CN113110259A - 一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统 - Google Patents

一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统 Download PDF

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李成成
潘古月
徐龙阳
梁晨
陆永娇
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Abstract

本发明提供了一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统。所述控制箱具有防潮、防爆等功能，提高了控制设备的工作性能。所述综合管廊环境变量监测网络系统具有自动定位、自动监测故障位置等功能。

Description

一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊 环境变量监测网络系统
技术领域
本发明涉及自动监测网络，具体涉及一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统。所述控制箱具有防潮、防爆等功能，提高了控制设备的工作性能。所述综合管廊环境变量监测网络系统具有自动定位、自动监测故障位置等功能。
背景技术
随着国民经济的不断发展，国家在隧道、综合管廊、地铁等方面加大建设力度，但是在这些地方需要对其进行长期在线监测。传统的监测手段难以满足现状需求，使得人们越来越关注综合管廊方面的安全性。
传统的电缆隧道、公路隧道等敷设的管道种类单一，而综合管廊是集合多种类型的管道，涉及电力、燃气、污水、供水等管道类型。因此，综合管廊需要监测的环境参数也势必会增加，传统的隧道监测控制柜难以满足现状，因此设计一种能够针对综合管廊环境变量监测的控制箱是非常重要的。
综合管廊内部相比于传统隧道，其规格要求更高，控制箱应满足安装简便、组网简单、功能齐全等特点。
综合管廊相比于传统隧道，其结构和长度都比较复杂，需要对控制箱进行识别编码，有利于快速检修。
目前综合管廊监测控制箱，专利CN 108323042 A介绍控制柜是利用LED灯发光，有利于现场检修人员看到控制柜所在位置，不具有远程定位及巡检功能。
发明内容
本发明提出了一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，包括箱体、箱门，所述箱体内设置有：
搭载设备的安装支架；
向箱体内设备供电的电源模块；
采集综合管廊内信息的采集模块；
控制外部设备动作的输出模块；
其特征在于，箱体内还设置有控制模块、通信模块和定位模块：
所述控制模块用于对采集模块获得的信息进行实时处理和判断，将作出的决策传输至输出模块驱动外部设备动作；并将处理后的数据和/或原始数据发送至通信模块，通过通信模块上传至上位机或监测网络中的其他设备处；
所述通信模块用于协调箱体内部各模块之间的通信控制，以及对箱体外部发送/接收实时数据和/或指令，实现控制箱与上位机或网络中的其他设备进行通信；
所述定位模块用于向外部发送箱体的位置数据。
进一步的，所述控制模块能够执行程序代码，设置有编程接口和远程监控端，维护人员可以现场通过编程接口访问控制模块，修改控制模块中的程序；维护人员也可以通过远程监控端，修改控制模块中的程序。
进一步的，所述定位模块能够在控制模块的控制下休眠或启动。
进一步的，所述控制模块中设置有无线感知装置和箱门锁具，无线感知装置在感知到激活信号后，驱动定位模块使用有线和/或无线方式向外部发送定位信息，并解除箱门锁具的锁闭状态，并启动位置警示设备。
进一步的，所述无线感知装置为RFID芯片，所述警示设备为闪光灯。
本发明还提出了一种综合管廊环境变量监测网络系统，包括上位机和控制箱，其特征在于，所述控制箱为前述记载的任意一种定位型控制箱。
进一步的，所述控制箱的通信模块在启动时自动向地址服务器发送申请网络地址的请求信号。
进一步的，所述通信模块中与地址服务器相连，并存储有网络地址变量，所述地址服务器定时依次遍历访问监测网络中所有控制箱，当监测到没有网络变量的控制箱时，为新接入网络的控制箱分配网络地址变量。
进一步的，当地址服务器两次在同一位置没有监测到没有被分配网络变量的控制箱时，判定该控制箱发生故障。
进一步的，所述监测网络系统中具有两个互为备份的地址服务器，分别设置在综合管廊的两个端点处，当一个地址服务器工作时，另一个地址服务器休眠。
上述用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统，克服了传统综合管廊环境变量监测系统例行日常检修维护中难以定位、查找故障箱体效率底下的问题，降低了城市综合管廊维护的成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例的模块位置示意图。
其中，1为通信模块，2为电源模块，3为输出模块，4为控制模块，5为采集模块，6为箱体环控装置，7为定位模块，8为箱体，9为箱门。
具体实施方式
本发明提出的一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统，能够自动组网，自动进行故障判断和进行故障报警，同时可以在进行人工巡检时，自动在巡检人员靠近控制箱时解除控制箱体的锁闭状态，自动向巡检人员发出控制箱位置信号，降低了人工巡检的难度，提高了人工巡检时的工作效率。现结合实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
实施例一：
在本发明的一个实施例中，在部署综合管廊环境变量监测网络系统时，沿城市综合管廊的轴向方向，等距设置定位型控制箱体，在箱体内按照监控需求，设置有各种环境监测仪器、采样装置以及相应的伺服电路。本实施例中，箱体材质选用具有防潮、防爆功能的高分子PVC 板材制作，并在箱体附近安装有温度传感器、湿度传感器、液位传感器、位移传感器、H2S气体浓度传感器、CO2气体浓度传感器，经由导线将采集到的信号传输至控制模块。所有箱体通过光纤串联连接，通过地址服务器连接至控制中心，由控制中心主机处理数据，并通过MIS 系统进行管理、设置和显示。
在本实施例中使用的定位型控制箱体内，包括通信模块、电源模块、输出模块、控制模块、采集模块、箱体环控装置和定位模块。
通信模块包括内部通信总线和外部传输光纤。内部通信总线为CAN总线系统，外部传输光纤采用闭环方式进行光纤传输。
电源模块包括变压器、AC-DC转换器和蓄电池。在常态下，电源模块使用变压器将接入的220V AC电源进行降压后，通过AC-DC转换器转化为直流电后，传输给箱体内部的各模块使用，并给蓄电池充电，保持蓄电池处于满电状态。当外部220V AC电源发生故障时，控制模块自动切换至蓄电池供电，保证控制箱能够持续对综合环廊环境变量进行监控。
输出模块在控制模块的控制下，向设置在综合环廊内的鼓风机、抽水机等外部设备输出控制指令，驱动前述外部设备的启闭和运行状态。
控制模块控制箱体内部各模块的运行，按照模块中存储的程序进行工作。
采集模块与设置在综合环廊内的环境传感器相连，并在模块内部设置有RAM，对传感器采集是数据进行暂存，处理后传输至控制模块。
箱体环控装置包括除湿器、加热器，当外部湿度达到设定阈值时，控制模块驱动除湿器启动，降低箱体内部湿度，保证箱体内部环境处于适当的湿度范围内。当外部温度低于设定温度时，控制模块驱动加热器启动，保证箱体内部环境处于适当温度范围内。
定位模块包括RFID芯片和闪光灯。RFID芯片可预先进行设置，也可通过控制模块在控制中心进行远程控制。设置信息用于识别巡检人员随身携带的识别卡。当识别卡进入识别范围内时，RFID芯片向控制模块发送请求指令，控制模块验证指令有效后，驱动箱体外侧按照的闪光灯闪动，向巡检人员指示控制箱位置。同时，解除箱门的锁闭状态，使得巡检人员能够开启箱门，对箱体内部设备进行检修。省去了巡检人员使用寻找开启箱门的机械钥匙这一过程。
本实施例所述的监测网络部署完毕后，使用220V AC电力供电。供电后，所有箱体首先进行自检，并通过通信系统向控制中心主机(即上位机)发送自身MAC地址和网络地址请求信号。上位机中存储有MAC地址与箱体位置对应表，并为每个箱体分配网络地址，并为每个箱体分配网络地址并进行存储。
在监测网络运行过程中，每个箱体中的采集模块实时采集外部传感器传来的信息，并在进行A/D转化后，使用MODBUS 485协议进行传输，将传感器信息输入至控制模块中，由控制模块进行处理，并通过通信模块上报给上位机。本实施例中，主要进行的是阈值检测。当传感器中的信息超过预设阈值时，控制模块发出指令，所述指令传输至输出模块，由输出模块转化为电磁开关控制信号，启动鼓风机、抽水机等外部设备。
在监测网络运行过程中，上位机每隔1小时通过进行一次遍历检测，即遍历接入网络的每个控制箱体的通信模块。如检测到MAC地址与箱体位置对应表内容中没有的MAC地址，或者收到新的网络地址申请信号时，判定有新箱体接入网络，自动为箱体分配网络地址。同时，在上位机中发出提示，提示管理人员输入新接入箱体的位置信息。
在监测网络运行过程中，如果上位机连续两次在遍历检测中，连续两次没有检测到同一网络地址的箱体没有响应时，则判定具有上述网络地址的箱体发生通信故障。并通过上位机发出故障警报，同时查询MAC地址与箱体位置对应表，显示故障箱体的位置信息，便于巡检人员快速找到故障箱体，进行高效巡检。
实施例二：
在本发明的另一个实施例中，采用了与实施例一基本相同的实施方式。但在实施例二中，在综合管廊的两个入口处，分别设置了两个地址服务器。
系统启动后，选定左侧的地址服务器为主服务器，右侧的地址服务器为备用服务器。通过闭环光纤网络遍历监测网络中所有箱体，采取与实施例一相同的遍历方式进行遍历检测。检测完毕后，激活备用服务器，并将检测结果传输至备用地址服务器中进行备份。当检测到监测网络中存在故障箱体后，启动备用服务器，对监测网络中所有箱体进行遍历检测。如两次检测均检测到同一位置，则进行报警提示。
以上对本发明所提供的一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱和综合管廊环境变量监测网络系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明技术方案的限制。

Claims (10)

1.一种用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，包括箱体、箱门，所述箱体内设置有：
搭载设备的安装支架；
向箱体内设备供电的电源模块；
采集综合管廊内信息的采集模块；
控制外部设备动作的输出模块；
其特征在于，箱体内还设置有控制模块、通信模块和定位模块：
所述控制模块用于对采集模块获得的信息进行实时处理和判断，将作出的决策传输至输出模块驱动外部设备动作；并将处理后的数据和/或原始数据发送至通信模块，通过通信模块上传至上位机或监测网络中的其他设备处；
所述通信模块用于协调箱体内部各模块之间的通信控制，以及对箱体外部发送/接收实时数据和/或指令，实现控制箱与上位机或网络中的其他设备进行通信；
所述定位模块用于向外部发送箱体的位置数据。
2.根据权利要求1所述的用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，其特征在于，所述控制模块能够执行程序代码，设置有编程接口和远程监控端，维护人员可以现场通过编程接口访问控制模块，修改控制模块中的程序；维护人员也可以通过远程监控端，修改控制模块中的程序。
3.根据权利要求1所述的用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，其特征在于，所述定位模块能够在控制模块的控制下休眠或启动。
4.根据权利要求3所述的用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，其特征在于，所述控制模块中设置有无线感知装置和箱门锁具，无线感知装置在感知到激活信号后，驱动定位模块使用有线和/或无线方式向外部发送定位信息，并解除箱门锁具的锁闭状态，并启动位置警示设备。
5.根据权利要求4所述的用于综合管廊环境变量监测的定位型控制箱，其特征在于，所述无线感知装置为RFID芯片，所述警示设备为闪光灯。
6.一种综合管廊环境变量检测网络系统，包括上位机和控制箱，其特征在于，所述控制箱为权利要求1-5中记载的任意一种定位型控制箱。
7.根据权利要求6所述的综合管廊环境变量检测网络系统，其特征在于，所述控制箱的通信模块与地址服务器相连，在启动时自动向地址服务器发送控制箱ID，同时申请网络地址的请求信号，所述地址服务器中存储有控制箱ID与控制箱位置对应表，所述地址服务器按照对应表内容，为控制箱分配网络地址。
8.根据权利要求7所述的综合管廊环境变量检测网络系统，其特征在于，当检测到没有网络地址的控制箱时，为新接入网络的控制箱分配网络地址，并由控制人员手动输入控制箱位置信息。
9.根据权利要求8所述的综合管廊环境变量检测网络系统，其特征在于，当地址服务器两次检测同一网络地址的控制箱没有响应时，判定该控制箱发生故障。
10.根据权利要求9所述的综合管廊环境变量检测网络系统，其特征在于，所述监测网络系统中具有两个互为备份的地址服务器，分别设置在综合管廊的两个端点处，当一个地址服务器工作时，另一个地址服务器休眠。
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