CN213743526U - 高速公路隧道电控联合监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，包括监控工作站、主控制器、电控器以及区域控制器，电控器由PLC模块和电力采集仪表组成，PLC模块由微控制器及与其相连接的电源接口、以太网接口、AI端口、AO端口、DI端口、DO端口、RS485和RS232接口组成，电力采集仪表上设置有LCD显示屏、进出线端子、有功和无功接线线端子；区域控制器检测照度、隧道内CO浓度、能见度、风速和风向、火灾信息。本实用新型的监控系统，根据检测数据来控制照明系统、风机系统和消防系统的运行，解决了现有的电力监控系统和隧道监控系统存在接触器重复接入的问题，降低了整个系统的复杂程度，减少了布线，降低了成本。

Description

高速公路隧道电控联合监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种高速公路隧道电控联合监控系统，更具体的说，尤其涉及一种将隧道内的电力监控和隧道内状态监控结合在一起的高速公路隧道电控联合监控系统。

背景技术

高速公路隧道关于电力监控与隧道监控系统（包括照明、通风、交通监控）一直存在着可以优化和创新的技术特性。优化的着眼点在电力监控的低压出线回路的监测和隧道监控PLC控制器对照明和风机的测控问题上。长期以来的工程项目普遍实施的方案，均为各自独立，两个系统分别对照明和风机电气回路中的接触器接点存在重复接入的问题。跨平台操作为普遍现象，监控中心工作台上经常是多台工作站，各自独立。把隧道电力监控与照明、通风监控统一起来，解决目前常规方案中可靠性低、重复布线、施工复杂等问题，是十分必要的。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高速公路隧道电控联合监控系统。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，包括监控工作站、主控单元、电控器以及区域控制器，主控制器与监控工作站相通信，以便将采集的数据信息上传至监控工作站；电控器包括照明电控器、风机电控器和消防电控器，主控单元与电控器通信连接，以便对公路隧道内的照明、风机和消防进行监测和控制；其特征在于：所述电控器由PLC模块和电力采集仪表组成，PLC模块与电力采集仪表经RS485通讯总线相连接，PLC模块由微控制器及与其相连接的电源接口、第一以太网接口、AI端口、AO端口、DI端口、DO端口、RS485通讯接口和RS232通讯接口组成，PLC模块的微控制器经以太网接口实现与主控制器的通信，经AI端口、AO端口、DI端口、DO端口分别实现模拟信号采集、模拟信号输出、数字信号采集和数字信号输出，经RS485通讯接口实现与电力采集仪表的通信；所述电力采集仪表上设置有LCD显示屏、三相四线制进线端子和出线端子、有功和无功接线线端子；

所述区域控制器的数量为多个，多个区域控制器设置于公路隧道内，区域控制器的信号采集端口连接有洞内照度仪、洞外照度仪、CO/VI检测器、TW检测器和火灾探测器，区域控制器经洞内照度仪和洞外照度仪分别采集隧道内、外的照度数据，经CO/VI检测器采集隧道内的CO浓度和能见度，经TW检测器检测隧道内的风速和风向信息，经火灾探测器检测隧道内的火灾状况；区域控制器的输出端与交通信号灯、车道指示灯和可变情报板相连接，以实现对交通信号灯、隧道内车道指示灯和可变情报板所显示信息的控制。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，所述主控单元的数量为两个，两个主控单元经心跳线相连接。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，所述主控单元上设置有多个第二以太网接口、多个RS485通讯接口、多个开合控制接口以及第二CAN通讯接口。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，所述电控器的PLC模块上设置有与微控制器相连接的第一CAN通讯接口、K通讯接口、指示灯、RTC时钟、程序下载端口和扩展接口；所述区域控制器由与电控器中的PLC模块相同的模块组成。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，所述电控器的PLC模块上的第一CAN通讯接口、K通讯接口、RS232通讯接口和RS485通讯接口均为隔离形式。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，主控单元连接有监控工作站、电控器（包含照明电控器、风机电控器和消防电控器）和区域控制器，通过将电控器设置为由PLC模块和电力采集仪表组成的形式，使得电控器不仅可实现对照明、风机和消防供电状态的控制，而且还可实现对其用电信息（如有功功率、无功功率）的采集，解决了现有的电力监控系统和隧道监控系统对诸如照明和风机的接触器存在重复接入的问题，降低了整个系统的复杂程度，减少了布线，降低了成本；同时，通过在隧道内设置多个区域控制器，可实现对隧道内外照度、隧道内CO浓度、能见度、风速和风向、火灾信息的监控，并根据检测数据来控制照明系统、风机系统和消防系统的运行。

进一步地，通过将主控单元的数量设置为两个，两个主控单元经心跳线相连接，当一个主控单元出现故障时，由另一个主控单元替代工作，保证了整个监控系统的抗风险能力。

附图说明

图1为本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统的原理图；

图2为本实用新型中电控器的电路原理图；

图3为本实用新型中主控单元的电路原理图；

图4为本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统的结构布置示意图。

图中：1电控器，2 PLC模块，3电力采集仪表，4微控制器，5 AI端口，6 AO端口，7 DI端口，8 DO端口，9 RS485通讯总线，10 RS232通讯接口，11 第一CAN通讯接口，12 K通讯接口，13第一以太网接口，14程序下载端口，15指示灯，16 RTC时钟，17扩展接口，18电源接口，19 LED显示屏，20主控单元，21监控工作站，22区域控制器，23 RS485通讯接口，24开合控制接口，25 第二CAN通讯接口，26第二以太网接口，27交通信号灯，28车道指示灯，29可变情报板，30洞内照度仪，31洞外照度仪，32 CO/VI检测仪，33 TW检测器，34火灾探测器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图4所示，分别给出了本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统的原理图和结构布置示意图，其由监控工作站21、主控单元20、电控器1以及多个区域控制器22组成，主控单元20与监控工作站21相通信，以便将采集隧道内数据信息上传至监控工作站，便于工作人员对隧道内状态进行远程监控。所示的电控器1包括照明电控器、风机电控器和消防电控器，以分别实现对隧道内照明系统、风机系统和消防系统的监测和控制，明电控器、风机电控器和消防电控器的电路组成相同。主控单元20经通信线与电控器1和区域控制器22相连接，以便实现数据采集和下发相应的控制指令。

所示的区域控制器22的数量为多个，分布于公路隧道内，相应控制器的输入端口与洞内照度仪30、洞外照度仪31、CO/VI检测仪32、TW检测仪33、火灾探测器34相连接，以分别实现对隧道内和隧道为照度、隧道内CO浓度和能见度、风速和风向以及火灾信息的检测或测量。相应控制器的输出端口与交通信号灯27、车道指示器28和可变情报板29相连接，以控制隧道内或隧道口处的交通信号灯、隧道内的车道指示器的状态，以及控制可变情报板29所显示的信息。

如图2所示，给出了本实用新型中电控器的电路原理图，其由PLC模块2和电力采集仪表3组成，PLC模块2与电力采集仪表3经RS485通讯总线9相连接，以便获取电力采集仪表3所采集的照明、风机或消防设备的用电信息。所示的电控器1由微控制器4及与其相连接的AI端口5、AO端口6、DI端口7、DO端口8、RS232通讯接口10、第一CAN通讯接口11、K通讯接口12、第一以太网接口13、程序下载端口14、指示灯15、RTC时钟16、扩展接口17、电源接口18组成，微控制器4具有信号采集、数据运算和控制输出的作用，其可采用型号为STM32F103的芯片，外部供电电源经电源接口18给整个PLC模块2提供电源，RTC时钟16给微控制器4提供工作所需的时钟脉冲。

微控制器4经AI端口5和AO端口6分别实现对模拟信号的采集和模拟量的输出，经DI端口7和DO端口8分别实现数字信号的采集和数字信号的输出，经第一以太网接口13实现与主控单元20的通信连接。所示的第一CAN通讯接口11、K通讯接口12、RS232通讯接口10和RS485通讯接口均为隔离形式，以实现对PLC模块2内部电路的保护。

所示的电力采集仪表3上设置有LCD显示屏19、三相四线制进线端子和出线端子、有功和无功接线线端子，外部交流电源接于三相四线制进线端子上，三相四线制出线端子与照明、风机或消防设备相连接，电力采集仪表3实现对照明、风机或消防设备用电信息的测量，如有功功率、无功功率信息等。

如图3所示，给出了本实用新型中主控单元的电路原理图，所示的主控单元20上设置有多个第二以太网接口26、多个RS485通讯接口23、多个开合控制接口24以及第二CAN通讯接口25，主控单元20经第二以太网接口26实现与监控工作站21、电控器1和区域控制器22的通信。

本实用新型的高速公路隧道电控联合监控系统，将目前的PLC技术和电力采集仪表技术进行跨行业融合，设计研发了既能直接应用在开关柜上像常规电力仪表一样进行电力数据采集、同时具备常规PLC具有的各种功能，包括具有逻辑编程的功能及各种配套的扩展模块的电控器，此电控器无需开关柜做任何改变，安装后即可完成通风照明回路的电力参数及状态的采集，时序等控制逻辑就地下发，确保在通信出现故障时，仍然可以进行智能控制。此产品的应用，使系统端子接线数量大幅度减少，工程阶段减少人工服务成本，系统运行后运维工作不再复杂，同时节省了一定的电缆。

具有通讯管理功能和区域控制功能的可编程主控单元的应用，将通讯管理机和区域控制器的功能相融合，设计研发了具有通讯管理功能和区域控制功能，同时能够进行完全冗余配置的主控单元。主控单元可以实现一体化智能模块与隧道洞内交控PLC的信息进行汇总交互，将信息上传至电力监控系统和隧道监控系统；同时每一个主控单元也是一个独立的系统，通过本地化的协调控制，在隧道监控工作站及电力监控工作站失去联系时，进行通风、照明系统的自动或手动控制。主控单元具有完全冗余配置的功能，即CPU、电源模块、通信模块等均是双套配置，两套设备互相独立，不共用任何部件，提高以往区域控制器仅做CPU、电源模块冗余配置的可靠性。

系统不“盲”控。系统下发遥控命令时，必须进行自检是否有电，以确保命令下发成功；命令下发后，反馈是否遥控到位，反馈开关位置，做到不“盲”控。

系统同一触点不重复接入，保证检修人员的人身安全，对于照明、风机以及消防水泵等重要负荷的开关触点位置不重复接入，系统指令下达具有唯一性，以使系统在下发操作指令时不冲突，要与电气开关形成闭锁关联，以保证运营人员的人身安全。

Claims (5)

1.一种高速公路隧道电控联合监控系统，包括监控工作站（21）、主控单元（20）、电控器（1）以及区域控制器（22），主控制器与监控工作站相通信，以便将采集的数据信息上传至监控工作站；电控器包括照明电控器、风机电控器和消防电控器，主控单元与电控器通信连接，以便对公路隧道内的照明、风机和消防进行监测和控制；其特征在于：所述电控器由PLC模块（2）和电力采集仪表（3）组成，PLC模块与电力采集仪表经RS485通讯总线（9）相连接，PLC模块由微控制器（4）及与其相连接的电源接口（18）、第一以太网接口（13）、AI端口（5）、AO端口（6）、DI端口（7）、DO端口（8）、RS485通讯接口和RS232通讯接口组成，PLC模块的微控制器经以太网接口实现与主控制器的通信，经AI端口、AO端口、DI端口、DO端口分别实现模拟信号采集、模拟信号输出、数字信号采集和数字信号输出，经RS485通讯接口实现与电力采集仪表的通信；所述电力采集仪表上设置有LCD显示屏（19）、三相四线制进线端子和出线端子、有功和无功接线线端子；

所述区域控制器的数量为多个，多个区域控制器设置于公路隧道内，区域控制器的信号采集端口连接有洞内照度仪（30）、洞外照度仪（31）、CO/VI检测器（32）、TW检测器（33）和火灾探测器（34），区域控制器经洞内照度仪和洞外照度仪分别采集隧道内、外的照度数据，经CO/VI检测器采集隧道内的CO浓度和能见度，经TW检测器检测隧道内的风速和风向信息，经火灾探测器检测隧道内的火灾状况；区域控制器的输出端与交通信号灯、车道指示灯和可变情报板相连接，以实现对交通信号灯、隧道内车道指示灯和可变情报板所显示信息的控制。

2.根据权利要求1所述的高速公路隧道电控联合监控系统，其特征在于：所述主控单元（20）的数量为两个，两个主控单元经心跳线相连接。

3.根据权利要求1或2所述的高速公路隧道电控联合监控系统，其特征在于：所述主控单元（20）上设置有多个第二以太网接口（26）、多个RS485通讯接口（23）、多个开合控制接口（24）以及第二CAN通讯接口（25）。

4.根据权利要求1或2所述的高速公路隧道电控联合监控系统，其特征在于：所述电控器（1）的PLC模块（2）上设置有与微控制器（4）相连接的第一CAN通讯接口（11）、K通讯接口（12）、指示灯（15）、RTC时钟（16）、程序下载端口（14）和扩展接口（17）；所述区域控制器（22）由与电控器中的PLC模块（2）相同的模块组成。

5.根据权利要求4所述的高速公路隧道电控联合监控系统，其特征在于：所述电控器（1）的PLC模块（2）上的第一CAN通讯接口（11）、K通讯接口（12）、RS232通讯接口（10）和RS485通讯接口均为隔离形式。

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