一种地下高压电力隧道气体在线监测系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，包括上位机，以及与上位机通信的至少一台监控主机，每台监控主机连接若干个挂接在同一线路上的气体监测装置，每个气体监测装置与气体探头通信。本实用新型针实现对地下高压电力隧道气体的在线监测，同时准确上报隧道气体浓度值，做到提前预警，提前干预，及时处置，同时，通过一对通信电缆，实现通信和供电同时进行，解决了电力隧道供电难的问题。本系统针对性强，可靠性好，系统功能完善。
【专利说明】
一种地下高压电力隧道气体在线监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种地下高压电力隧道气体在线监测系统。
【背景技术】
[0002]随着电力事业的蓬勃发展，电力设备自动化管理水平的提高，电力隧道的迅速增长，用电量的增加和电缆的长时间运行，电缆隧道的有害气体的存在严重影响供电的可靠性，因此对电力隧道气体远程监测事在必行，设计出一套可以适应隧道实际情况的气体监测系统尤其重要。
[0003]电力隧道在运行过程中会累积一定的易燃、易爆有害气体，如一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、甲烷(CH4)等，对隧道的安全运行、安全作业形成很大的危害，对隧道的防火防爆带来潜在威胁，更会对下隧道的作业人员带来生命危险。因而急需研发一套能对隧道内空气环境监控的系统，既能够实现对隧道中有害气体浓度值及空气含氧量等参数采样，又能把参数及时上传到上位机，实现告警、应急处理及人工干预的系统。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为了解决上述问题，提出了一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，该系统针对隧道电缆在线运行特点，采用低功耗设计，具有针对性强，可靠性好，系统功能完善等优点。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种地下高压电力隧道气体在线监测系统，包括上位机，以及与上位机通信的至少一台监控主机，每台监控主机连接若干个挂接在同一线路上的气体监测装置，每个气体监测装置与气体探头双向通信。
[0007]所述监控主机与上位机之间通过TCP/IP以太网接口通信，每台监控主机通过一对低烟无卤阻燃通信电缆对气体监测装置远程供电和通信，采用热插拔式积木结构设计的监控主机部署在电缆通道就近的分控变电站内，通过通信电缆连接电缆隧道内的气体监测装置，监控主机设有指示其功能、运行及故障状态的白发蓝LED。
[0008]所述监控主机包括电源转换及通信脉冲产生插板、8块数据采集及通信插板和串口通信插板与底板，电源转换及通信脉冲产生插板、数据采集及通信插板和串口通信插板分别连接底板;所述监控主机具备全工模式和半工模式两种工作模式;每块数据采集及通信插板具备8个通信端口，最大具备64通信端口，每个通信端口挂载I?16个气体监测装置。
[0009]所述监控主机和气体监测装置之间的通信距离是OKm?15Km。
[0010]所述气体监测装置包括:M⑶主控单元，看门狗监视单元，通信单元、地址单元、有害气体采集单元，电源管理单元;其中，气体采集单元连接有害气体采集单元，有害气体采集单元连接MCU主控单元，M⑶主控单元通过通信单元连接通信电缆，所述地址单元连接MCU主控单元;所述电源管理单元与MCU主控单元通信。
[0011]所述气体监测装置，根据气体探头的实际安装位置，就近贴墙安装，并通过一对通信电缆进行上行和下行数据命令的传递以及工作取电。
[0012]所述气体探头采用微功耗电化学型传感器。
[0013]本实用新型的工作过程为:气体探头采用微功耗电化学型传感器，可实现对一氧化碳、硫化氢、氧气等有害气体含量浓度值的监控，当隧道环境有害气体浓度增加时，气体输出随之增加，信号经探头相关电路处理，并经过有害气体采集单元采集后，通过串行码方式将浓度值传给气体监测装置的M⑶主控单元。有害气体采集单元，包括工作电压、维持电压、工作地、保护地和数据接口，气体探头所需要的维持电压初次通电30min后进入稳定工作状态;每次系统采集气体信号时都要为探头提供工作电压供电，以保障气体探头正常采集有害气体数据。
[0014]本实用新型的有益效果为:实现对地下高压电力隧道气体的在线监测，同时准确上报隧道气体浓度值，做到提前预警，提前干预，及时处置。同时，通过一对通信电缆，实现通信和供电同时进行，解决了电力隧道供电难的问题。本系统针对性强，可靠性好，系统功會K 55? ο
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型结构不意图；
[0016]图2为监控主机组成结构示意图；
[0017]图3为气体监测装置组成示意图。
[0018]其中，1.上位机，2.监控主机，3.气体监测装置，4.底板，5.电源转换及通信脉冲产生插板，6.数据采集及通信插板，7.串口通信插板，8.M⑶主控单元，9.看门狗监视单元，1.通信单元，11.地址单元，12.有害气体采集单元，13.电源管理单元，14.气体探头。
【具体实施方式】
:
[0019]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0020]如图1所示，一种地下高压电流隧道气体在线监测系统，包括上位机I以及与上位机I通信的至少一台监控主机2，每台监控主机2下带若干个挂接在同一线路上的气体监测装置3，每个气体监测装置3与若干个气体探头14通信。
[0021]如图2所示，监控主机2包括电源转换及通信脉冲产生插板5、数据采集及通信插板
6、串口通信插板7和底板4 ο电源转换及通信脉冲产生插板5、数据采集及通信插板6、串口通信插板7与底板4分别连接。
[0022]监控主机2与上位机I之间利用TCP/IP以太网接口通信，每台监控主机2通过一对低烟无卤阻燃通信电缆对气体监测装置3远程供电和控制，监控主机2采用热插拔式积木结构设计，部署在电缆通道就近的分控变电站内，通过通信电缆连接电缆隧道内的气体监测装置3，实现远程供电和载波通讯信号共缆传输;监控主机2采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示。
[0023]电源转换及通信脉冲产生插板5完成电源转换和通信脉冲信号产生;数据采集及通信插板6完成数据传输和串口通信插板7的通信；串口通信插板7完成数据采集及通信插板6与上位机I间的通信，数据采集及通信插板6与串口通信插板7间为串口通信，通过串口通信插板7转化成网口与上位机I连接;串口通信插板7为标准的多串口服务器，并将串口转换成网口，与上位机I连接;底板4完成与电源转换及通信脉冲产生插板5、串口通信插板7和数据采集及通信插板6间的数据交互和电源供电。
[0024]监控主机2采用6U机架式模块化设计，相邻的数据采集及通信插板6采用冗余备份，实现智换切换，保证可靠性;监控主机2最多支持插接数据采集及通信插板6的数量为8块，每块插板具备8个通信端口，每个通信端口可以挂载I?16个气体监测装置3，这样监控主机2具备最大64端口。监控主机2和气体监测装置3之间的通信距离是OKM?15KM。
[0025]监控主机2具备全工模式和半工模式两种工作模式，用户可根据实际需求选用，以求达到最佳使用要求和经济成本。当处于半工工作模式时，若主用数据采集及通信插板故障，可切换到备用数据采集及通信插板，增强了工作的稳定性和可靠性，故障时可不断电维护，方便可靠。
[0026]监控主机2和气体监测装置3之间的通信距离是OKm?15Km。
[0027]如图3所示，气体监测装置3包括M⑶主控单元8，看门狗监视单元9，通信单元10，地址单元11，有害气体采集单元12，电源管理单元13。
[0028]M⑶主控单元8为电力隧道地下气体在线装置的核心控制单元。与看门狗监视单元9连接，通过看门狗单元防止MCU出现意外死机，不复位等影响装置稳定性的现象出现;与通信单元10连接，将需要发送到上层的数据通过通信单元10发送出去，同时接收上位机发送下来的数据和命令，执行相应的操作;与地址单元11连接，对装置的编码进行采集，存储，上传;与有害气体采集单元12相连，对气体浓度数值进行采集，上传;与电源管理单元13连接，控制电源转换单元13给装置的其他单元供电。
[0029]MCU主控单元8采用低功耗设计，选择低功耗PIC单片机，利用PIC单片机的中断功能让MCU周期性的工作和睡眠，从而大大的降低MCU的工作电流。当有数据收发时，MCU处于低功耗工作状态，当没有数据收发时，MCU处于更低功耗的睡眠状态。
[0030]看门狗监视单元9，是为防止MCU出现意外死机、不复位等危害系统稳定性的现象出现，当工作电压低于看门狗单元电路的门槛电压时，输出低电平，MCU强制复位；当出现死机现象时看门狗单元电路在定时结束前如果单片机不对其操作就会输出低电平强制MCU复位，进一步提高了系统的可靠性。
[0031]通信单元10采用远程供电和通讯共缆传输技术，将通讯信号调制到电源线上，再由气体终端解调的工作方式，节省了大量的线路资源。通信单元10又分为接收电路和发送电路两部分。该接收电路受控于MCU主控单元8，当有气体浓度数值需要发送时，打开发送电路，M⑶主控单元8将数据传递给发送电路，通过发送电路将数据耦合到通信电缆上，将数据实时上传。通信单元10的接收电路受控于MCU主控单元9，长期低功耗工作于接收状态，当接收到中断信号，将MCU从睡眠状态唤醒为工作状态;接收下传命令，让MCU执行相应操作;接收下传数据，传递给MCU，进行分析和处理。
[0032]地址单元11，实现对装置的地址编码，与MCU主控单元8连接，MCU主控单元8采集地址信息，将本装置的地址信息上传，实现当有气体预警信息上传时，定位故障区段，做到及时有效实时处理，保障电力隧道和电力设备的运行安全。
[0033]有害气体采集单元12，与气体探头14连接，将气体探头14采集的实时气体浓度信息，通过采集单元转换后传递给MCU主控单元8。气体探头14对气体浓度的采集信息，体现为电流信号，有害气体采集单元12，通过接口采样电阻和保护器件，将电流信号转换为MCU可以接收和处理的有效电压信号。
[0034]电源管理单元13，是将从通信电缆上所取得的电能转换为气体探头13接终端其他电路单元工作所需的电源电压，与MCU主控单元8连接，受控于MCU主控单元。为了控制气体监控终端的功耗，本终端采用严格的电源管理，对气体探头13的常供电部分选用低功耗低压差的线性稳压器;对MCU各输入输出口加大了限流电阻。
[0035]气体探头13采用微功耗电化学型传感器，可实现对一氧化碳、硫化氢、氧气等有害气体含量浓度值的监控，当隧道环境有害气体浓度增加时，气体输出随之增加，信号经探头相关电路处理，并经过有害气体采集单元12采集后，通过串行码方式将浓度值传给气体监测装置3的MCU主控单元8。
[0036]上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
【主权项】
1.一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:包括上位机，以及与上位机通信的至少一台监控主机，每台监控主机连接若干个挂接在同一线路上的气体监测装置，每个气体监测装置与气体探头通信； 所述气体监测装置包括:M⑶主控单元、看门狗监视单元、通信单元、地址单元、有害气体采集单元和电源管理单元;其中，气体采集单元连接有害气体采集单元，有害气体采集单元连接M⑶主控单元，MCU主控单元通过通信单元连接通信电缆，所述地址单元连接M⑶主控单元;所述电源管理单元与MCU主控单元通信。2.如权利要求1所述的一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:所述监控主机与上位机之间通过TCP/IP以太网接口通信，每台监控主机通过一对低烟无卤阻燃通信电缆对气体监测装置远程供电和通信，采用热插拔式积木结构设计的监控主机部署在电缆通道就近的分控变电站内，通过通信电缆连接电缆隧道内的气体监测装置，监控主机设有指示其功能、运行及故障状态的白发蓝LED。3.如权利要求2所述的一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:所述监控主机包括电源转换及通信脉冲产生插板、8块数据采集及通信插板和串口通信插板与底板，电源转换及通信脉冲产生插板、数据采集及通信插板和串口通信插板分别连接底板;所述监控主机具备全工模式和半工模式两种工作模式;每块数据采集及通信插板具备8个通信端口，最大具备64通信端口，每个通信端口挂载I?16个气体监测装置。4.如权利要求2所述的一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:所述监控主机和气体监测装置之间的通信距离是OKm?15Km。5.如权利要求1所述的一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:所述气体监测装置，根据气体探头的实际安装位置，就近贴墙安装，并通过一对通信电缆进行上行和下行数据命令的传递以及工作取电。6.如权利要求5所述的一种地下高压电力隧道气体在线监测系统，其特征是:所述气体探头采用微功耗电化学型传感器。
【文档编号】G01N27/407GK205449873SQ201620009146
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月6日
【发明人】杨震威, 张明广
【申请人】山东康威通信技术股份有限公司