CN109270878A - 地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统 - Google Patents

地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统 Download PDF

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杨亚洲
马连胤
李晓明
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Abstract

本发明公开了一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，它包括环境数据采集单元、主控单元、通讯单元和开关量控制单元，环境数据采集单元将采样数据处理后输送到主控单元；开关量控制单元将所收集信息采样信号传输给主控单元；主控单元将采样数据传输给监控平台和作业人员PDA手持终端上，监控平台将采样信号与预设的环境指数采样报警阈值进行比对分析后，再将控制信号传输给主控单元，通过基于PWM控制的风机功率单元控制风机启停动作，通过开关量控制单元控制故障报警装置及防烟防火阀的启停。本发明便于远程监控及操作人员及时掌握管廊内环境状况，以多种控制方式便捷地控制风机的启停，为管廊提供适宜的工作环境。

Description

地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统
技术领域
本发明涉及环境监测设备技术领域，具体的说是一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统。
背景技术
地下综合管廊是建造在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视电缆和给水、排污、热力、燃气等市政管线的公共隧道空间，是保障城市稳定运行的大动脉。管廊廊体处于封闭地下，空气不流通、粉尘较大和防区闷热，管廊中纳入了天然气管道、排污管道、高低压电力线缆等易产生危险源的管线，对检修人员、管线和管廊设备存在着安全隐患，需要配备能够自动监测管廊环境且针对异常信息智能控制系统，检测和改善环境。
目前，管廊防火分区监测设备、受控设备与区域控制单元（ACU）的体积较大，安装位置比较分散，设备间的距离较远，信号传输易受干扰，对环境控制不利。现有的监控平台通过区域控制单元的I/O模块对管廊风机启停进行控制，若区域控制单元有故障，风机不受控，易造成环境加剧恶化。风机的工作方式是直启直停，不可调节转速，对电网的冲击大，造成过度的电能浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，以解决管廊各功能设备之间距离较远，传输信号易受到干扰，风机不受控，管廊施工布线难度大的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，它包括主控单元，所述主控单元与环境数据采集单元和开关量控制单元相连接，主控单元通过通讯单元与监控平台和PDA手持终端相连接，主控单元还与受控电源输出单元相连接，所述环境数据采集单元外置环境数据传感器探头，将所检测到的采样数据传输给环境数据采集单元后，经过环境数据采集单元中A/D转换器处理，并将采样数据输送到主控单元；开关量控制单元与设置在管廊各个待监测部位的烟雾报警装置、防火分区控制按钮和入侵检测装置相连接，开关量控制单元将所收集的烟雾报警信息、防火分区控制按钮状态信息及入侵检测信息的采样信号传输给主控单元；主控单元将采样数据分析并通过通讯单元中的光纤通讯通道传输给监控平台，同时通过Zigbee无线通讯传输给作业人员PDA手持终端上，监控平台将采样信号与预设的环境指数采样报警阈值进行比对分析后，再将控制信号传输给主控单元，主控单元再将控制信号传输给基于PWM控制的风机功率单元，控制风机启停动作，同时主控单元将控制信号传输给开关量控制单元，进而控制故障报警装置及防烟防火阀的启停。
优选的，所述基于PWM控制的风机功率单元设置有风机旁路，风机旁路的控制通过通讯线路与通讯单元相连接，经主控单元分析判断基于PWM控制的风机功率单元损坏后，自动启动风机旁路，或由PDA手持终端启动。
优选的，本装置的供电电源为市电400V电源，电源总线与集滤波保护单元相连接，经过集滤波保护单元滤波后的电源信号输送到受控电源输出单元，受控电源输出单元包括一路含有集隔离的AC400V交流稳压电源和多路DC0-48V的直流稳压电源；AC400V交流稳压电源供基于PWM控制风机功率单元，变频控制通风风机；DC24V直流稳压电源为本系统内部及防烟防火阀供电，DC0-48V直流稳压电源为安装在本系统附近的监控系统、无线AP设备供电。
优选的，所述环境数据采集单元中的传感器包括氧气浓度传感器、硫化氢浓度传感器、甲烷浓度传感器、温度传感器和湿度传感器。
本发明在使用时，风机启停包括以下控制方式：
（1）通过PDA手持终端或监控平台根据管廊的环境设计每小时风机的启停次数；
（2）当其中一种传感器所采集的数据超过管廊正常运行数据时，即可通过基于PWM控制的风机功率单元启动风机工作，直到管廊环境参数达到正常；
（3）入侵检测信号触发后，风机自动启动，并将入侵信号通过主控单元发送到监控平台和PDA手持终端；
（4）当烟雾监测信号触发、环境温度升高后，断开受控电源输出单元中的交流电源，风机停止运行，自动关闭防烟防火阀，报警信号输送至监控平台和PDA手持终端，等确认火灾扑灭后通过监控平台或经授权的PDA手持终端打开防烟防火阀，启动风机，工作至管廊环境参数达到正常；
（5）可通过监控平台、PDA手持终端及防火分区控制按钮直接启动风机。
本发明的自检系统的工作过程为：
通过本发明中的环境数据采集单元、通讯单元、受控电源输出单元、风机运行数据及防烟防火阀状态反馈信号等判断本发明是否发生故障，并且在主控单元内置常见故障参数，集成专家现场针对出现故障分析和解决方法，将故障分析和解决方法发送至排查故障的检修人员的PDA手持终端和监控平台上，检修人员按照所提供的解决方法逐一排查并解决故障；若按照上述方法仍无法解决时，通经监控平台授权可上传故障诊断信息发送至本发明的云信息库，在当前故障装置的监控页面弹出与当前故障相关的设计图纸，产品信息以及检修记录等，检修人员进一步进行检修。与此同时，监控平台可以通过通讯线路风机旁路进行启停控制。
本发明的有益效果为：
（1）本发明通过环境数据采集单元、主控单元、开关量控制单元和通讯单元将管廊内的环境参数实时传输给监控平台及操作人员的PDA手持终端，便于远程监控及作业人员及时掌握管廊内环境状况，以多种控制方式便捷地控制风机的启停，为管廊提供适宜的工作环境；
（2）本发明中主控单元通过Zigbee无线通讯向操作人员的PDA手持终端直接输送环境信息，方便了检修人员的巡检作业，保障了检修人员的安全；
（3）本发明内置基于PWM控制的风机功率单元变频调速控制风机，避免了风机直接启动对电网造成的冲击，减少了风机频繁启停对风机使用寿命的影响，节约了电能；
（4）本发明通过集滤波保护单元和受控电源输出单元，为风机提供稳压交流电源，为本系统内部、防烟防火阀、安装在本系统附近的监控系统、无线AP等设备供电，节省了管廊顶部空间，节约了线缆，减轻了施工量，减少了故障点，同时减少了信号干扰。
附图说明
图1是本发明的连接框图。
图中：1、集滤波保护单元，2、环境数据采集单元，3、受控电源输出单元，4、主控单元，5、基于PWM控制的风机功率单元，6、通讯单元，7、开关量控制单元，10、通讯线路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，它包括主控单元4，主控单元4与环境数据采集单元2和开关量控制单元7相连接，主控单元4通过通讯单元6与监控平台和PDA手持终端相连接，主控单元4还与受控电源输出单元3相连接，环境数据采集单元2与设置在管廊各个待监测部位的数组传感器相连接，传感器将所检测到的采样数据传输给环境数据采集单元2后，经过环境数据采集单元2中A/D转换器处理，并将采样数据输送到主控单元4；开关量控制单元7与设置在管廊各个待监测部位的烟雾报警装置、防火分区控制按钮和入侵检测装置相连接，开关量控制单元7将所收集的烟雾报警信息、防火分区控制按钮状态信息及入侵检测信息的采样信号传输给主控单元；主控单元4将采样数据分析并通过通讯单元6中的光纤通讯通道传输给监控平台，同时通过Zigbee无线通讯传输给作业人员PDA手持终端上，监控平台将采样信号与预设的环境指数采样报警阈值进行比对分析后，再将控制信号传输给主控单元4，主控单元4再将控制信号传输给基于PWM控制的风机功率单元5，控制风机启停动作，同时主控单元4将控制信号传输给开关量控制单元7，进而控制故障报警装置及防烟防火阀的启停。
基于PWM控制的风机功率单元5设置有风机旁路，风机旁路的控制通过通讯线路10与通讯单元6相连接，经主控单元4分析判断基于PWM控制的风机功率单元5损坏后，自动启动风机旁路，或由PDA手持终端启动。
本装置的供电电源为市电400V电源，电源总线与集滤波保护单元1相连接，经过集滤波保护单元1滤波后的电源信号输送到受控电源输出单元3，受控电源输出单元3包括一路含有集隔离的AC400V交流稳压电源和多路DC0-48V的可设置直流稳压电源；AC400V交流稳压电源供基于PWM控制风机功率单元5，变频控制通风风机；DC24V直流稳压电源为本系统内部及防烟防火阀供电，DC0-48V直流稳压电源为安装在本装置附近的监控系统、无线AP设备供电。
环境数据采集单元2中的传感器包括氧气浓度传感器、硫化氢浓度传感器、甲烷浓度传感器、温度传感器和湿度传感器。
本发明主控单元预先设置的环境指数采样报警阈值为：氧气浓度为19.5%-23.5%，硫化氢浓度报警限值为4%，甲烷浓度报警限值为5%，温度报警限值为42°，湿度报警限值为80%。
本发明在使用时，风机启停包括以下控制方式：
（1）通过PDA手持终端或监控平台根据管廊的环境设计每小时风机的启停次数；
（2）当其中一种传感器所采集的数据超过管廊正常运行数据时，即可通过基于PWM控制的风机功率单元5启动风机工作，直到管廊环境参数达到正常；
（3）入侵检测信号触发后，风机自动启动，并将入侵信号通过主控单元4发送到监控平台和PDA手持终端；
（4）当烟雾监测信号触发、环境温度升高后，断开受控电源输出单元3中的交流电源，风机停止运行，自动关闭防烟防火阀，报警信号输送至监控平台和PDA手持终端，等确认火灾扑灭后通过监控平台或经授权的PDA手持终端打开防烟防火阀，启动风机，工作至管廊环境参数达到正常；
（5）可通过监控平台、PDA手持终端及防火分区控制按钮直接启动风机。
本发明通过环境数据采集单元、主控单元、开关量控制单元和通讯单元将管廊内的环境参数实时传输给监控平台及操作人员的PDA手持终端，便于远程监控及操作人员及时掌握管廊内环境状况，以多种控制方式便捷地控制风机的启停，为管廊提供适宜的工作环境。

Claims (4)

1.一种地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，它包括主控单元（4），所述主控单元（4）与环境数据采集单元（2）和开关量控制单元（7）相连接，主控单元（4）通过通讯单元（6）与监控平台和PDA手持终端相连接，主控单元（4）还与受控电源输出单元（3）相连接，其特征在于：所述环境数据采集单元（2）外置环境数据传感器探头，将所检测到的采样数据传输给环境数据采集单元（2）后，经过环境数据采集单元（2）中A/D转换器处理，并将采样数据输送到主控单元（4）；开关量控制单元（7）与设置在管廊各个待监测部位的烟雾报警装置、防火分区控制按钮和入侵检测装置相连接，开关量控制单元（7）将所收集的烟雾报警信息、防火分区控制按钮状态信息及入侵检测信息的采样信号传输给主控单元；主控单元（4）将采样数据分析并通过通讯单元（6）中的光纤通讯通道传输给监控平台，同时通过Zigbee无线通讯传输给作业人员PDA手持终端上，监控平台将采样信号与预设的环境指数采样报警阈值进行比对分析后，再将控制信号传输给主控单元（4），主控单元（4）再将控制信号传输给基于PWM控制的风机功率单元（5），控制风机启停动作，同时主控单元（4）将控制信号传输给开关量控制单元（7），进而控制故障报警装置及防烟防火阀的启停。
2.根据权利要求1所述的地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，其特征在于：所述基于PWM控制的风机功率单元（5）设置有风机旁路，风机旁路的控制通过通讯线路（10）与通讯单元（6）相连接，经主控单元（4）分析判断基于PWM控制的风机功率单元（5）损坏后，自动启动风机旁路，或由PDA手持终端启动。
3.根据权利要求1或2所述的地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，其特征在于：本装置的供电电源为市电400V电源，电源总线与集滤波保护单元（1）相连接，经过集滤波保护单元（1）滤波后的电源信号输送到受控电源输出单元（3），受控电源输出单元（3）包括一路含有集隔离的AC400V交流稳压电源和多路DC0-48V的可设置直流稳压电源；AC400V交流稳压电源供基于PWM控制风机功率单元（5），变频控制通风风机；DC24V直流稳压电源为本系统内部及防烟防火阀供电，DC0-48V直流稳压电源为安装在本装置附近的监控系统、无线AP设备供电。
4.根据权利要求3所述的地下综合管廊环境监测及通风风机控制系统，其特征在于：所述环境数据采集单元（2）中的传感器包括氧气浓度传感器、硫化氢浓度传感器、甲烷浓度传感器、温度传感器和湿度传感器。
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