一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統的製作方法
2023-09-23 16:45:45 3
一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，系統包括各種智能傳感器、現場工作設備、信號採集控制箱、光纖測溫子系統、監控主機和無線系統通信單元。本實用新型與現有技術相比有以下有益效果：本系統可以實時地監測隧道內的環境參數和設備的狀態並通過多種方式通知用戶，也可以遠程控制各種現場工作設備。系統採用光纖環網方式進行通信。光纖具有傳輸距離遠，容量大和抗幹擾性好等優點；環網方式能夠保證當出現某處光纖斷裂或某個監測節點出現故障時不會影響其他節點的正常通信。系統的高可靠性為高壓供電電纜正常運作和工作人員的人身安全提供了保障。
【專利說明】一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及隧道環境監測領域，特別是涉及一種電力隧道環境監控系統。
【背景技術】
[0002]目前，城市中心區域人口密集，行政、經濟、商業、交通相對集中。城市中心區域用電負荷密度大，供電質量和可靠性要求高，對供電網絡及供電設施提出了更高的要求。隨著現代化城市的進程，越來越多的城市中心區域採用地下隧道供電來代替高空架線的方式。供電隧道的環境與供電系統的正常運作和工作人員的人身安全息息相關；供電隧道中設備分布廣，管理難度大，所以有必要採用一體化的集中監控系統來管理。現有的隧道監測系統在網絡傳輸方面存在傳輸距離近、速度慢、抗幹擾能力差、出現網絡異常狀況時無法自愈的缺點，因此造成系統的可靠性較低，不利於隧道管理人員及時了解隧道內的環境狀態。
【發明內容】
[0003]為克服上述技術的不足，本實用新型提供了一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統。
[0004]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:系統包括各種智能傳感器、現場工作設備、信號採集控制箱、分布式光纖測溫子系統、環境監控主機和無線系統通信單元。系統的主要節點之間通過光纖環網方式連接。
[0005]各種智能傳感器包括:有毒氣體傳感器、氧氣傳感器、液位傳感器和可燃氣體傳感器，傳感器用於監測隧道內的有毒氣體、可燃氣體和氧氣的濃度以及隧道內積水坑的水位。
[0006]液位傳感器採用電容式液位傳感器，電容式液位傳感器具有高阻抗、小功率、動態範圍大、響應速度快、零漂小、結構簡單和適應性強等優點。
[0007]現場工作設備包括排風設備和水泵。
[0008]信號採集控制箱包括智能模塊、接口板和工業交換機。智能模塊包括八/0智能模塊和數字智能模塊兩種，其中八/0智能模塊用於將傳感器的輸入模擬量轉化為數字量，數字智能模塊提供1/0接口監控現場工作設備。
[0009]信號採集控制箱內的接口板用於簡化和梳理控制箱內布線；工業交換機用於將智能模塊輸出的網絡電信號轉換為網絡光信號並組建光纖環網。
[0010]信號採集控制箱將在隧道中距離較近的一組傳感器和現場工作設備通過導線連接進來，將傳感器的輸出模擬量和現場工作設備的狀態轉換為網絡光信號，然後由光纖傳輸到環境監控主機；監控主機通過信號採集控制箱下發控制命令到現場工作設備，實現對現場環境的遠程控制。
[0011]分布式光纖測溫子系統包括光纖測溫伺服器和測溫光纖，可以分區段測量隧道內的溫度和電纜的本體溫度，並在發生光纖斷裂或溫度過高發出報警。
[0012]環境監控主機提供人機互動操作界面，顯示隧道環境內的各項環境參數並下發控制命令到現場工作設備；實時數據分析子模塊對實時數據進行分析後產生報警，報警通過界面、聲音和簡訊提示等多種方式提示用戶；歷史數據保存子模塊保存實時數據，並提供歷史報表和歷史曲線兩種方式對歷史數據進行查詢。
[0013]各信號採集控制箱以及環境監控主機之間通過工業交換機、按照光纖環網的方式連接。各節點之間採用四芯單模光纖連接，其中兩芯按照手拉手兩進兩出的方式連接，另外兩芯的兩端分別接到首尾節點，中間部分熔接在一起，這樣就在各節點之間組成一個二纖雙向復用段保護自愈環。當某處節點或某段網絡出現故障時，工業交換機根據自動保護倒換協議自動選擇備用路由，從而保證了業務數據的可靠傳輸。
[0014]無線系統通信單元與環境監控主機通過串口連接，將環境監控主機分析產生的報警簡訊通過⑶…發送到相關人員，方便工作人員及時了解隧道的異常情況。
[0015]與現有技術相比，本實用新型對隧道環境狀態進行實時監控，並利用光纖環網技術提高了監控的可靠性，為隧道內各設備的正常運作以及工作人員的人身安全提供了保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017]圖1為本實用新型系統的架構圖。
[0018]圖2為本實用新型系統的組網圖。
【具體實施方式】
[0019]在圖1中，一種基於光纖環網的電力電纜隧道環境監控系統，其特徵在於:包括各種智能傳感器1、現場工作設備2、信號採集控制箱3、分布式光纖測溫子系統4、環境監控主機5和無線系統通信單元6。
[0020]所述的智能傳感器包括有毒氣體傳感器11、氧氣傳感器12、可燃氣體傳感器13和液位傳感器14，用於採集隧道內的有毒氣體、氧氣、可燃氣體和隧道積水坑的水位。
[0021]所述的現場工作設備包括排風設備21和水泵22。
[0022]所述的信號採集控制箱包括:接口板31、八/0智能模塊32和數字智能模塊33、工業乙太網交換機34。智能傳感器和現場工作設備通過導線連接到信號採集箱的接口板上，通過接口板分別連接到八/0智能模塊32和數字智能模塊33，由智能模塊將隧道內的實時數據模擬量轉換為數字量並輸出為網絡電信號。智能模塊通過網線與工業乙太網交換34相連，由工業交換機將網絡電信號轉換為網絡光信號後通過光纖傳輸。
[0023]所述的分布式光纖測溫子系統4包括測溫光纖41和光纖測溫伺服器42。
[0024]所述環境監控主機5、信號採集控制箱和光纖測溫子系統通過工業乙太網交換機7連接。環境監控主機5獲取信號採集箱採集到的傳感器數據和光纖測溫子系統採集的溫度數據，並下發控制命令到信號採集箱中。
[0025]所述的無線通信單元6與環境監控主機5通過串口連接，用於發送報警簡訊。
[0026]在圖2中，信號採集控制箱3、信號採集控制箱8、信號採集控制9、信號採集控制箱10和環境監控主機5組成光纖環網。其中環境監控主機5通過工業交換機7與其他節點連接。當環網中某一個節點或某條通信鏈路出現故障時，通過自動保護倒換協議自動選擇備用路由，實現了網絡通信的可靠性。
【權利要求】
1.一種基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於:系統包括各種智能傳感器、現場工作設備、信號採集控制箱、分布式光纖測溫子系統、環境監控主機和無線系統通信單元，系統的主要節點之間通過光纖環網方式連接。
2.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於: 各種智能傳感器包括:有毒氣體傳感器、氧氣傳感器、液位傳感器和可燃氣體傳感器。
3.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於液位傳感器採用電容式液位傳感器。
4.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於: 現場工作設備包括排風設備和水泵。
5.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於:信號採集控制箱包括智能模塊、接口板和工業交換機。
6.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於:信號採集控制箱將在隧道中距離較近的一組傳感器和現場工作設備通過導線連接進來，把傳感器的輸出模擬量和工作設備的狀態量轉換為網絡光信號，然後由光纖傳輸到環境監控主機；監控主機通過光纖信號下發控制命令到現場工作設備，實現對現場環境的遠程控制。
7.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於: 分布式光纖測溫子系統包括光纖測溫伺服器和測溫光纖。
8.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於: 環境監控主機由人機互動操作界面、數據分析子模塊和歷史數據保存子模塊組成。
9.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於: 各信號採集控制箱以及環境監控主機之間通過工業交換機、按照光纖環網的方式連接，連接後各節點之間組成一個二纖雙向復用段保護自愈環。
10.根據權利要求1所述的基於光纖環網的電力隧道環境監控系統，其特徵在於:無線系統通信單元與環境監控主機通過串口連接，將環境監控主機分析產生的報警簡訊通過GPRS發送到相關人員。
【文檔編號】G05B19/048GK204241920SQ201420738200
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】張愛平, 肖傳強 申請人:北京興迪儀器有限責任公司