线传感器网络节点的故障自诊断功能,可实现远程监测无线传感器节点的工作状态。实验结果表明,本文提出的监测方法可用于可燃气体、有毒气体、温湿度、烟雾等参数的在线监测,当有危险情况发生时,可实现实时报警并采取相应的保护措施,可以应用于化学化工实验室,危险品生产、运输、储存等过程中的突发事故现场。“即插式”WSN节点可以基于信号分配器通过配置不同模拟信号的转换模块来获取工业生产现场多种检测信号,而且不影响工业现场的生产线和原有测控系统。因此,该监测方法有良好的使用价值和广阔的应用前景。

关键词：无线传感器网络（WSN）节点;化学化工实验室;突发事故现场;无线监测方法;“即插式”WSN节点;故障诊断

学科专业：控制科学与工程

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 化学化工实验室安全及其监测与管理现状

1.1.2 有毒、可燃气体等突发事故现场的安全监测现状

1.1.3 工业现场的安全监测现状

1.2 无线传感器网络监测系统

1.2.1 无线传感器网络(WSN)节点国外研究现状

1.2.2 无线传感器网络(WSN)节点国内研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 论文研究内容及结构安排

1.4.1 主要研究内容

1.4.2 文章结构

第2章 WSN安全监测节点和手持终端设计

2.1 WSN节点架构

2.2 WSN节点及手持终端硬件设计

2.2.1 WSN无线监测节点

2.2.2 无线通讯

2.2.3 信息处理终端

2.3 WSN节点和手持终端软件设计

2.3.1 IAR Embedded Workbench开发环境

2.3.2 安全监测节点主程序

2.3.3 WSN无线监测节点软件设计

2.3.4 通信模块软件程序设计

2.3.5 信息处理终端

2.4 本章小结

第3章 化学化工实验室无线监测与保护系统设计

3.1 实验室WSN安全监测节点设置

3.1.1 自动灭火装置

3.1.2 多功能接口模块设计

3.1.3 串口摄像头设计

3.2 无线监测与保护系统试验及分析

3.2.1 化学化工实验室安全监测系统结构

3.2.2 室内安全监测节点试验

3.3 本章小结

第4章 事故突发现场无线远程监测节点设计及应用

4.1 专用WSN节点投送及监检系统构成

4.1.1 WSN节点密封、防水、防火等保护功能

4.1.2 WSN节点远程定位系统

4.2 事故突发现场无线监测方法的应用

4.2.1 事故突发现场无线监测方案

4.2.2 石油化工厂烟囱污染物排放实时在线监测方案

4.2.3 危险品运输过程的在线监测

4.3 本章小结

第5章 工业生产现场“即插式”WSN节点设计及应用

5.1 基于信号分配器检测原理

5.2 “即插式”WSN节点设计

5.3 “即插式”WSN节点在工业现场的应用

5.3.1 工业现场检测仪表校准和替换

5.3.2 工业现场温湿度、浓度等多点检测

5.4 本章小结

第6章 WSN节点故障自诊断方法

6.1 基于RPCA和 SVDD多类分类的WSN节点在线故障诊断算法

6.1.1 自适应RPCA方法

6.1.2 基于支持向量数据描述的多类分类方法

6.1.3 基于RPCA和 SVDD多类分类的WSN节点在线故障诊断

6.2 故障诊断实验

6.2.1 检测过程

6.2.2 故障诊断实验

6.3 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A M20GPRS模块引脚定义

附录B 数据发送部分代码

附录C 温湿度检测程序

附录D 蜂鸣器报警程序

致谢