CN111895607A - 一种用于地铁的气候管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通车辆的气流管理领域,公开了一种用于地铁的气候管理系统，包括中央控制单元、站台控制单元、手动控制单元、风阀控制器和气候转换装置；中央控制单元通过站台控制单元向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；站台控制单元根据输入的操作命令向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；手动控制单元向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；风阀控制器根据接收的打开指令或者关闭指令控制气候转换装置的电源通断；气候转换装置安装在屏蔽门上方，通过本发明列车高速行驶产生的压差可让空气从气候转换装置流入地铁，使空气流通，不仅减少空调系统的工作时间、降低功耗，还能减少空气对屏蔽门的冲击，提高屏蔽门的使用寿命。

Description

一种用于地铁的气候管理系统

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆的气流管理领域，具体涉及一种用于地铁的气候管理系统。

背景技术

为了缓解城市交通压力以及便于市民出行，国内大多一线城市不断修建地铁。地铁由于修建在地面以下，通风差，需要在地铁修建时装配空调系统，来实现通风。

然而地铁除了乘客候站台，还有安检区、上下电梯等区域，整个空间面积大，如果仅使用空调系统来实现整个地铁内部的通风，功耗大，增加了地铁的运营成本。

另外，地铁修建时，为防止乘客跌落到行驶轨道内，地铁线路两旁安装有屏蔽门。当列车驶向屏蔽门时，由于其行驶速度可达到80KM/h或者100KM/h，在轨道内产生了内外气压差，内外气压差产生的压力会冲击屏蔽门，影响屏蔽门的使用寿命。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种用于地铁的气候管理系统，所要解决的技术问题是目前地铁内部的通风完全靠空调系统实现，功耗高，增加了地铁运营成本，另外列车行驶产生的气压会冲击屏蔽门，影响屏蔽门的使用寿命。

为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于地铁的气候管理系统，包括中央控制单元、站台控制单元、手动控制单元、风阀控制器和气候转换装置；中央控制单元通过站台控制单元向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；站台控制单元根据输入的操作命令向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；手动控制单元电连接风阀控制器，向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；风阀控制器根据接收的打开指令或者关闭指令控制气候转换装置的电源通断；气候转换装置安装在屏蔽门上方。

进一步，中央控制单元和站台控制单元分别电连接显示单元，显示单元用来显示气候转换装置的工作状态。

进一步，手动控制单元分别向中央控制单元和站台控制单元发送请求控制命令后，风阀控制器只执行手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令；手动控制单元分别向中央控制单元和站台控制单元发送取消控制命令后，风阀控制器不在执行手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令。

进一步，风阀控制器包括微处理器、拨码开关、电源模块、串口通讯模块、气候转换装置驱动模块、气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，微处理器分别电连接气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，电源模块用来供电，拨码开关用来设置微处理器的物理地址，微处理器通过串口通讯模块与站台控制单元进行通讯，微处理器通过气候转换装置驱动模块控制气候转换装置的电源通断。

其中，电源模块包括UPS电源、电压转换电路、降压电路和稳压电路，UPS电源接入110V交流电，电压转换电路将UPS电源的输出电压转换为24V直流电压，降压电路将24V直流电压转换为5V直流电压，稳压电路对降压电路输出的5V直流电压进行稳压。

其中，串口通讯模块包括串口A和串口B，站台控制单元与多台风阀控制器进行通讯，站台控制单元的通信串口与第一台风阀控制器的串口A电连接，第一台风阀控制器的串口B与第二台风阀控制的串口A电连接，第二台风阀控制器的串口B与第三台风阀控制器的串口A电连接，以此类推，直至倒数第二台风阀控制器的串口B与最后一台风阀控制器的串口A电连接。

其中，手动控制指令接收模块包括多路光耦隔离接收电路，光耦隔离接收电路包括电阻R14、二极管D3和光电耦合器U7,光电耦合器U7的原边侧的1号引脚电连接电阻R14一端，电阻R14另一端与手动控制单元电连接，光电耦合器U7原边侧的2号引脚通过二极管D3接地，光电耦合器U7的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，光电耦合器U7的副边侧的发射极接地。

其中，气候转换装置运行状态检测模块包括多路光耦隔离检测电路，光耦隔离检测电路包括电阻R19、二极管D11和光电耦合器U12，光电耦合器U12的原边侧的1号引脚电连接电阻R19一端，电阻R19另一端与检测气候转换装置位置的传感器的信号输出端电连接，光电耦合器U12原边侧的2号引脚通过二极管D11接地，光电耦合器U12的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，光电耦合器U12的副边侧的发射极接地。

进一步，风阀控制器每天在地铁运行前向风阀发送风阀打开指令和风阀关闭指令，来检测风阀是否能正常工作，并将检测结果发送给中央控制单元和站台控制单元。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

1：在地铁候站区的屏蔽门上方安装气候转换装置，当列车驶向乘客候站区时，可以使气候转换装置打开，列车高速行驶产生的压差可让空气从气候转换装置流入地铁内，使空气流通，不仅能减少空调系统的工作时间、降低功耗，还能减少空气对屏蔽门的冲击，提高屏蔽门的使用寿命。

2：风阀控制器的串口通讯模块包括两个串口，通过拨码开关设置风阀控制器的物理地址，这样站台控制单元可以通过总线方式与风阀控制器进行通讯，易于拓展，可根据实际需求部署多个风阀控制器。

3：通过中央控制单元、站台控制单元和手动控制单元实现风阀控制器的三重控制，可靠性高，能在不同情况下采用不同的控制模式，例如正常情况下使用中央控制单元对风阀控制器进行控制，在出现事故时可使用站台控制单元对风阀控制器进行控制，在检修时可通过手动控制单元对风阀控制器进行控制。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本实施例中的气候管理系统的结构框图；

图2为本实施例中的风阀控制器的结构框图；

图3为实施例中的风阀控制器的电源模块的电路图；

图4为实施例中的风阀控制器的微处理器的引脚分配示意图；

图5为实施例中的风阀控制器的串口通讯模块的电路图；

图6为实施例中的风阀控制器的手动控制指令接收模块的电路图；

图7为实施例中的风阀控制器的气候转换装置运行状态监测模块的电路图；

图8为实施例中的风阀控制器的气候转换装置驱动模块的电路图；

图9为实施例中的风阀控制器的拨码开关的电路图；

图10为实施例中的风阀控制器的气候转换装置工作状态显示模块的电路图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种用于地铁的气候管理系统，包括中央控制单元、站台控制单元、手动控制单元、风阀控制器和气候转换装置；中央控制单元通过站台控制单元向风阀控制器发送打开指令风阀关闭指令；站台控制单元根据输入的操作命令向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；手动控制单元电连接风阀控制器，向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；风阀控制器根据接收的打开指令或者关闭指令控制气候转换装置的电源通断；气候转换装置安装在屏蔽门上方。

本实施例中，手动控制单元分别向中央控制单元和站台控制单元发送请求控制命令后，风阀控制器只执行手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令；手动控制单元分别向中央控制单元和站台控制单元发送取消控制命令后，风阀控制器不在执行手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令。

结合以上内容，气候转换装置采用三级控制方式，可靠性高，具体可参考如下：在正常运行时，气候转换装置由中央控制单元控制，又或者当站台因出现火灾而存在烟雾时，中央控制单元能控制气候转换装置打开，协助排烟；在地铁的站台如果出现事时，可通过站台控制单元控制气候转换装置；在进行检修或者调试时，可通过手动控制单元控制气候转换装置打开或者关闭，操作便携，方便技术人员检修。

在某种实施方式中，如果站台控制单元在对气候转换装置进行控制，气候转换装置则不在执行中央控制单元发送的控制指令，直至站台控制单元结束了对气候转换装置的控制。

为了便于管理者实时了解气候转换装置的工作状态，中央控制单元和站台控制单元分别电连接显示单元，显示单元用来显示气候转换装置当前是处于打开状态还是关闭状态、显示气候转换装置打开正否正常或者关闭是否正常。

如图2所示，风阀控制器包括微处理器、拨码开关、电源模块、串口通讯模块、气候转换装置驱动模块、气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，微处理器分别电连接气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，电源模块用来供电，拨码开关用来设置微处理器的物理地址，微处理器通过串口通讯模块与站台控制单元进行通讯，微处理器通过气候转换装置驱动模块控制风阀的电源通断。

如图3所示，电源模块包括UPS电源、电压转换电路1、降压电路2和稳压电路3，UPS电源接入110V交流电，电压转换电路1将UPS电源的输出电压转换为24V直流电压，降压电路2将24V直流电压转换为5V直流电压，稳压电路3对降压电路输出的5V直流电压进行稳压。其中，外部110V交流电经过UPS电源接入电压转换电路1，当外界突然断电时，UPS电源仍可向电压转换电路1供电，防止断电时气候转换装置不能使用。

微处理器采用型号为STM8S005_LQFP48的单片机，其引脚分配如图4所示。

如图5所示，串口通讯模块包括由TX_A和TX_B组成的串口A和由RX_A和RX_B组成的串口B，串口A和串口B可以是RS485串口或者RS422串口，可以采用全双工或者半双工。站台控制单元与多台风阀控制器进行通讯，站台控制单元的通信串口与第一台风阀控制器的串口A电连接，第一台风阀控制器的串口B与第二台风阀控制的串口A电连接，第二台风阀控制器的串口B与第三台风阀控制器的串口A电连接，以此类推，直至倒数第二台风阀控制器的串口B与最后一台风阀控制器的串口A电连接。另外拨码开关可以设置微处理器的物理地址，这样通过串口通讯模块，站台控制单元可通过总线方式与多台不同物理地址的风阀控制器进行通讯，易于拓展，在实际使用时可根据需求部署多个风阀控制器和气候转换装置。

如图6所示，手动控制指令接收模块包括多路光耦隔离接收电路，以其中一路光耦隔离接收电路为例，该光耦隔离接收电路包括电阻R14、二极管D3和光电耦合器U7,光电耦合器U7的原边侧的1号引脚电连接电阻R14一端，电阻R14另一端与手动控制单元电连接，光电耦合器U7原边侧的2号引脚通过二极管D3接地，光电耦合器U7的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，光电耦合器U7的副边侧的发射极接地。

本实施例中，手动控制单元对气候转换装置的控制是通过控制LCBO_1引脚处是否接入24V直流电压来实现的，当LCBO_1引脚接入24V直流电压时，光电耦合器U7的副边侧的三极管导通，此时Hand_Open_1引脚与地电连接，为低电平信号，以此实现手动控制指令输入。

如图7所示，气候转换装置运行状态检测模块包括多路光耦隔离检测电路，以其中一路光耦隔离检测电路为例，该光耦隔离检测电路包括电阻R19、二极管D11和光电耦合器U12，光电耦合器U12的原边侧的1号引脚电连接电阻R19一端，电阻R19另一端与检测气候转换装置位置的光电传感器的信号输出端电连接，光电耦合器U12原边侧的2号引脚通过二极管D11接地，光电耦合器U12的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，光电耦合器U12的副边侧的发射极接地。在对气候转换装置的运行状态检测时，气候转换装置上的风阀的打开路径上安装有多个光电传感器，单个光电传感器的输出信号单独接入光耦隔离检测电路，当风阀经过某个光电传感器时，与该光电传感器电连接的光耦隔离检测电路的光电耦合器的副边侧导通，微处理器与该光电耦合器的集电极电连接的引脚输入低电平信号，以此实现气候转换装置的运行状态检测。

如图8所示，气候转换装置驱动模块包括型号为ULN2003的驱动芯片和四路继电器控制电路，其中OUT1个OUT2用来控制一个气候转换装置的打开和关闭，OUT3和OUT4控制另一个气候转换装置的打开关闭，以其中一个气候转换装置为例，当OUT1输入低电平信号、OUT2输入高电平信号时，气候转换装置上的风阀打开，当OUT1输入高电平信号、OUT2输入低电平信号时，气候转换装置上的风阀关闭，即通过改变气候转换装置接入的电源方向来改变风阀的运动方向。

本实施例中，风阀控制器每天在地铁运行前向风阀发送风阀打开指令和风阀关闭指令，来检测风阀是否能正常工作，并将检测结果发送给中央控制单元和站台控制单元。

如图10所示，气候转换装置工作状态显示模块包括5路LED电路，分别用来显示风阀控制器和两个气候转换装置的工作状态，此处两个气候转换装置为气候转换装置A和气候转换装置B，其中LED路用来显示风阀控制器当前是否处于工作状态，LED1路用来显示气候转换装置A是否打开，LED2路用来显示气候转换装置A是否关闭，LED3路用来显示气候转换装置B是否打开，LED4路用来显示气候转换装置B是否关闭。

综上，本发明在使用时列车高速行驶产生的压差可让空气从气候转换装置流入地铁内，使地铁内部空气流通，不仅能减少空调系统的工作时间、降低功耗，还能减少空气对屏蔽门的冲击，提高屏蔽门的使用寿命；另外电源模块包括UPS电源，这样在停电检修时风阀仍可继续使用；另外站台控制单元通过总线方式与风阀控制器通讯，易扩展；另外能对气候转换装置的运行状态进行检测，可事实了解气候转换装置的打开或者关闭是否正常。

上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：包括中央控制单元、站台控制单元、手动控制单元、风阀控制器和气候转换装置；所述中央控制单元通过站台控制单元向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；所述站台控制单元根据输入的操作命令向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；所述手动控制单元电连接风阀控制器，向风阀控制器发送打开指令或者关闭指令；所述风阀控制器根据接收的打开指令或者关闭指令控制气候转换装置的电源通断；所述气候转换装置安装在屏蔽门上方。

2.根据权利要求1所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述中央控制单元和站台控制单元分别电连接显示单元，所述显示单元用来显示气候转换装置的工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述手动控制单元分别向所述中央控制单元和站台控制单元发送请求控制命令后，所述风阀控制器只执行所述手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令；所述手动控制单元分别向所述中央控制单元和站台控制单元发送取消控制命令后，所述风阀控制器不在执行所述手动控制单元发送的打开指令或者关闭指令。

4.根据权利要求1所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述风阀控制器包括微处理器、拨码开关、电源模块、串口通讯模块、气候转换装置驱动模块、气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，所述微处理器分别电连接所述气候转换装置工作状态显示模块、气候转换装置运行状态检测模块和手动控制指令接收模块，所述电源模块用来供电，所述拨码开关用来设置所述微处理器的物理地址，所述微处理器通过所述串口通讯模块与站台控制单元进行通讯，所述微处理器通过气候转换装置驱动模块控制气候转换装置的电源通断。

5.根据权利要求4所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述电源模块包括UPS电源、电压转换电路、降压电路和稳压电路，所述UPS电源接入110V交流电，所述电压转换电路将UPS电源的输出电压转换为24V直流电压，所述降压电路将24V直流电压转换为5V直流电压，所述稳压电路对降压电路输出的5V直流电压进行稳压。

6.根据权利要求4所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述串口通讯模块包括串口A和串口B，所述站台控制单元与多台风阀控制器进行通讯，所述站台控制单元的通信串口与第一台风阀控制器的串口A电连接，第一台风阀控制器的串口B与第二台风阀控制的串口A电连接，第二台风阀控制器的串口B与第三台风阀控制器的串口A电连接，以此类推，直至倒数第二台风阀控制器的串口B与最后一台风阀控制器的串口A电连接。

7.根据权利要求4所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述手动控制指令接收模块包括多路光耦隔离接收电路，所述光耦隔离接收电路包括电阻R14、二极管D3和光电耦合器U7,所述光电耦合器U7的原边侧的1号引脚电连接电阻R14一端，电阻R14另一端与手动控制单元电连接，所述光电耦合器U7原边侧的2号引脚通过二极管D3接地，所述光电耦合器U7的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，所述光电耦合器U7的副边侧的发射极接地。

8.根据权利要求4所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述气候转换装置运行状态检测模块包括多路光耦隔离检测电路，所述光耦隔离检测电路包括电阻R19、二极管D11和光电耦合器U12，所述光电耦合器U12的原边侧的1号引脚电连接电阻R19一端，电阻R19另一端与检测气候转换装置位置的传感器的信号输出端电连接，所述光电耦合器U12原边侧的2号引脚通过二极管D11接地，所述光电耦合器U12的副边侧的集电极与微处理器的IO引脚电连接，所述光电耦合器U12的副边侧的发射极接地。

9.根据权利要求4所述的一种用于地铁的气候管理系统，其特征在于：所述风阀控制器每天在地铁运行前向风阀发送风阀打开指令和风阀关闭指令，来检测风阀是否能正常工作，并将检测结果发送给中央控制单元和站台控制单元。

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