专利名称：一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种检测装置及方法，尤其涉及一种轨道交通区间隧道 漏水的综合检测装置及方法。
背景技术：
隧道结构的牢固可靠对穿行于城市地下的地铁安全运营至关重要。隧 道内是否渗漏水异常是判断隧道结构是否牢固的重要指标，尤其对于穿越 大江、大河的区间隧道，隧道渗漏水异常现象所导致的后果可能是灾难性 的。如何在渗漏水异常的早期就能及早发现，防范事故于未然，是运营维 护部门迫切需要解决的问题。但是，由于区间隧道一般较长，逐点的直接 检测成本较高，并不实用。目前实际的检测手段匮乏，仅仅依靠派员巡检 的方式来发现漏水异常，严重依赖人的判断，若在晚期发现，可能会对整 个轨道交通线路的安全运营造成严重影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种轨道交通区间 隧道漏水的综合检测方法，它能够实时检测轨道交通区间隧道是否存在 渗漏水异常，大大提高了整个轨道交通运营的安全性，并且减少了大量 的人力劳动。
实现上述目的的技术方案是
本发明之一， 一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置，该综合 检测装置用于对车站进水量以及区间排水泵的排水量进行检测，其中， 它包括与采集装置相连的智能水表、功率变送器和中央处理机，其中
智能水表，用来采集车站总进水量Zt，然后输出总进水量Zt给采集装置；
功率变送器，用于将所述的排水泵的输入电压和输入电流转换成 有功功率信号，并输出到采集装置；
采集装置，用于分别采集所述功率变送器输出的排水泵的有功功 率信号、排水泵传来的启动停止信号以及所述的智能水表输出的总进水 量Zt，它将采集到的排水泵的有功功率信号和启动停止信号转化为数 字信号，连同智能水表输出的总进水量Zt—起输出给所述的中央处理 机进行处理；
中央处理机，用于对从所述的采集装置传来的有功功率信号、启 动停止信号以及总进水量Zt进行处理，即根据累积计算出的当天累计 排水量Qt及当天累计进水量Yt来计算当天累计漏水量At，分别比较当 天累计排水量Qt与预设的经验排水量阀值Qst以及当天累计漏水量At 与预设的经验漏水阈值Ast，判断是否存在区间隧道漏水异常情况及报 警，并可通过统计当天累积排水量Qt和当天累计漏水量At的历史数据， 来调整预设的经验排水量阀值Qst和经验漏水阀值Ast的数值。
上述的综合检测装置，其中，所述的中央处理机包括分别与中央 处理机本体相连的通信模块、数据处理模块、比较报警模块、知识库模
块，其中
通信模块，用于接收采集装置的数据通信信息，并将该信息转换
成对应的测量值；
数据处理模块，用于对测量值数据进行处理，定时计算当天累计
排水量Qt和当天累计漏水量At的值，并存储入数据库；
比较报警模块，用于对当天累计排水量Qt与预设的经验排水量阀 值Qst以及漏水量At与预设的经验漏水阈值Ast进行比较， 一旦当天累 计排水量Qt超出经验排水量阀值Qst或当天累计漏水量At超出预设的 经验漏水阈值Ast即报警；
知识库模块，用于对当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At进行 统计分析，为用户修正预设的经验排水量阀值at和经验漏水阈值Ast 的数值提供依据。
6上述的综合检测装置，其中，所述的排水泵与采集装置和功率变 送器之间通过若干触点连接，采集装置与智能水表、功率变送器和中央 处理机之间通过通信电缆连接。
本发明之二， 一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测方法，包括 以下步骤
采集步骤，分别采集区间排水泵的启动停止信号、有功功率的值 以及车站的总进水量Zt;
计算步骤，计算当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At，即根据 采集到的排水泵的启动停止信号和有功功率的值来计算当天累计排水 量Qt，然后根据计算得出的当天累计排水量Qt和采集到的车站的总进 水量Zt来计算当天累计漏水量At;
修正步骤，将计算得出的数据即当天累计排水量Qt和当天累计漏
水量At存入数据库，用户可以根据数据库输出的数据来修正预设的经 验排水量阀值Qst和经验漏水阈值Ast;
判别步骤，判断是否存在漏水异常情况，即分别对计算后得出的
当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At进行比较判断，若Qt〉Qst和/ 或A—Ast，即存在漏水异常情况，则显示报警信息。
上述的综合检测方法，其中，所述的计算步骤中的计算当天累计 排水量Qt和当天累计漏水量At的公式为
当天累计排水量Qt^QM +排水泵有功功率/额定功率乂额定流量
X排水泵运行时间，其中
t为大于等于1的自然数，QQ = 0;
额定功率、额定流量为排水泵的额定参数，由排水泵生产企
业给定；
排水泵运行时间=时间段(1-1)~ t期间排水泵累计启动运行的
时间；
当天累计漏水量A产当天累计排水量Qt-当天累计进水量Y,排水
系数①，其中
当天累计进水量Yt=Zt-ZQ，其中，Z。为0时刻采集到的车站的总进水量Zt的值，t为大于等于l的自然数；
排水系数①为0.74. 1。 上述的综合检测方法，其中，所述的预设的经验排水量阀值Qst可 通过数据库中存储的当天累计排水量Qt的历史数据自动或手动修正，
即首先运用存储在数据库中的当天累计排水量Qt历史数据统计计算出 t时刻累计排水量Qt的平均值^与标准差S lt，然后将所述平均值^与 若干倍标准差5 h之和设定为t时刻的预设的经验排水量阀值Qst。
上述的综合检测方法，其中，所述的预设的经验漏水阈值Am可通 过数据库中存储的当天累计漏水量At的历史数据自动或手动修正，即 首先运用存储在数据库中的当天累计漏水量At历史数据统计计算出t 时刻当天累计漏水量At的平均值^和标准差S 2t，然后将所述平均值^
与若干倍标准差S n之和设定为t时刻的预设的经验漏水阈值Ast。
本发明的有益效果是本发明的一种轨道交通区间隧道漏水的综合 检测装置及方法采用了智能水表、功率变送器、采集装置和中央处理机， 通过采集歩骤、计算步骤、修正步骤和判别步骤实现实时检测轨道交通 区间隧道的进水量以及排水泵的排水量，计算当天累计排水量和漏水 量，能够及早发现隐患，降低隧道因漏水异常而导致运营故障的发生率。
图1是本发明的一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置的结 构示意图2是本发明的一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置的中 央处理机的结构示意图3是本发明的一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测方法的流程图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图l和图2，图中示出了本发明之一的一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置，该综合检测装置用于对车站进水量以及区间排
水泵9的排水量进行检测，它包括与采集装置7相连的智能水表5、功
率变送器6和中央处理机8，其中
智能水表5，用来采集车站总进水量Zt，然后输出总进水量Zt给 采集装置7，本实施例中智能水表5的型号为深圳正星特公司的改进型 RS485总线式ST-11T;
功率变送器6，用于将排水泵9的输入电压和输入电流转换成有功 功率信号，并输出到采集装置7，功率变送器6与排水泵9之间通过若 干触点连接，本实施例中功率变送器6采用的型号为Multitek M100-WA3-2(针对不同的排水泵9，可选用不同型号的功率变送器6);
采集装置7，用于分别采集功率变送器6输出的排水泵9的有功功 率信号、排水泵9传来的启动停止信号以及智能水表5输出的总进水量 Zt，排水泵9与采集装置7之间通过若干触点连接，采集装置7与智能 水表5、功率变送器6和中央处理机8之间通过通信电缆连接，它将采 集到的排水泵9的有功功率信号和启动停止信号转化为数字信号，连同 智能水表5输出的总进水量Zt—起输出给中央处理机8进行处理，本 实施例中采集装置7采用的型号为西门子S7-300 PLC;
中央处理机8，用于对从采集装置7传来的有功功率信号、启动停 止信号以及总进水量Zt进行处理，即根据累积计算出的当天累计排水 量Qt及当天累计进水量Yt来计算当天累计漏水量At，分别比较当天累 计排水量Qt与预设的经验排水量阀值Qst以及当天累计漏水量At与预 设的经验漏水阈值Ast，判断是否存在区间隧道漏水异常情况及报警， 并可通过统计当天累积排水量Qt和当天累计漏水量At的历史数据，来 调整预设的经验排水量阀值Qst和经验漏水阀值Ast的数值，本实施例 中，中央处理机8采用型号IBMeServerx336，该中央处理机8包括分 别与中央处理机本体81相连的通信模块82、数据处理模块83、比较报 警模块84、知识库模块85，其中
通信模块82，用于接收采集装置7的数据通信信息，并将该信息 转换成对应的测量值；数据处理模块83，用于对测量值数据进行处理，定时计算当天累 计排水量Qt和当天累计漏水量At的值，并存储入数据库；
比较报警模块84，用于对当天累计排水量Qt与预设的经验排水量
阔值Qst以及漏水量At与预设的经验漏水阈值Ast进行比较， 一旦当天 累计排水量Qt超出经验排水量阀值Qst或当天累计漏水量At超出预设
的经验漏水阈值Ast即报警；
知识库模块85，用于对当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At 进行统计分析，为用户修正预设的经验排水量阀值Qst和经验漏水阈值 Ast的数值提供依据。
请参阅图3，图中示出了本发明之二的一种轨道交通区间隧道漏水 的综合检测方法，包括以下步骤
采集步骤l，分别采集区间排水泵的启动停止信号、有功功率的值
以及车站的总进水量Zt;
计算步骤2，计算当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At，即根 据采集到的排水泵的启动停止信号和有功功率的值来计算当天累计排 水量Qt，然后根据计算得出的当天累计排水量Qt和采集到的车站的总 进水量Zt来计算当天累计漏水量At，其中，计算当天累计排水量Qt和 当天累计漏水量At的公式为
当天累计排水量Qt二Q" +排水泵有功功率/额定功率乂额定流量
X排水泵运行时间，其中
t为大于等于1的自然数，QQ = 0;
额定功率、额定流量为排水泵的额定参数，由排水泵生产企
业给定；
排水泵运行时间-时间段(t-l)- t期间排水泵累计启动运行的
时间；
当天累计漏水量A产当天累计排水量Qt-当天累计进水量Y^排水
系数$，其中
当天累计进水量Yt二Zt-Zo，其中，Zo为0时刻采集到的车站 的总进水量Zt的值，t为大于等于l的自然数；排水系数O为O. 7 1.1，可根据用户的运营经验调整， 一般设 为0.9。
修正步骤3，将计算得出的数据即当天累计排水量Qt和当天累计 漏水量At存入数据库，用户可以根据数据库输出的数据来修正预设的 经验排水量阀值Qst和经验漏水阈值Ast;
判别步骤4，判断是否存在漏水异常情况，即分别对计算后得出的 当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At进行比较判断，若Qt〉Qst和/ 或A一Ast，即存在漏水异常情况，则显示报警信息，其中
预设的经验排水量阀值Qst可通过数据库中存储的当天累计排水量 Qt的历史数据自动或手动修正，即首先运用存储在数据库中的当天累 计排水量Qt历史数据统计计算出t时刻累计排水量Qt的平均值^与标 准差S lt，然后将所述平均值^与若干倍标准差5 u之和设定为t时刻 的预设的经验排水量阀值Qst;
预设的经验漏水阈值4t可通过数据库中存储的当天累计漏水量At 的历史数据自动或手动修正，即首先运用存储在数据库中的当天累计漏 水量At历史数据统计计算出t时刻当天累计漏水量At的平均值&和标 准差521，然后将所述平均值^与若干倍标准差521之和设定为t时刻 的预设的经验漏水阈值Ast。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明保护范围的限 制。有关本技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情 况下，还可以作出各种变换或变型，而所有等同的技术方案也应归属 亍本发明保护的范畴之内，由各权利要求所限定。
1权利要求
1. 一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置，该综合检测装置用于对车 站进水量以及区间排水泵的排水量进行检测，其特征在于它包括与采集装置 相连的智能水表、功率变送器和中央处理机，其中智能水表，用来采集车站总进水量Zt，然后输出总进水量Zt给采集装置；功率变送器，用于将所述的排水泵的输入电压和输入电流转换成有功功率 信号，并输出到采集装置；采集装置，用于分别采集所述功率变送器输出的排水泵的有功功率信号、 排水泵传来的启动停止信号以及所述的智能水表输出的总进水量Zt，它将采集 到的排水泵的有功功率信号和启动停止信号转化为数字信号，连同智能水表输 出的总进水量Zt—起输出给所述的中央处理机进行处理；中央处理机，用于对从所述的采集装置传来的有功功率信号、启动停止信 号以及总进水量Zt进行处理，即根据累积计算出的当天累计排水量Qt及当天累计进水量Yt来计算当天累计漏水量At，分别比较当天累计排水量Qt与预设 的经验排水量阀值Qst以及当天累计漏水量At与预设的经验漏水阈值Ast，判断 是否存在区间隧道漏水异常情况及报警，并可通过统计当天累积排水量Qt和当 天累计漏水量At的历史数据，来调整预设的经验排水量阀值Qst和经验漏水阀 值Ast的数值。
2. 根据权利要求l所述的综合检测装置，其特征在于所述的中央处理机 包括分别与中央处理机本体相连的通信模块、数据处理模块、比较报警模块、知识库模块，其中通信模块，用于接收采集装置的数据通信信息，并将该信息转换成对应的 数据处理模块，用于对测量值数据进行处理，定时计算当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At的值，并存储入数据库；比较报警模块，用于对当天累计排水量Qt与预设的经验排水量阀值Q,t以 及漏水量At与预设的经验漏水阈值Ast进行比较， 一旦当天累计排水量Qt超出 经验排水量阀值Qst或当天累计漏水量At超出预设的经验漏水阈值Ast即报警；知识库模块，用于对当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At进行统计分析，为用户修正预设的经验排水量阀值Qst和经验漏水阈值Ast的数值提供依据。
3. 根据权利要求1所述的综合检测装置，其特征在于所述的排水泵与 采集装置和功率变送器^^间通过若干触点连接，采集装置与智能水表、功率变 送器和中央处理机之间通过通信电缆连接。
4. 一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测方法，包括以下步骤 采集步骤，分别采集区间排水泵的启动停止信号、有功功率的值以及车站的总进水量Z"计算步骤，计算当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At，即根据采集到的排水泵的启动停止信号和有功功率的值来计算当天累计排水量Qt，然后根据 计算得出的当天累计排水量Qt和采集到的车站的总进水量Zt来计算当天累计 漏水量At;修正歩骤，将计算得出的数据即当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At 存入数据库，用户可以根据数据库输出的数据来修正预设的经验排水量阀值Qst 和经验漏水阈值Ast;判别步骤，判断是否存在漏水异常情况，即分别对计算后得出的当天累计 排水量Qt和当天累计漏水量At进行比较判断，若Q一Qst和/或At>Ast，即存在 漏水异常情况，则显示报警信息。
5. 根据权利要求l所述的综合检测方法，其特征在于所述的计算步骤中 的计算当天累计排水量Qt和当天累计漏水量At的公式为当天累计排水量Qt二Qw +排水泵有功功率/额定功率乂额定流量乂排水泵运行时间，其中t为大于等于1的自然数，QQ=0;额定功率、额定流量为排水泵的额定参数，由排水泵生产企业给定； 排水泵运行时间-时间段(t-l) t期间排水泵累计启动运行的时间；当天累计漏水量A严当天累计排水量Qt-当天累计进水量Y,排水系数O，其中当天累计进水量Yt = Zt-ZQ，其中，Z。为0时刻采集到的车站的总进 水量Zt的值，t为大于等于1的自然数；排水系数O为0. 7丄1。
6. 根据权利要求1所述的综合检测方法，其特征在于所述的预设的经 验排水量阀值Qst可通过数据库中存储的当天累计排水量Qt的历史数据自动或 手动修正，即首先运用存储在数据库中的当天累计排水量Qt历史数据统计计算 出t时刻累计排水量Qt的平均值^与标准差5 lt，然后将所述平均值^与若干 倍标准差S u之和设定为t时刻的预设的经验排水量阀值Qst。
7. 根据权利要求1所述的综合检测方法，其特征在于所述的预设的经验漏水阈值4t可通过数据库中存储的当天累计漏水量At的历史数据自动或手 动修正，即首先运用存储在数据库中的当天累计漏水量At历史数据统计计算出 t时刻当天累计漏水量At的平均值^和标准差S2t，然后将所述平均值^与若 干倍标准差S 21之和设定为t时刻的预设的经验漏水阈值Ast。
全文摘要
本发明提供了一种轨道交通区间隧道漏水的综合检测装置及方法，该检测装置包括与采集装置相连的智能水表、功率变送器和中央处理机，方法包括采集步骤，分别采集区间排水泵的启动停止信号、有功功率的值以及车站的总进水量Z<sub>t</sub>；计算步骤，计算当天累计排水量Q<sub>t</sub>和当天累计漏水量Δ<sub>t</sub>；修正步骤，将计算得出的数据即当天累计排水量Q<sub>t</sub>和当天累计漏水量Δ<sub>t</sub>存入数据库，用户可以根据数据库输出的数据来修正预设的经验排水量阀值Q<sub>st</sub>和经验漏水阈值Δ<sub>st</sub>；判别步骤，判断是否存在漏水异常情况，若存在则显示报警信息。本发明能够实时检测轨道交通区间隧道是否存在渗漏水异常，大大提高整个轨道交通运营的安全性，并且减少了大量的人力劳动。
文档编号G01M3/26GK101311696SQ20071004113
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者坚 吴, 吴萸峰, 斌 韩, 韩玉雄 申请人:上海轨道交通设备发展有限公司