CN107035397A - 一种基于稳定电源的隧道通风控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，包括电源模块、平均分布在隧道中的多个一氧化碳检测模块、风速检测模块、多个第一WIFI从节点、第二WIFI从节点、第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、送风管道和风机，所述一氧化碳检测模块包括顺序连接的一氧化碳传感器、信号放大电路和A/D转换模块；所述电源模块包括CC2530芯片、LTC4414芯片、主电源、备用电源、第一至第五电阻、第一P沟道场效应管至第四P沟道场效应管、第一发光二极管和第一电容；本发明基于稳定电源、WIFI的无线传感网络实时监测隧道中的环境，保证隧道空气质量的良好。

Description

一种基于稳定电源的隧道通风控制系统

技术领域

本发明涉及隧道通风设备技术领域，特别是一种基于稳定电源的隧道通风控制系统。

背景技术

随着我国交通道路的快速发展，铁路及公路的隧道建设项目与日俱增。由于我国复杂的地理条件以及隧道本身的特点，隧道监控系统在隧道的运营和管理以及事故处理中发挥着极其重要的作用。如不采用先进的监控管理措施，在交通量大、气候恶劣的情况下，极易发生交通事故和交通阻塞，隧道的监控管理成为车辆在隧道安全正常运行的重要保障。随着计算机技术、图像处理技术、通讯技术以及控制技术的发展，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈，使隧道监控系统实现了监控信息的高速共享。

随着社会的发展，基础设施建设如火如荼，人员流动的需求进一步催生了基础设施建设。为了更好地实现不同地域之间的互联互通，需要修筑更多的铁路、公路，然而，由于地理条件的限制，在非平原地区、以及城市地区，很多铁路、公路等通道是不适宜在地面上修筑的。例如，在山区，如果道路通道均在地面则弯弯曲曲，降低了互联互通的效率，这则需要通过隧道来解决；又如，在城市，地面资源昂贵，因而有时修筑地下通道更为合适，地铁是典型的例子。

无论是穿山隧道、还是城市地下的隧道等等，其共同的特点是空间相对封闭、自然通风状况较差。为此，存在较强的通风需求。在公路隧道中，这种需求更为强烈。这是由于，在公路隧道中，来往行驶的车辆会不断排放出有害废气、烟尘等，这些废气、烟尘不能及时从隧道中排出，会恶化隧道中空气质量，进而产生安全隐患，而这些废气、烟尘的排出很大程度上依赖于隧道中的通风状况。

现阶段，在隧道中，用于通风的通常是在隧道穹顶上设置的大型风机，这些风机不停转动搅动空气，以改善隧道中的通风状况。然而，这种通风方案效果有限，而且风机成本高、维护不易，这种方式并不算理想。

近年来，随着我国交通基础建设规模的逐步扩大，公路隧道在公路建设中的地位愈来愈显示出重要作用，良好的隧道施工作业环境是保证隧道工程质量、提高施工效率、维护施工者身心健康、实现工厂化施工的重要条件。隧道的作业环境主要指：光（亮度）；气（空气质量）；尘（粉尘）；声（噪声）；电（杂散电流）；水（湿度、涌水）。如何保证洞内整个作业环境能够控制在标准作业及环境之下，是当前隧道通风设备工程领域中亟需解决的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，本发明基于稳定电源、WIFI的无线传感网络实时监测隧道中的环境，保证隧道空气质量的良好。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，包括电源模块、平均分布在隧道中的多个一氧化碳检测模块、风速检测模块、多个第一WIFI从节点、第二WIFI从节点、第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、送风管道和风机，所述一氧化碳检测模块包括顺序连接的一氧化碳传感器、信号放大电路和A/D转换模块；其中；

多个一氧化碳检测模块分别与多个第一WIFI从节点一一对应连接，风速检测模块与第二WIFI从节点连接，多个第一WIFI从节点分别与第一WIFI中继节点连接，第二WIFI从节点与第二WIFI中继节点连接，第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、风机依次顺序连接，电源模块与一氧化碳检测模块、风速检测模块分别连接；

所述电源模块包括CC2530芯片、LTC4414芯片、主电源、备用电源、第一至第五电阻、第一P沟道场效应管至第四P沟道场效应管、第一发光二极管和第一电容；其中，LTC4414芯片的CTL端与CC2530芯片的P1_2端连接，LTC4414芯片的Vin端分别与主电源、地、第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、CC2530芯片的P0_3端连接，第二电阻的另一端接地；LTC4414芯片的STAT端与第四P沟道场效应管的栅极连接，第一发光二极管的正极分别与第五电阻的一端、第三P沟道场效应管的栅极、第四P沟道场效应管的栅极连接，第三P沟道场效应管的源极分别与第五电阻的另一端、第一发光二极管的负极、第四P沟道场效应管的源极连接；LTC4414芯片的SENSE端分别与第四P沟道场效应管的漏极、第二P沟道场效应管的漏极、第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；LTC4414芯片的GATE端分别与第一P沟道场效应管的栅极、第二P沟道场效应管的栅极连接，第一P沟道场效应管的源极与第二P沟道场效应管的源极连接，第一P沟道场效应管的漏极接地，第三P沟道场效应管的漏极分别与备用电源、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第四电阻的一端、CC2530芯片的P0_1端连接，第四电阻的另一端接地。

作为本发明所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统进一步优化方案，所述一氧化碳传感器为TGS 5042一氧化碳传感器。

作为本发明所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统进一步优化方案，所述PLC控制器为LS21-40MR PLC 可编程控制器。

作为本发明所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统进一步优化方案，所述A/D转换模块为AD7195数模转换器。

作为本发明所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统进一步优化方案，所述变频器为ACS800变频器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明基于稳定电源、WIFI的无线传感网络实时监测隧道中的环境，保证隧道空气质量的良好；

（2）将WIFI技术与隧道施工过程中的环境检测技术融合在一起，充分利用的WIFI技术的特点低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、自组网、安全；不仅扩大了监测系统的覆盖范围，而且避免的因布设线路带来的不便，避免了对检测人员的潜在危害。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本技术领域技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，包括电源模块、平均分布在隧道中的多个一氧化碳检测模块、风速检测模块、多个第一WIFI从节点、第二WIFI从节点、第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、送风管道和风机，所述一氧化碳检测模块包括顺序连接的一氧化碳传感器、信号放大电路和A/D转换模块；其中；

多个一氧化碳检测模块分别与多个第一WIFI从节点一一对应连接，风速检测模块与第二WIFI从节点连接，多个第一WIFI从节点分别与第一WIFI中继节点连接，第二WIFI从节点与第二WIFI中继节点连接，第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、风机依次顺序连接，电源模块与一氧化碳检测模块、风速检测模块分别连接；

所述电源模块包括CC2530芯片、LTC4414芯片、主电源、备用电源、第一至第五电阻、第一P沟道场效应管至第四P沟道场效应管、第一发光二极管和第一电容；其中，LTC4414芯片的CTL端与CC2530芯片的P1_2端连接，LTC4414芯片的Vin端分别与主电源、地、第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、CC2530芯片的P0_3端连接，第二电阻的另一端接地；LTC4414芯片的STAT端与第四P沟道场效应管的栅极连接，第一发光二极管的正极分别与第五电阻的一端、第三P沟道场效应管的栅极、第四P沟道场效应管的栅极连接，第三P沟道场效应管的源极分别与第五电阻的另一端、第一发光二极管的负极、第四P沟道场效应管的源极连接；LTC4414芯片的SENSE端分别与第四P沟道场效应管的漏极、第二P沟道场效应管的漏极、第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；LTC4414芯片的GATE端分别与第一P沟道场效应管的栅极、第二P沟道场效应管的栅极连接，第一P沟道场效应管的源极与第二P沟道场效应管的源极连接，第一P沟道场效应管的漏极接地，第三P沟道场效应管的漏极分别与备用电源、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第四电阻的一端、CC2530芯片的P0_1端连接，第四电阻的另一端接地。

所述一氧化碳传感器为TGS 5042一氧化碳传感器。

所述PLC控制器为LS21-40MR PLC 可编程控制器。

所述A/D转换模块为AD7195数模转换器。

所述变频器为ACS800变频器。

电源模块用于供电，一氧化碳检测模块用于实时检测隧道内的一氧化碳浓度，检测到的一氧化碳浓度发送给第一WIFI从节点，第一WIFI从节点将所得到的一氧化碳浓度数据分别通过第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点发送给WIFI汇总节点，风速检测模块用于将检测出的风速发送给第二WIFI从节点，第二WIFI从节点将所得到的风速数据通过第二WIFI中继节点发送给WIFI汇总节点，WIFI汇总节点将所得数据传送给上位机，上位机用于对所有数据进行分析之后，生成相对应的指令数据传送给PLC控制器，PLC控制器将对应的指令传送给变频器，通过变频器最终对风机转速进行控制，风由送风管道送至隧道中。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，包括电源模块、平均分布在隧道中的多个一氧化碳检测模块、风速检测模块、多个第一WIFI从节点、第二WIFI从节点、第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、送风管道和风机，所述一氧化碳检测模块包括顺序连接的一氧化碳传感器、信号放大电路和A/D转换模块；其中；

多个一氧化碳检测模块分别与多个第一WIFI从节点一一对应连接，风速检测模块与第二WIFI从节点连接，多个第一WIFI从节点分别与第一WIFI中继节点连接，第二WIFI从节点与第二WIFI中继节点连接，第一WIFI中继节点、第二WIFI中继节点、WIFI汇总节点、上位机、PLC控制器、变频器、风机依次顺序连接，电源模块与一氧化碳检测模块、风速检测模块分别连接；

所述电源模块包括CC2530芯片、LTC4414芯片、主电源、备用电源、第一至第五电阻、第一P沟道场效应管至第四P沟道场效应管、第一发光二极管和第一电容；其中，LTC4414芯片的CTL端与CC2530芯片的P1_2端连接，LTC4414芯片的Vin端分别与主电源、地、第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端分别与第二电阻的一端、CC2530芯片的P0_3端连接，第二电阻的另一端接地；LTC4414芯片的STAT端与第四P沟道场效应管的栅极连接，第一发光二极管的正极分别与第五电阻的一端、第三P沟道场效应管的栅极、第四P沟道场效应管的栅极连接，第三P沟道场效应管的源极分别与第五电阻的另一端、第一发光二极管的负极、第四P沟道场效应管的源极连接；LTC4414芯片的SENSE端分别与第四P沟道场效应管的漏极、第二P沟道场效应管的漏极、第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；LTC4414芯片的GATE端分别与第一P沟道场效应管的栅极、第二P沟道场效应管的栅极连接，第一P沟道场效应管的源极与第二P沟道场效应管的源极连接，第一P沟道场效应管的漏极接地，第三P沟道场效应管的漏极分别与备用电源、第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端分别与第四电阻的一端、CC2530芯片的P0_1端连接，第四电阻的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，所述一氧化碳传感器为TGS 5042一氧化碳传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，所述PLC控制器为LS21-40MR PLC 可编程控制器。

4.根据权利要求1所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，所述A/D转换模块为AD7195数模转换器。

5.根据权利要求1所述的一种基于稳定电源的隧道通风控制系统，其特征在于，所述变频器为ACS800变频器。