一种基于光纤环网的电力隧道环境监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，系统包括各种智能传感器、现场工作设备、信号采集控制箱、光纤测温子系统、监控主机和无线系统通信单元。本实用新型与现有技术相比有以下有益效果：本系统可以实时地监测隧道内的环境参数和设备的状态并通过多种方式通知用户，也可以远程控制各种现场工作设备。系统采用光纤环网方式进行通信。光纤具有传输距离远，容量大和抗干扰性好等优点；环网方式能够保证当出现某处光纤断裂或某个监测节点出现故障时不会影响其他节点的正常通信。系统的高可靠性为高压供电电缆正常运作和工作人员的人身安全提供了保障。
【专利说明】一种基于光纤环网的电力隧道环境监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及隧道环境监测领域，特别是涉及一种电力隧道环境监控系统。
【背景技术】
[0002]目前，城市中心区域人口密集，行政、经济、商业、交通相对集中。城市中心区域用电负荷密度大，供电质量和可靠性要求高，对供电网络及供电设施提出了更高的要求。随着现代化城市的进程，越来越多的城市中心区域采用地下隧道供电来代替高空架线的方式。供电隧道的环境与供电系统的正常运作和工作人员的人身安全息息相关；供电隧道中设备分布广，管理难度大，所以有必要采用一体化的集中监控系统来管理。现有的隧道监测系统在网络传输方面存在传输距离近、速度慢、抗干扰能力差、出现网络异常状况时无法自愈的缺点，因此造成系统的可靠性较低，不利于隧道管理人员及时了解隧道内的环境状态。
【发明内容】
[0003]为克服上述技术的不足，本实用新型提供了一种基于光纤环网的电力隧道环境监控系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:系统包括各种智能传感器、现场工作设备、信号采集控制箱、分布式光纤测温子系统、环境监控主机和无线系统通信单元。系统的主要节点之间通过光纤环网方式连接。
[0005]各种智能传感器包括:有毒气体传感器、氧气传感器、液位传感器和可燃气体传感器，传感器用于监测隧道内的有毒气体、可燃气体和氧气的浓度以及隧道内积水坑的水位。
[0006]液位传感器采用电容式液位传感器，电容式液位传感器具有高阻抗、小功率、动态范围大、响应速度快、零漂小、结构简单和适应性强等优点。
[0007]现场工作设备包括排风设备和水泵。
[0008]信号采集控制箱包括智能模块、接口板和工业交换机。智能模块包括八/0智能模块和数字智能模块两种，其中八/0智能模块用于将传感器的输入模拟量转化为数字量，数字智能模块提供1/0接口监控现场工作设备。
[0009]信号采集控制箱内的接口板用于简化和梳理控制箱内布线；工业交换机用于将智能模块输出的网络电信号转换为网络光信号并组建光纤环网。
[0010]信号采集控制箱将在隧道中距离较近的一组传感器和现场工作设备通过导线连接进来，将传感器的输出模拟量和现场工作设备的状态转换为网络光信号，然后由光纤传输到环境监控主机；监控主机通过信号采集控制箱下发控制命令到现场工作设备，实现对现场环境的远程控制。
[0011]分布式光纤测温子系统包括光纤测温服务器和测温光纤，可以分区段测量隧道内的温度和电缆的本体温度，并在发生光纤断裂或温度过高发出报警。
[0012]环境监控主机提供人机交互操作界面，显示隧道环境内的各项环境参数并下发控制命令到现场工作设备；实时数据分析子模块对实时数据进行分析后产生报警，报警通过界面、声音和短信提示等多种方式提示用户；历史数据保存子模块保存实时数据，并提供历史报表和历史曲线两种方式对历史数据进行查询。
[0013]各信号采集控制箱以及环境监控主机之间通过工业交换机、按照光纤环网的方式连接。各节点之间采用四芯单模光纤连接，其中两芯按照手拉手两进两出的方式连接，另外两芯的两端分别接到首尾节点，中间部分熔接在一起，这样就在各节点之间组成一个二纤双向复用段保护自愈环。当某处节点或某段网络出现故障时，工业交换机根据自动保护倒换协议自动选择备用路由，从而保证了业务数据的可靠传输。
[0014]无线系统通信单元与环境监控主机通过串口连接，将环境监控主机分析产生的报警短信通过⑶…发送到相关人员，方便工作人员及时了解隧道的异常情况。
[0015]与现有技术相比，本实用新型对隧道环境状态进行实时监控，并利用光纤环网技术提高了监控的可靠性，为隧道内各设备的正常运作以及工作人员的人身安全提供了保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0017]图1为本实用新型系统的架构图。
[0018]图2为本实用新型系统的组网图。
【具体实施方式】
[0019]在图1中，一种基于光纤环网的电力电缆隧道环境监控系统，其特征在于:包括各种智能传感器1、现场工作设备2、信号采集控制箱3、分布式光纤测温子系统4、环境监控主机5和无线系统通信单元6。
[0020]所述的智能传感器包括有毒气体传感器11、氧气传感器12、可燃气体传感器13和液位传感器14，用于采集隧道内的有毒气体、氧气、可燃气体和隧道积水坑的水位。
[0021]所述的现场工作设备包括排风设备21和水泵22。
[0022]所述的信号采集控制箱包括:接口板31、八/0智能模块32和数字智能模块33、工业以太网交换机34。智能传感器和现场工作设备通过导线连接到信号采集箱的接口板上，通过接口板分别连接到八/0智能模块32和数字智能模块33，由智能模块将隧道内的实时数据模拟量转换为数字量并输出为网络电信号。智能模块通过网线与工业以太网交换34相连，由工业交换机将网络电信号转换为网络光信号后通过光纤传输。
[0023]所述的分布式光纤测温子系统4包括测温光纤41和光纤测温服务器42。
[0024]所述环境监控主机5、信号采集控制箱和光纤测温子系统通过工业以太网交换机7连接。环境监控主机5获取信号采集箱采集到的传感器数据和光纤测温子系统采集的温度数据，并下发控制命令到信号采集箱中。
[0025]所述的无线通信单元6与环境监控主机5通过串口连接，用于发送报警短信。
[0026]在图2中，信号采集控制箱3、信号采集控制箱8、信号采集控制9、信号采集控制箱10和环境监控主机5组成光纤环网。其中环境监控主机5通过工业交换机7与其他节点连接。当环网中某一个节点或某条通信链路出现故障时，通过自动保护倒换协议自动选择备用路由，实现了网络通信的可靠性。
【权利要求】
1.一种基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于:系统包括各种智能传感器、现场工作设备、信号采集控制箱、分布式光纤测温子系统、环境监控主机和无线系统通信单元，系统的主要节点之间通过光纤环网方式连接。
2.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于: 各种智能传感器包括:有毒气体传感器、氧气传感器、液位传感器和可燃气体传感器。
3.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于液位传感器采用电容式液位传感器。
4.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于: 现场工作设备包括排风设备和水泵。
5.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于:信号采集控制箱包括智能模块、接口板和工业交换机。
6.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于:信号采集控制箱将在隧道中距离较近的一组传感器和现场工作设备通过导线连接进来，把传感器的输出模拟量和工作设备的状态量转换为网络光信号，然后由光纤传输到环境监控主机；监控主机通过光纤信号下发控制命令到现场工作设备，实现对现场环境的远程控制。
7.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于: 分布式光纤测温子系统包括光纤测温服务器和测温光纤。
8.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于: 环境监控主机由人机交互操作界面、数据分析子模块和历史数据保存子模块组成。
9.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于: 各信号采集控制箱以及环境监控主机之间通过工业交换机、按照光纤环网的方式连接，连接后各节点之间组成一个二纤双向复用段保护自愈环。
10.根据权利要求1所述的基于光纤环网的电力隧道环境监控系统，其特征在于:无线系统通信单元与环境监控主机通过串口连接，将环境监控主机分析产生的报警短信通过GPRS发送到相关人员。
【文档编号】G05B19/048GK204241920SQ201420738200
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】张爱平, 肖传强 申请人:北京兴迪仪器有限责任公司