危险品仓库的复合无线传感器节点设计

　　引言

　　随着石油、化工和能源工业的发展，作为原材料、能源和消费品使用的易燃、易爆危险品的流通量和存储量越来越大。它的安全不仅关系到人民生命安全，更牵涉社会的安定。据统计，在易燃、易爆危险品事故中存储和运输环节造成的事故最多。易燃、易爆危险品存储、运输有很多安全条件，一旦安全条件超出阈值就极易产生事故。目前，仅靠人工方式监控，存在监控准确度低、监控难度大等问题。例如，对于气体泄漏、温度超标等安全信息监控，最初很难被捕捉到。其次随着监测时间的推移人的警惕性很容易下降，从而影响危险品的安全存储。易燃、易爆危险品存储的安全条件包括：环境温湿度、室内光照强度、室内气体含量、货架稳定性等。本文设计出针对以上安全信息进行监控的复合型无线传感器，可有效判断易燃、易爆危险品仓库的安全条件是否达标。在安全条件接近危险阈值时，可以及时预警并根据超限危险因素特点得出最佳解决方案。

　　1 复合传感器节点的硬件设计

　　1.1 复合传感器节点的结构

　　复合传感器节点由传感单元、微处理器单元、存储单元、无线收发单元和电源单元等组成，如图1所示。

　　传感单元用来获取仓库指定位置的多种不安全信息;微处理器负责控制和协调整个复合传感器节点的工作;存储单元用来存储自身采集的数据以及从其他节点接收到的数据;无线收发器负责与其他复合传感器节点进行通信，包括交换控制信息和收发采集数据。

　　1.2 传感单元设计

　　本课题的传感单元集光照强度传感器、温湿度传感器、气体传感器、加速度传感器于一体，综合监测易燃易爆危险品仓库的安全条律。由于不同易燃、易爆危险品对室内气体含量要求不同，本课题以C02传感器为例测试室内气体含量。

　　1.2.1 光照强度传感器

　　本课题选用Toshiba公司的TPS851光照强度传感器，该传感器利用PN结的反向特征。在反向偏转时，PN结产生一个受光控制的电流信号。该输出量与触发照明成正比，而不受供应电源的影响。TPS851输出的模拟量接到微处理器的A/D通道。TPS851和微处理器的连接电路如图2所示。

　　1.2.2 温湿度传感器

　　本课题选用瑞士Sensirion生产的SHT75温湿度传感器，这是一款数字式传感器，具有体积小、功耗低的特点。该传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。该芯片通过两线制的串行接口与微处理器通信。SHT75芯片和微处理器的连接电路如图3所示。