基于无线温度传感器的真空管泄漏检测与诊断的研究

摘要

为减少雾霾，我国大力推广清洁能源，作为清洁能源的LNG加气站保有量得到迅猛发展，截止2015年底，全国有2300座左右的LNG加气站。场站的LNG管道，即储罐到加液机的真空管道，在生产运行过程中，现在还没有使用在线真空检测装置，不能及时发现真空管道的泄漏，因此LNG场站的LNG管道的泄漏就成为一个重大的安全隐患。
　　本文针对LNG场站中LNG真空管道的安全隐患，提出了基于Smart Mesh IP的低功耗智能无线温度传感器的解决方案。选用LINERA公司的LTP5901低功耗无线模块、具有太阳能界面的DC/DC电源模块LTC3330、高精度低功耗的24bit的ΔΣADC LTC2484，钻研策划出一项利用节约能源收集和采用无线信息传输数据汇集成的节点。
　　为设计超宽温度传感器，利用PT100铂电阻器，可检测出零上一百摄氏度零下二百摄氏度的范围。采用凌力尔特的LTP5901模块，实现了基于6LoWPAN和 IEEE802.15.4e标准的内置片式天线的高可靠性的数据安全的高度灵活的无线传感器网络，在从硬件考虑功耗的情况下，同时也可以从软件方面着手。
　　加气站的LNG真空管道一般有15-30段，每段上安放一套温度检测传感器（节点），如果某段真空管发生泄漏，其温度变化率大于其他真空管的温度变化率，经过环境自身温度的变化特性，环境温度分布特性，建立出一套数据模型，能够迅速判断出该处真空管发生泄漏的具体位置，并通过系统作出报警提示。
　　此课题是加气站全生命周期管理系统的一个子课题，是一个非常重要的组成模块，在中石化珠海翠微站使用良好，深受用户欢迎。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2相关研究动态

1.3研究主要内容

1.4论文组织结构

第2章 相关技术介绍

2.1无线传感器网络技术

2.1.1无线传感器网络技术概述[5]

2.1.2无线传感器网络技术路线原则

2.2 IEEE802.15.4e标准[6]

2.2.1 IEEE802.15.4e标准概述[7]

2.2.2时隙跳频TSCH模式

2.3 6LoWPAN协议[10]

2.3.1基本的准则

2.3.2 6LoWPAN适配层与帧格式

2.3.3报头压缩

2.3.4 编址模式与无状态地址自动配置

第3章 硬件设计

3.1系统总体框图

3.2传感器节点设计

3.2.1测温电路设计

3.2.2电源变换电路设计

3.2.3 SmartMesh IP无线网络节点设计

3.3 USB网络管理器硬件设计

3.3.1电源转换电路设计

3.3.2 USB接口电路设计

3.3.3 Smart Mesh IP管理器电路设计

第4章 软件设计

4.1 SmartMesh IP开发环境安装和配置

4.1.1SmartMesh IP 开发环境概述[15]

4.1.2 USB的FTDI 驱动安装和配置

4.1.3 串口复用器的安装和配置

4.1.4 Stargazer GUI插件安装[16]

4.2温度数据采集[17]

4.2.1组网时间配置[18]

4.2.2主机温度数据采集

4.3泄漏模型建立及软件实现

4.3.1真空管的结构特点

4.3.2正常时真空管的热交换情况

4.3.3异常情况的热交换情况

4.3.4真空管泄漏数学模型

4.3.5软件实现

第5章 总结

参考文献

致谢