CN211791603U - 应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，该瓦斯监测系统包括监测装置、通信网络、通信管理器、监控中心和隧道风机，监测装置和通信管理器分别与通信网络连接，通信管理器与监控中心连接，瓦斯传感器的输出端与监控分站的输入端连接，隧道风机与监控中心连接；每个监控分站连接有多个瓦斯传感器，实现对全线地下运营区间瓦斯气体的实时监测，配置灵活，经济实用；采用线性结构的现场总线分散布置，提高系统的可靠性，工作人员通过人机界面可实时观测地下运营区间内的各个设备的运行情况及参数设置，能及时发现系统中存在问题并进行及时修正，方便了对系统的维护和管理，提高工作人员的工作效率。

Description

应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统

技术领域

本实用新型属于瓦斯监测技术领域，具体涉及一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统。

背景技术

城市轨道交通作为解决城市交通拥挤的一种重要手段，从起步发展到目前的全面建设，以其环保、舒适、快捷、安全的优势，改变了人们的出行方式，已成为城市轨道交通发展的必然选择。近年来不少城市地下区间出现不同浓度等级的瓦斯气体，对城市轨道交通运营造成了安全隐患。因此我们需要对地下运营区间的瓦斯气体进行实时监测。

传统的瓦斯监测系统功能单一，主要应用于煤矿行业，系统构建以点为主，只能采集某一具体单体数据，无法实现轨道交通在线网层面的瓦斯实时监测；在日后对系统的维护和管理都十分困难，并且相应的设备系统未设置冗余装置，可靠性较差。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，以至少解决现有技术中存在的无法实现轨道交通在线网层面的瓦斯实时监测的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，所述瓦斯监测系统包括监测装置、通信网络、通信管理器、监控中心和隧道风机；所述监测装置和所述通信管理器分别与所述通信网络连接，多个所述监测装置并联于所述通信网络上，所述通信管理器与所述监控中心连接；所述监测装置包括监控分站和瓦斯传感器，所述瓦斯传感器的输出端与所述监控分站的输入端连接，多个所述瓦斯传感器均通过所述监控分站连接到所述通信网络，所述瓦斯传感器和所述监控分站上均设置有智能仪表；所述隧道风机与所述监控中心连接。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述监测装置还包括信号转换器和交换机；所述交换机串联于所述通信网络上，所述信号转换器的输出端与所述交换机的输入端连接，所述信号转换器的输入端与所述监控分站的输出端连接。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述监控分站设置有报警器；所述信号转换器为矿用本安型信号转换器。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述瓦斯传感器为激光甲烷传感器；相邻两个所述瓦斯传感器之间的距离为50m。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述通信网络为现场总线结构，所述现场总线结构为线性结构；所述通信网络为通信电缆。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述通信管理器为PLC，所述通信管理器包括电源模块、CPU模块和通信模块，所述通信管理器通过所述通信模块与所述通信网络连接。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述监控中心还包括人机界面。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述隧道风机为防爆轴流式风机。

依据上述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，作为优选方案，所述监控中心为综合监控系统或环境与设备监控系统。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型的目的在于提供一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，每个监控分站连接有多个瓦斯传感器，瓦斯传感器并联于通信网络上，各个瓦斯传感器之间互不影响，实现对全线地下运营区间瓦斯气体的实时监测，配置灵活，经济实用；采用线性结构的现场总线分散布置，提高系统的可靠性，降低系统的故障率，信号转化器增强与监控分站之间的连接，使得系统反应更加的及时、高效，工作人员通过人机界面可实时观测地下运营区间内的各个设备的运行情况及参数设置，能及时发现系统中存在问题并进行及时修正，方便了对系统的维护和管理，提高工作人员的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的瓦斯监测系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的瓦斯监控系统应用于综合监控系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的瓦斯监控系统应用于环境与设备监控系统结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的监测装置结构示意图。

图中：1、监控中心；11、综合监控系统(ISCS)；12、环境与设备监控系统(BAS)2、通信管理器；3、通信网络；4、监测装置；401、瓦斯传感器；402、监控分站；403、信号转换器；404、交换机；5、人机界面；6、隧道风机。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

名词解释：

ISCS：城市轨道交通综合监控系统(Integrated Supervisory Control System)，简称综合监控系统。

BAS：环境与设备监控系统(Building Automation System)。

PLC：可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型，需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图4所示，本实用新型提供一种应用于城市轨道地下运营区间的瓦斯监测系统，瓦斯监测系统包括监测装置、通信网络、通信管理器、监控中心和隧道风机，监测装置和通信管理器分别与通信网络连接，通信管理器与监控中心连接，其中，监测装置包括监控分站和瓦斯传感器，瓦斯传感器的输出端与监控分站的输入端连接，瓦斯传感器用于监测地下运营区间的瓦斯含量，监控分站用于采集瓦斯传感器实时监测到的数据，多个瓦斯传感器均通过监控分站连接到通信网络；隧道风机与监控中心连接，监控中心控制隧道风机的启闭，隧道风机用于排出地下运营区间的瓦斯，本实用新型实施例中的隧道风机优选为防爆轴流式风机，用于输送易燃易爆的气体，防止在运转中引起火花。

本实用新型实施例中的监控分站设置有多个，每个分站有固定的系统容量，顺次安装在地下运营区间的不同位置，监控分站上设置有RS485端口，用于连接瓦斯传感器，实现两者之间的数据传输，每个监控分站的输入端连接有多个瓦斯传感器，实现多个瓦斯传感器之间的单独工作，瓦斯传感器之间互不影响，能准确对不同位置的瓦斯浓度进行监测，瓦斯传感器优选为GJG100J型高浓度激光甲烷传感器，GJG100J型高浓度激光甲烷传感器是全量程、高精度甲烷传感器，通过光信号进行传输和测量，该传感器实时显示甲烷浓度值并连续自动地将甲烷浓度值转换成标准电信号传输给监控分站，相邻两个瓦斯传感器之间的间隔距离为50m，确保瓦斯传感器实现对全线地下运营区间瓦斯气体的实时监测，监控分站监视地下运营区间瓦斯传感器的运行状态和故障状态。

进一步，监测装置还包括信号转化器和交换机，交换机串联于通信网络上，信号转换器的输出端与交换机的输入端连接，监控分站与通信网络之间依次连接信号转换器和交换机，监测装置均为具有采集功能、算术逻辑运算功能、存储功能、记忆功能、通信等功能的电气元件，并且均具有通信接口，监测装置通过通信接口并联在通信网络上，可实时采集地下运营区间的瓦斯浓度。

进一步，本实用新型实施例中的信号转换器的输入端与监控分站的输出端进行连接，用于转换监控分站所采集到的数据信息，将监控分站所采集到信息转换为数字信号传输给交换机，信号转换器优选为KZG18(A)矿用本安型信号转换器，该信号转换器电路结构简单，性能可靠，便于维修和调试，同时具备以太网、RS485通信接口的设备提供井下传输通道，该信号转换器具有可选的独立组环能力，为数据传输提供更安全的传输通道，

监控分站内还设置有报警器，具体地，对瓦斯传感器所监测到的地下运营区间内的瓦斯含量的数值与监控分站内所设定的瓦斯含量的数值进行判断，报警器对瓦斯传感器监测到的超标瓦斯含量发出警报，同时信号转化器增加与监控分站之间的连接，使得系统反应更加的及时、高效。应用时，可以使设定的瓦斯含量为0.3％，即瓦斯含量超过0.3％，报警器发出警报，在其他实施例中，还可以为其他值。报警器还可以为语音报警器。

进一步，瓦斯传感器和监控分站上均设置有智能仪表，智能仪表的类型本实用新型实施例中不做进一步限定，智能仪表用于实时显示瓦斯传感器和监控分站采集、分析瓦斯浓度数据。

本实用新型实施例中的通信网络为通信电缆，采用现场总线结构进行布置，现场总线采用线性结构，提高系统的可靠性，线性结构的现场总线分散布置，可靠性高，故障率较其他结构的现场总线故障率低，当系统的设备较多时，采用多条单总线形式。

进一步，通信管理器为PLC，通信管理器包括电源模块、CPU模块和通信模块，电源模块为CPU模块和通信模块提供电力，CPU模块对通信模块接受到的信号信息进行控制和运算，通信管理器通过通信模块与通信网络进行连接。通信管理器可以采用城市轨道交通综合监控系统的通信管理器，还可以为本系统单独配置通信管理器。

进一步，监控中心与隧道风机的控制开关连接，当监控分站中的报警模块发出警报时，监控中心和监控分站会弹出报警对话框，提醒工作人员的注意，同时监控中心所连接的隧道风机的控制开关就会启动，将地下运营区间的瓦斯含量降低到预设值以下，本实用新型实施例中的监控分站所预设的瓦斯浓度值为0.3％，当瓦斯监测器监测到地下运营区间的瓦斯含量超过0.3％时，就会触发报警模块和隧道风机的控制开关，降低地下运营区间的瓦斯浓度；监控中心还包括人机界面，工作人员通过人机界面可实时观测地下运营区间内的各个设备的运行情况及参数设置，能及时发现系统中存在问题并进行及时修整，方便了对系统的维护和管理，提高工作人员的工作效率。

实施例1

为更好的理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型做进一步的解释说明，

如图2所示，监控中心以城市轨道交通综合监控系统(ISCS)为例，应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统应用于综合监控系统(ISCS)，包括通信管理器、现场总线和若干监测装置，若干监测装置与现场总线并联连接通信管理器的一端连接到现场总线上，通信管理器的另一端与轨道交通专用综合监控系统连接。

在城市轨道交通综合监控系统实施例中的监测装置中的瓦斯监测器安装在地下运营区间的隧道顶部，多个瓦斯传感器顺次安装在隧道顶部，能够快速的监测到泄漏出的瓦斯气体，相邻两个瓦斯传感器之间的距离为50m，实现对全线地下运营区间瓦斯气体的实时监测，监控分站的输入端以四个通讯接口为例，四个瓦斯传感器的输出端分别与监控分站的四个输入端连接，四个瓦斯传感器共用一个监控分站，配置灵活，经济实用。

综合监控系统(ISCS)中的通信管理器包括电源模块、CPU模块和通信模块，电源模块对CPU模块和通信模块供电，保证CPU模块和通信模块的正常工作，CPU模块对通信模块所接收到的数据信息进行控制和运算，通信管理器通过通信模块连接在通信网络上，通信网络为采用线性结构的现场总线，综合监控系统(ISCS)中的各种监测装置均具有采集功能、算术逻辑运算功能、存储功能、记忆功能、通信等功能的电气元件，分别对地下运营区间的瓦斯进行不同工作的处理，并且都具有通信接口，监测装置通过通信接口连接到现场总线上，应用于综合监控系统中，可实时采集地下运营区间瓦斯气体浓度，监视区间瓦斯传感器的运行状态和故障状态，同时综合监控系统(ISCS)和连接人机界面，工作人员通过人机界面可以监测系统中各个设备的运行情况和参数设置。

本实用新型实施例1中的综合监控系统(ISCS)中的现场总线采用的是单总线结构，根据设备的多少及系统可靠性的要求，当系统中的设备较多时，对系统的可靠性要求提高时，即采用多条单总线形式，对通信管理器采用冗余配置或者非冗余配置，本实用新型实施例1中的通信管理器采用非冗余配置，在综合监控系统(ISCS)工班采用非冗余配置，在车站环控电控室控制柜采取冗余配置，采用冗余配置增加系统的可靠性。

实施例2

如图3所示，监控中心以环境与设备监控系统(BAS)为例，应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统应用于环境与设备监控系统，包括通信管理器、现场总线和若干监测装置，若干监测装置并联于现场总线，现场总线还连接有通信管理器，其另一端与环境与设备监控系统连接，

环境与设备监控系统(BAS)中的通信管理器包括电源模块、CPU模块和通信模块，电源模块对CPU模块和通信模块供电，CPU模块对通信模块所接收到的数据信息进行控制和运算，通信管理器通过通信模块连接在总线上，通信网络为采用线性结构现场总线，环境与设备监控系统(BAS)中的若干监测装置具有采集功能、算术逻辑运算功能、存储功能、记忆功能、通信等功能的电气元件，并且具有通信接口，若干监测装置分别通过通信接口并联连接到现场总线上，应用于环境与设备监控系统(BAS)中时，可实现采集地下运营区间瓦斯气体浓度、监视地下运营区间瓦斯传感器的运行状态和故障状态、联动区间隧道风机开启降低区间瓦斯浓度，环境与设备监控系统(BAS)中还具有人机界面，工作人员通过人机界面来实时监测环境与设备监控系统(BAS)中各设备的运行情况及参数设置。

冗余配置是指重复配置系统中的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部门的工作，由此减少系统的故障时间。本实用新型实施例2中的环境与设备监控系统(BAS)系统采取冗余配置，即重复设置一组通信管理器和环境与设备监控系统(BAS)，通常来说考虑到设备的多少即系统可靠性要求，系统的可靠性与系统的响应时间有关，当系统可靠性提高，系统的响应时间就会缩短，能在短时间内发现系统所出现的问题，总线上连接的设备较多时，系统的响应时间就会延长，对于设备较多可靠性要求较高时，采用多条单总线形式，同时通信管理器采用冗余配置。

具体而言，构建瓦斯监测系统，构建好的瓦斯监测系统接入监控中心系统，操作人员在监控中心工作站通过软件界面对全系统中的瓦斯传感器进行周期性调校，确保瓦斯传感器的正常运行，瓦斯监测系统中的各个监测装置位于地下运营区间，瓦斯传感器用于监测地下运营区间内的瓦斯浓度，瓦斯传感器与监控分站连接，设定监控分站内的预定值为0.3％，瓦斯传感器监测到的地下运营区间内的瓦斯含量与监控分站内的预定值进行比较，当瓦斯传感器监测到地下运营区间的瓦斯浓度高于0.3％时，监控分站内的报警模块发出警报，同时监控分站和监控中心所连接的人机界面上弹出报警对话框，引起工作人员的警惕，监控中心连接隧道风机控制开关，瓦斯监测系统监测到的瓦斯报警信号通过网络通信传递至监控中心，监控中心启动隧道风机，否则瓦斯传感器继续对地下运营区间内的瓦斯进行监测，监控中心和瓦斯监测系统所提供的瓦斯报警信号之间构成联动区间，隧道风机工作降低地下运营区间内的瓦斯浓度，当地下区间内的瓦斯浓度减低后，警报解除，隧道风机关闭。

综上所述，本实用新型的目的在于提供一种应用于地铁等城市轨道交通工程上的地下运营区间瓦斯监测系统，每个监控分站连接有多个瓦斯传感器，瓦斯传感器并联于通信网络上，各个瓦斯传感器之间互不影响，实现对全线地下运营区间瓦斯气体的实时监测，采用线性结构的现场总线分散布置，提高系统的可靠性，降低系统的故障率，信号转换器增强与监控分站之间的连接，使得系统反应更加的及时、高效，工作人员通过人机界面可实时观测地下运营区间内的各个设备的运行情况及参数设置，能及时发现系统中存在问题并进行及时修正，方便对系统的维护和管理，提高工作人员的工作效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述瓦斯监测系统包括监测装置、通信网络、通信管理器、监控中心和隧道风机；

所述监测装置和所述通信管理器分别与所述通信网络连接，多个所述监测装置并联于所述通信网络上，所述通信管理器与所述监控中心连接；

所述监测装置包括监控分站和瓦斯传感器，所述瓦斯传感器的输出端与所述监控分站的输入端连接，多个所述瓦斯传感器均通过所述监控分站连接到所述通信网络，所述瓦斯传感器和所述监控分站上均设置有智能仪表；

所述隧道风机与所述监控中心连接。

2.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述监测装置还包括信号转换器和交换机；所述交换机串联于所述通信网络上，所述信号转换器的输出端与所述交换机的输入端连接，所述信号转换器的输入端与所述监控分站的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述监控分站设置有报警器；

所述信号转换器为矿用本安型信号转换器。

4.根据权利要求3所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述瓦斯传感器为激光甲烷传感器；

相邻两个所述瓦斯传感器之间的距离为50m。

5.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述通信网络为现场总线结构，所述现场总线结构为线性结构；

所述通信网络为通信电缆。

6.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述通信管理器为PLC，所述通信管理器包括电源模块、CPU模块和通信模块，所述通信管理器通过所述通信模块与所述通信网络连接。

7.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述监控中心还包括人机界面。

8.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述隧道风机为防爆轴流式风机。

9.根据权利要求1所述的应用于城市轨道交通地下运营区间的瓦斯监测系统，其特征在于，所述监控中心为综合监控系统或环境与设备监控系统。

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