基于SCADA技术的隧道灾害预警系统

摘要

本发明提供了一种基于SCADA技术的隧道灾害预警系统，包括现场级数据采集系统、现场异物防护系统和工区级监控系统。所述现场级数据采集系统采集到的模拟信号传送至工区级监控系统实时显示。同时与工区级监控系统控制界面设定的各类参数的限定值进行对比；若超过限定值所述工区级监控系统将驱动所述音频报警模块同时启动所述现场异物防护系统进行主动防护。该发明利用现有隧道防灾救援设备结合远程自动化控制技术构建铁路隧道防灾救援设备监控系统，实现对铁路隧道施工区状态进行远程实时监视，发现危险自动报警同时可以远程控制相关设备运行，实现紧急现场救援功能。

权利要求

1.一种基于SCADA技术的隧道灾害预警系统，其特征在于，该系统包括现场级数据采集系统、现场异物防护系统和工区级监控系统；

所述现场级数据采集系统包括GP2Y1010AUOF 粉尘传感器、DHT11温湿度传感器、水位传感器、MQ-7烟雾传感器、A/D模数转换器、主控芯片STC12C5A60S2和ZigBee无线传输模块；

各传感器采集到的模拟信号通过所述A/D模数转换器转换后传送至所述主控芯片STC12C5A60S2进行处理，并通过所述ZigBee无线传输模块传送至工区级监控系统实时显示，所述现场异物防护系统包括排水单元、送风单元、异物监测单元、光源和光纤传感模块；所述光源实时发出光信号，所述异物监测单元实时检测所述光信号；所述光纤传感模块为若干光纤传感器搭建的柔性光纤网；

当隧道施工区有异物坠落时，所述柔性光纤网发生形变，并将异物状态信息传送至所述异物监测单元，所述异物监测单元接收所述异物状态信息并将其传送至所述工区级监控系统进行预警；

所述工区级监控系统用于设定各传感器参数的限定值并与各传感器采集的模拟信号进行对比；所述工区级监控系统包括由液晶显示器和逻辑运算服务器组成的工区级监控平台、音频报警模块；所述逻辑运算服务器接收各传感器采集的模拟信号并与设定的各传感器参数的限定值进行对比，同时通过所述液晶显示器进行实时显示、通过所述音频报警模块进行预警并启动所述现场异物防护系统进行主动防护。

说明书

基于SCADA技术的隧道灾害预警系统

技术领域

[0001] 本发明涉及预警系统技术领域，具体的说，涉及了一种基于SCADA 技术的隧道灾害预警系统。

背景技术

[0002] 我国铁路系统经历数次大提速，尤其是全国高速铁路网逐步建设并投入运营，如何保障列车运行区间轨道安全重要性凸显。同时，随着铁路运输事业的跨越式发展，对各项安全工作的要求也不断提高，一切工作都围绕“安全、正点”进行。而铁路线路特别是高速铁路呈现出特大隧道数量多、里程长的特点，因此在对大、长隧道的施工区域主动防护及日后的隧道异物防护工作提出了巨大挑战。

[0003] 为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于SCADA技术的隧道灾害预警系统。

[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于SCADA技术的隧道灾害预警系统，该系统包括现场级数据采集系统、现场异物防护系统和工区级监控系统；

[0006] 所述现场级数据采集系统包括GP2Y1010AUOF粉尘传感器、DHT11温湿度传感器、水位传感器、MQ-7烟雾传感器、A/D模数转换器、主控芯片STC12C5A60S2和ZigBee无线传输模块；

[0007] 各传感器采集到的模拟信号通过所述A/D模数转换器转换后传送至所述主控芯片STC12C5A60S2进行处理，并通过所述ZigBee无线传输模块传送至工区级监控系统实时显示，

[0008] 所述现场异物防护系统包括排水单元、送风单元、异物监测单元、光源和光纤传感模块组成；所述光源实时发出光信号，所述异物监测单元实时检测所述光信号；所述光纤传感模块为若干光纤传感器搭建的柔性光纤网；

[0009] 当隧道施工区有异物坠落时，所述柔性光纤网发生形变，并将异物状态信息传送至所述异物监测单元，所述异物监测单元接收所述异物状态信息并将其传送至所述工区级监控系统进行预警；

[0010] 所述工区级监控系统用于设定各传感器参数的限定值并与各传感器采集的模拟信号进行对比；

[0011] 所述工区级监控系统包括由液晶显示器和逻辑运算服务器组成的工区级监控平台、音频报警模块；所述逻辑运算服务器接收各传感器采集的模拟信号并与设定的各传感器参数的限定值进行对比，同时通过所述液晶显示器进行实时显示、通过所述音频报警模块进行预警并启动所述现场异物防护系统进行主动防护。

[0012] 需要说明的是，SCADA技术又称数据采集与监视控制技术或组态监控软件系统。它是指利用数据采集与过程控制的专用软件，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能为目的。重要组成部分包括远程终端单元RTU、馈线终端单元FTU、数据传输链路、远程监控站等。它们处在自动控制系统监控层一级，通过专用软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能，通用层次的软件工具。该SCADA技术的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

[0013] 同时该数据采集与监视控制技术具有延续性和可扩充性，用通用组态软件开发的应用程序，当硬件设备或系统结构需求发生改变时，不需做很多修改而方便地完成软件的更新和升级。同时还具有通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备的I/ODriver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。

[0014] 与现有技术相比，本发明充分运用SCADA技术，很好地解决铁路隧道施工区防灾救援与主动防护远程监控不便的问题，同时利用设置在隧道防灾救援设备结合远程自动化控制技术构建的工区级监控系统，实现对铁路隧道施工区状态进行远程实时监视，发现危险自动报警，紧急情况下可以远程控制相关设备运行，实现紧急现场救援功能。

附图说明

[0015] 图1是本发明提供的基于SCADA技术的隧道灾害预警系统的硬件结构示意图。

具体实施方式

[0016] 下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。实施例

[0017] 参考图1，本实施例提供了一种基于SCADA技术的隧道灾害预警系统，该系统包括现场级数据采集系统、现场异物防护系统和工区级监控系统；

[0018] 所述现场级数据采集系统包括GP2Y1010AUOF粉尘传感器、DHT11温湿度传感器、水位传感器、MQ-7烟雾传感器、A/D模数转换器、主控芯片STC12C5A60S2和ZigBee无线传输模块；

[0019] 各传感器采集到的模拟信号通过所述A/D模数转换器转换后传送至所述主控芯片STC12C5A60S2进行处理，并通过所述ZigBee无线传输模块传送至工区级监控系统实时显示，

[0020] 所述现场异物防护系统包括排水单元、送风单元、异物监测单元、光源和光纤传感模块组成；所述光源实时发出光信号，所述异物监测单元实时检测所述光信号；所述光纤传感模块为若干光纤传感器搭建的柔性光纤网；

[0021] 当隧道施工区有异物坠落时，所述柔性光纤网发生形变，并将异物状态信息传送至所述异物监测单元，所述异物监测单元接收所述异物状态信息并将其传送至所述工区级监控系统进行预警；

[0022] 所述工区级监控系统用于设定各传感器参数的限定值并与各传感器采集的模拟信号进行对比；

[0023] 所述工区级监控系统包括由液晶显示器和逻辑运算服务器组成的工区级监控平台、音频报警模块；所述逻辑运算服务器接收各传感器采集的模拟信号并与设定的各传感器参数的限定值进行对比，同时通过所述液晶显示器进行实时显示、通过所述音频报警模块进行预警并启动所述现场异物防护系统进行主动防护。

[0024] 具体地，所述现场异物防护系统还可以将隧道风机系统、照明系统、电动防护门系统等机电系统有机联系成一个整体，并通过SCADA系统对其进行统一监控和管理。上述设备工作状态和远程控制信号通过所述现场级数据采集系统进行采集和处理，并通过所述ZigBee无线传输模块传送至工区级监控系统实时显示，从而在隧道内发生火灾时，安全可靠、准确、快速地实现既定的远程联动控制，保证防灾救援的顺利实施以隧道内风机设备为例，定义风机的运行状态、工作电压两个数据采集点，定义远程控制开、关操作两个控制信号点，相对所述工区级监控系统而言，运行状态点是输入数字类型input,用于表示风机的运行状态，风机工作电压点为输入模拟类型input，用于监测风机工作电压，开关信号点是输出数字类型output，用于远程启动、停止风机。

[0025] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。