课题来源与背景： 氯气泄漏事故具有危险性大、危害性广、突发性强、处置难度高等特点，如果能够准确监测到泄漏事故的发生，对于企业的安全生产运行将具有十分重大的意义。无线传感器网络(WSN)以其自组织、低功耗、低成本和分布式的特点恰恰可以弥补传统有线网络的缺点。因此，对于"氯气监测传感器无线智能终端及物联监控网络系统"的研究将具有十分重大的意义。 性能指标： （1）监测参数：氯气浓度、温度、湿度 （2）监测范围：氯气浓度0～500ppm和0～20ppm，温度-20℃～70℃，湿度0～99%RH （3）分辨率：温度0.1℃，湿度1%RH，高浓度氯气10ppm，低浓度氯气1pp （4）响应时间： ≤30s （5）精度：±5% （6）组网节点：≥10个 （7）工作温度：-40℃～+70℃，工作湿度：0～99%RH （8）寿命：3年（1年标定1次） （9）数据传输最小距离：≥1000m （10）数据传输误码率：≤5% 技术的创造性与先进性： （1）半导体气敏材料的合成方法：采用Sol-Gel和水热结合法合成In/Nb/Pt复合半导体氯气敏感材料，能够满足高浓度氯气检测需要。 （2） 陶瓷微热板MEMS气体传感器芯片设计：以AlN陶瓷基片为衬底材料采用MEMS和激光微加工技术制备了热隔离结构半导体气体传感器芯片，具有体积小，功耗低（<300mW），热稳定性好，抗氧化性气体腐蚀特点。 （3）无线自组网融合技术：通过增强型ZigBee无线通信模块实现自组网系统，能够满足半径1km范围内远近不同距离无线网络信息传递需要。 应用情况： 利用已授权的两项发明专利，研制出具有自主知识产权的高浓度氯气传感器，该传感器测量范围可达0ppm~500ppm。 已申请的实用新型和发明专利为本课题组下一步的研究方向，在气体检测领域引入人工智能和主动嗅觉技术。 存在的问题： （1）氯气传感器校准问题。传感器在使用过程中会随着时间的推移和使用环境的变化造成传感器的老化，传感器的测试值将偏离实际值，目前只能通过人工定期校准来实现。 （2）产品监测范围问题。目前系统的覆盖面积是半径1000m，无法满足一些大型厂矿的覆盖要求。系统需要进一步的加大覆盖面积，力争能达到2000m的半径覆盖。

哈尔滨理工大学

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