地下综合管廊区域控制器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了地下综合管廊区域控制器及其工作方法，包括：环境数据采集步骤：利用地下综合管廊区域控制器实现地下综合管廊内部环境数据的采集；联动控制步骤：地下综合管廊区域控制器对采集的环境数据进行处理，实现对风机或水泵的开关控制；故障检测步骤：利用地下综合管廊区域控制器对实现对每个传感器的故障检测。本发明专利技术能够实现对管廊内的环境进行监控。

【技术实现步骤摘要】
地下综合管廊区域控制器及其工作方法
本专利技术涉及工业自动化控制
，特别是涉及地下综合管廊区域控制器及其工作方法。
技术介绍
城市综合管廊集电力、通讯、热力、给水等各类工程管线集于一体，为城市的正常运转提供安全稳定的载体，是保障城市稳定运行的“命脉”。地下综合管廊内架设有各种信号线、燃气管、热力管、给水管、通信管、电力管等，是一个集多种传输对象于一体的地下空间，为保障管廊的安全稳定运行，需要对管廊内部的环境进行实时监控，同时能够对异常环境信息做出自动响应处理。由于地下综合管廊的环境监控是针对温度、湿度、氧气浓度、CH4浓度、H2S浓度、O2浓度、集水池深度等方面，联动控制设备有排风机、水泵、照明、门禁、井盖等。目前针对以上数据的采集和设备的联动是使用PLC(ProgrammableLogicController)，PLC的RS485总线用于采集各种传感器的实时数据信息，其数字I/O模块用于联动控制设备。PLC具有以下不足：1.由于其内部的联动控制逻辑需要专业的PLC开发人员编程植入，PLC设备使用的技术门槛较高，且控制逻辑不支持远程修改；2.PLC与上位机的通信通过TCP/IP协议的有线网，通信距离不能超过100米，对网络的依赖较大；3.设备的造价普遍较高,且体积较大，对管廊空间占用多。目前市面也存在一类能实现对管廊内传感器数据采集以及设备控制的设备，是基于RS485与TCP通信进行数据采集，并将采集到的原始基于MODBUS协议的数据包直接发送到上位机，并不对数据进行任何处理；水泵、风机等设备的状态监测、启停控制是通过DI、DO开关量信号进行远程检测与控制；采用这种方式存在一下不足：1.数据采集与远程设备控制是分开的；2.无法对采集到的数据进行解析，而是直接将数据发送到上位机处理，极大增加了上位机的处理压力；3.无法实现自动化控制，只能由上位机根据采集到的数据进行判断是否启停水泵、风机等设备；4.存在上位机的单点故障风险，如果上位机出现故障，与之相连的采集器与控制器都将无法正常工作。5.数据采集与设备控制并不在同一个控制器上，且无逻辑处理能力，不能实现自动化控制。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了地下综合管廊区域控制器及其工作方法，能够实现对管廊内的环境进行监控。本专利技术提出的第一种技术方案：地下综合管廊区域控制器，包括：中央处理器CPU，所述中央处理器CPU分别与数字输入模块、数字输出模块、存储模块、RS485总线、网络通信模块和Web服务器连接。进一步的，所述Web服务器，用于提供Web管理服务功能，向用户提供管理界面以及各种配置接口，接收远程配置信息。进一步的，所述存储模块，用于存储Web管理应用程序、中央处理器CPU配置信息、中央处理器CPU运行过程的中间数据。进一步的，所述网络通信模块，包括：RJ45通信模块、4G无线通信模块和/或RS458通信模块。进一步的，所述RJ45通信模块运行TCP/IP协议，所述RJ45通信模块通过有线网络与上位机通信。进一步的，所述4G无线通信模块是使用无线网络与上位机进行通信。进一步的，所述RS485通信模块实现地下综合管廊区域控制器与其他地下综合管廊区域控制器之间连接。所述RS485总线采用MODBUS通信协议。进一步的，所述RS485总线与传感器连接，所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、CH4传感器、O2传感器或H2S传感器。进一步的，所述地下综合管廊区域控制器，布设在地下综合管廊区域内。进一步的，所述中央处理器CPU，安装在电路板上，所述电路板安装在壳体内，所述壳体为防潮壳体，所述壳体上设有散热孔。进一步的，所述中央处理器CPU采用单片机。本专利技术提出的第二种技术方案：地下综合管廊区域控制器的工作方法，包括：步骤(1)：环境数据采集步骤：利用地下综合管廊区域控制器实现地下综合管廊内部环境数据的采集；步骤(2)：联动控制步骤：地下综合管廊区域控制器对采集的环境数据进行处理，实现对风机或水泵的开关控制；步骤(3)：故障检测步骤：利用地下综合管廊区域控制器对实现对每个传感器的故障检测。进一步的，所述环境数据采集步骤，包括：步骤(1-1)：地下综合管廊区域控制器按照设定周期主动轮询RS485总线上的传感器，获取传感器检测的实时环境数据，且使用MODBUS标准协议，将从RS485总线上获取的环境数据缓存到存储模块；步骤(1-2)：重复步骤(1-1)直到所有传感器的数据均获取完毕，一次轮询完成；步骤(1-3)：地下综合管廊区域控制器将一次轮询获取的基于MODBUS协议的数据剥离出数据段，然后将剥离出来的所有数据段在封装成MODBUS协议格式的数据包，发送到上位机。进一步的，所述步骤(1-1)的设定周期为200ms；所述设定周期通过web服务器来设定。所述步骤(1-3)的有益效果是，可以保证数据的实时上传。进一步的，所述联动控制步骤，包括：步骤(2-1)：地下综合管廊区域控制器根据采集的环境数据，结合Web服务器设置的联动控制逻辑，发出控制风机或水泵启停的信号；步骤(2-2)：控制风机或水泵启停的信号通过数字输出模块发出，通过数字输入模块采集风机或水泵的运行状态，并将运行状态及时反馈给中央控制器CPU；步骤(2-3)：中央控制器CPU根据反馈信息判断设备是否正常启动或关闭，并将响应信息通过网络通信模块发送到上位机。上述步骤的有益效果是：将联动控制步骤放在地下综合管廊区域控制器进行，减轻上位机的工作压力。所述步骤(2-1)的步骤，包括：步骤(2-1-1)：地下综合管廊区域控制器判断采集到的环境数据是否超过设定阈值范围，若超过则进入步骤(2-1-2)；否则，进入步骤(2-1-3)；步骤(2-1-2)：判断传感器是否误报，若是，就结束；若否，就进入步骤(2-1-4)；步骤(2-1-3)：检查风机或水泵是否启动；若是，就进入步骤(2-1-6)；若否，就结束；步骤(2-1-4)：检查风机或水泵是否已经启动；若是，就结束；若否，就进入步骤(2-1-5)；步骤(2-1-5)：检查是否超过设定超标次数，若是，就发出控制风机或水泵启动的信号，若否，就结束；步骤(2-1-6)：检查是否连续正常超过设定次数，若是，就发出控制风机或水泵停止工作的信号，若否，就结束。上述步骤的有益效果是：减少误报，提高风机或水泵的工作寿命。进一步的，所述故障检测方法，包括：步骤(3-1)：当地下综合管廊区域控制器连续超过N次未从RS485总线接收到某个传感器的应答数据时，认为当前传感器发生故障；步骤(3-2)：中央控制器CPU通过网络通信模块将传感器发生故障信息发送到上位机；步骤(3-3)：当传感器在故障状态时，中央控制器CPU收到连续N次以上的正常应答，认为传感器从故障状态恢复到正常状态；步骤(3-4)：中央控制器CPU通过数据通信模块将故障恢复的信息发送到上位机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术使用嵌入式控制器及必要的外围器件，实现数据采集及设备实时监控的功能，大大降低成本；2、本专利技术提供web管理界面，可以远程修改内部的控制逻辑，使用方便、快捷、直观；3、本专利技术内部控制逻辑无需编码实现，直接通过web管理界面进行设置，大大降低了使用难度，且减少空间占用，更适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
地下综合管廊区域控制器，其特征是，包括：中央处理器CPU，所述中央处理器CPU分别与数字输入模块、数字输出模块、存储模块、RS485总线、网络通信模块和Web服务器连接。

【技术特征摘要】
1.地下综合管廊区域控制器，其特征是，包括：中央处理器CPU，所述中央处理器CPU分别与数字输入模块、数字输出模块、存储模块、RS485总线、网络通信模块和Web服务器连接。2.如权利要求1所述的地下综合管廊区域控制器，其特征是，所述Web服务器，用于提供Web管理服务功能，向用户提供管理界面以及各种配置接口，接收远程配置信息。3.如权利要求1所述的地下综合管廊区域控制器，其特征是，所述网络通信模块，包括：RJ45通信模块、4G无线通信模块和/或RS458通信模块。4.如权利要求1所述的地下综合管廊区域控制器，其特征是，所述RJ45通信模块运行TCP/IP协议，所述RJ45通信模块通过有线网络与上位机通信；所述4G无线通信模块是使用无线网络与上位机进行通信。5.如权利要求1所述的地下综合管廊区域控制器，其特征是，所述RS485通信模块实现地下综合管廊区域控制器与其他地下综合管廊区域控制器之间连接；所述RS485总线采用MODBUS通信协议；所述RS485总线与传感器连接。6.地下综合管廊区域控制器的工作方法，其特征是，包括：步骤(1)：环境数据采集步骤：利用地下综合管廊区域控制器实现地下综合管廊内部环境数据的采集；步骤(2)：联动控制步骤：地下综合管廊区域控制器对采集的环境数据进行处理，实现对风机或水泵的开关控制；步骤(3)：故障检测步骤：利用地下综合管廊区域控制器对实现对每个传感器的故障检测。7.如权利要求6所述的方法地下综合管廊区域控制器的工作方法，其特征是，所述环境数据采集步骤，包括：步骤(1-1)：地下综合管廊区域控制器按照设定周期主动轮询RS485总线上的传感器，获取传感器检测的实时环境数据，且使用MODBUS标准协议，将从RS485总线上获取的环境数据缓存到存储模块；步骤(1-2)：重复步骤(1-1)直到所有传感器的数据均获取完毕，一次轮询完成；步骤(1-3)：地下综合管廊区域控制器将一次轮询获取的基于MODBUS协议的数据剥离出数据段，然后将剥离出来的所有数据段在封装成MODBUS协议格式...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷永辉，刘光银，王伟，
申请(专利权)人：谷永辉，
类型：发明
国别省市：山东,37