危險品倉庫的復合無線傳感器節點設計

摘要：通過對易燃、易爆危險品倉庫存儲特點的分析，結合WSN技術設計出適合危險品倉庫應用的復合無線傳感器節點，可對易燃、易爆危險品狀態信息進行實時監控，從而確保危險品的安全存儲和運輸，減少危險品安全事故的發生，保障人民生命財產安全。
關鍵詞：WSN技術；危險品存儲；復合傳感器節點

引言
隨著石油、化工和能源工業的發展，作為原材料、能源和消費品使用的易燃、易爆危險品的流通量和存儲量越來越大。它的安全不僅關系到人民生命安全，更牽涉社會的安定。據統計，在易燃、易爆危險品事故中存儲和運輸環節造成的事故最多。易燃、易爆危險品存儲、運輸有很多安全條件，一旦安全條件超出閾值就極易產生事故。目前，僅靠人工方式監控，存在監控準確度低、監控難度大等問題。例如，對于氣體泄漏、溫度超標等安全信息監控，最初很難被捕捉到。其次隨著監測時間的推移人的警惕性很容易下降，從而影響危險品的安全存儲。易燃、易爆危險品存儲的安全條件包括：環境溫濕度、室內光照強度、室內氣體含量、貨架穩定性等。本文設計出針對以上安全信息進行監控的復合型無線傳感器，可有效判斷易燃、易爆危險品倉庫的安全條件是否達標。在安全條件接近危險閾值時，可以及時預警并根據超限危險因素特點得出最佳解決方案。

1 復合傳感器節點的硬件設計
1．1 復合傳感器節點的結構
復合傳感器節點由傳感單元、微處理器單元、存儲單元、無線收發單元和電源單元等組成，如圖1所示。

傳感單元用來獲取倉庫指定位置的多種不安全信息；微處理器負責控制和協調整個復合傳感器節點的工作；存儲單元用來存儲自身采集的數據以及從其他節點接收到的數據；無線收發器負責與其他復合傳感器節點進行通信，包括交換控制信息和收發采集數據。
1．2 傳感單元設計
本課題的傳感單元集光照強度傳感器、溫濕度傳感器、氣體傳感器、加速度傳感器于一體，綜合監測易燃易爆危險品倉庫的安全條律。由于不同易燃、易爆危險品對室內氣體含量要求不同，本課題以C02傳感器為例測試室內氣體含量。
1．2．1 光照強度傳感器
本課題選用Toshiba公司的TPS851光照強度傳感器，該傳感器利用PN結的反向特征。在反向偏轉時，PN結產生一個受光控制的電流信號。該輸出量與觸發照明成正比，而不受供應電源的影響。TPS851輸出的模擬量接到微處理器的A／D通道。TPS851和微處理器的連接電路如圖2所示。