CN110737233A - 综合管廊智能控制器主控设备、装置、***及控制方法 - Google Patents

综合管廊智能控制器主控设备、装置、***及控制方法 Download PDF

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苑润贵
朱国斌
贺宏杰
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Abstract

本发明公开了一种综合管廊智能控制器主控设备，包括：处理器、电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块，电源模块用于提供电能供电；CANopen通信模块用于接收由设置在管廊现场对环境进行检测的前端传感器上传的现场参数和机电设备参数；传感器检测模块用于获取前端传感器上传的现场参数并进行异常情况分析；设备故障检测模块用于获取前端传感器上传的机电设备参数并进行异常情况分析；处理器用于根据分析数据按照预设的控制策略向继电驱动模块发送相应的控制指令；继电驱动模块用于接收控制指令并控制相应的机电设备执行相关动作；网络通信模块用于与上位机控制中心平台进行数据交互。

Description

综合管廊智能控制器主控设备、装置、***及控制方法
技术领域
本发明涉及管廊智能控制技术领域，尤其涉及一种综合管廊智能控制器主控设备、装置、***及控制方法。
背景技术
在对综合管廊进行巡查业务中，目前主要采用人工巡查加被动式PLC***来进行管理。在综合管廊恶劣、封闭的环境下，人工巡查往往容易受到有毒气体、缺氧、通讯信号弱等影响容易造成人身伤害、延误抢救等不利后果；而被动式PLC***的实现是通过大量的线缆进行连接，导致***容错能力低下，只有发生异常情况后才进行工作，当异常发生的时候往往已经是情况非常严重了，而且这种***的成本高、设计复杂、集成程度低，不适用于综合管廊的巡查业务中。
发明内容
本发明提供了一种综合管廊智能控制器主控设备、装置、***及控制方法，通过远程控制模块获取管廊中设备检测参数，并通过主控设备进行数据运算以控制管廊设备执行相关动作，以解决现有的人工或被动巡查方式不适用于综合管廊进行巡查业务的技术问题，从而对综合管廊实现智能巡检控制，进而实现提高综合管廊巡查业务的智能化和执行准确度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种综合管廊智能控制器主控设备，包括：处理器、电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块，
所述电源模块用于提供电能供电；所述CANopen通信模块用于接收由设置在管廊现场对环境进行检测的前端传感器上传的现场参数和机电设备参数；所述传感器检测模块用于获取所述前端传感器上传的现场参数并进行异常情况分析；所述设备故障检测模块用于获取所述前端传感器上传的机电设备参数并进行异常情况分析；所述处理器用于根据分析数据按照预设的控制策略向所述继电驱动模块发送相应的控制指令；所述继电驱动模块用于接收所述控制指令并控制相应的机电设备执行相关动作；所述网络通信模块用于与上位机控制中心平台进行数据交互；
所述处理器分别与所述电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块相连接。
作为优选方案，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括音频处理电路，所述音频处理电路用于对音频数据进行处理；所述音频处理电路与所述处理器相连接。
作为优选方案，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括指示灯控制模块，所述指示灯控制模块用于对设备指示灯执行控制动作，所述指示灯控制模块与所述处理器相连接。
作为优选方案，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括光纤通信模块，所述光纤通信模块用于与外部设备进行通信连接，所述光纤通信模块与所述处理器相连接。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备装置，包括：如上述任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备和多个远程控制模块，所述远程控制模块用于与管廊中各机电设备连接，获取相关状态参数；所述远程控制模块与所述CANopen通信模块通信连接。
作为优选方案，所述远程控制模块包括一个或多个RXD-CAN中继控制器。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备***，包括多个如上述任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备装置；所述综合管廊智能控制器主控设备装置之间通过所述光纤通信模块相连接。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备***控制方法，包括：
各硬件模块初始化；
初始化成功后，对各传感器状态进行检测并获取相关的传感器检测数据；
对各机电设备的故障状态进行检测并获取相关的设备状态数据；
对所述传感器检测数据进行分析处理，将检测分析数据传输到主控设备；
将所述设备状态数据传输至所述主控设备；
所述主控设备根据所述检测分析数据和所述设备状态数据，按照预设的控制策略向各机电设备和报警设备下发相应的控制设备命令。
作为优选方案，所述各硬件模块初始化，包括：
处理器硬件初始化；
各指标灯及继电器状态初始化；
网络初始化及接收指令。
作为优选方案，在所述下发相应的控制设备命令之后，还包括：接收由各机电设备或报警设备上传的设备工作状态汇报信息数据。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明通过远程控制模块获取管廊中设备检测参数，并通过主控设备进行数据运算以控制管廊设备执行相关动作，以解决现有的人工或被动巡查方式不适用于综合管廊进行巡查业务的技术问题，从而对综合管廊实现智能巡检控制，进而实现提高综合管廊巡查业务的智能化和执行准确度。
附图说明
图1：为本发明综合管廊智能控制器主控设备***的结构示意图一；
图2：为本发明综合管廊智能控制器主控设备***的结构示意图二；
图3：为本发明综合管廊智能控制器主控设备的主程序流程示意图；
图4：为本发明综合管廊智能控制器主控设备的工作逻辑示意图；
图5：为本发明综合管廊智能控制器主控设备的现场连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图5，本发明优选实施例提供了一种综合管廊智能控制器主控设备，包括：处理器、电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块，
所述电源模块用于提供电能供电；所述CANopen通信模块用于接收由设置在管廊现场对环境进行检测的前端传感器上传的现场参数和机电设备参数；所述传感器检测模块用于获取所述前端传感器上传的现场参数并进行异常情况分析；所述设备故障检测模块用于获取所述前端传感器上传的机电设备参数并进行异常情况分析；所述处理器用于根据分析数据按照预设的控制策略向所述继电驱动模块发送相应的控制指令；所述继电驱动模块用于接收所述控制指令并控制相应的机电设备执行相关动作；所述网络通信模块用于与上位机控制中心平台进行数据交互；
所述处理器分别与所述电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块相连接。
所述的主控模块核心处理器采用SYS TEC公司的PLCcore-F407芯片。PLCcore-F407配备IEC 61131-3运行时核和无缝集成的CANopen和Ethernet，该芯片内置高速存储器(512kB)，STM32F407 by STMicroelectronics with ARM 32-bit CortexTM-M4控制器，***时钟为168MHz，配置1个10/100Mbps的网口，2个CAN接口、2个UART接口、2个PWM接口、2个AO接口、2个AI接口、17个DO接口、18个DI接口、2个快速计数器。其工作电压为常见的3.3V，该内核是专门设计于满足集高性能低功耗实时应用具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。
在本实施例中，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括音频处理电路，所述音频处理电路用于对音频数据进行处理；所述音频处理电路与所述处理器相连接。在本实施例中，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括指示灯控制模块，所述指示灯控制模块用于对设备指示灯执行控制动作，所述指示灯控制模块与所述处理器相连接。在本实施例中，所述综合管廊智能控制器主控设备还包括光纤通信模块，所述光纤通信模块用于与外部设备进行通信连接，所述光纤通信模块与所述处理器相连接。
所述的主控设备的软件设计是以CANopenCiA 301，CiA 302和CiA 304为开发平台。整个软件***设计采用轮询机制，主要包括***初始、面板指示灯及继电器控制子程序、设备故障检测子程序、各传感器检测子程序、串口通信子程序、网络通信子程序。
综合管廊智能主控制器的基本工作原理：综合管廊智能主控制器通电后，通过网络通信模块接收到上位机控制中心平台发送的控制命令，并经过主控模块PLCcore-F407进行处理解码并实现相应的设备故障检测、面板指示灯控制、继电器控制等功能。同时综合管廊智能主控制器也能检测各传感器的状态，并通过网络通信模块回传给上位机控制中心平台。其各个远程模块电路独立，可不受主控模块控制根据内嵌程序自动执行条件工作。
当综合管廊智能主控制器作为第一主控A时，可多个主控制器相互联网连接，而各主控制器可根据实际需要进行随时的调整和更换。并且，每一个主控制器进行叠加扩展时还可以支持增加另一个主控制器，因而可以无限往下进行扩展，具体级联方式如图2所示。
本发明基于总线光纤混合式数据传输结构的搭建和通信协议的匹配；利用CANopen总线方式进行现场的数据采集与控制；通过内置存储的控制策略进行高效的现场并发数据运算与发布控制命令。
本发明实现离线状态下主动进行数据收集、分析工作，并通过计算后按照预设的控制策略自动执行控制综合管廊内执行设备各项工作的动作。使得综合管廊不再需要人工进行巡视，减少恶劣环境下对人身造成的各种损害。本控制器设备可以主动对抓取前端传感器的数据，同时也主动定期的向控制设备询问工作状态，确保各设备处于正常工作状态。
本发明实施例中的综合管廊智能控制器主控设备的优点在于：
1、自带CPU与缓存，内置控制策略，可离线自动运行，达到降低能源消耗、节省人力、提高管理水平的目的。
2、主动工作，以人为本，保障综合管廊的安全生产。
3、数据实现双向高速传输。
4、采用现场智能总线技术，设备的接线简易快捷，相对于传统的布线方案，减少了电缆、端子的用量，相应的也减少了整体投资以及设计、安装、维护的工作量.
5、***扩容简便，当现场情况变化需要增加控制设备时，可以方便的就近连接在原有的电缆上。
6、受控设备种类丰富，可以对管廊内的轴流风机、排水泵、供电设备、照明设备、自动排水设备、消防设施等各类设备进行实时监测和控制。
7、抗干扰能力强、精度高、成本节约，在保证数据传输的实时性和准确性的基础上，最大限度的降低了成本。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备装置，包括：如上述任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备和多个远程控制模块，所述远程控制模块用于与管廊中各机电设备连接，获取相关状态参数；所述远程控制模块与所述CANopen通信模块通信连接。在本实施例中，所述远程控制模块包括一个或多个RXD-CAN中继控制器。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备***，包括多个如上述任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备装置；所述综合管廊智能控制器主控设备装置之间通过所述光纤通信模块相连接。
如图2，所述的综合管廊智能主控制器，可以通过叠加模式来进行***扩展。通过最近控制中心的主控模块的网络通信模块与PC上位机进行通讯。
本发明实施例还提供了一种综合管廊智能控制器主控设备***控制方法，包括：
S1,各硬件模块初始化；在本实施例中，所述各硬件模块初始化，包括：S11,处理器硬件初始化；S12,各指标灯及继电器状态初始化；S13,网络初始化及接收指令。
S2,初始化成功后，对各传感器状态进行检测并获取相关的传感器检测数据；
S3,对各机电设备的故障状态进行检测并获取相关的设备状态数据；
S4,对所述传感器检测数据进行分析处理，将检测分析数据传输到主控设备；
S5,将所述设备状态数据传输至所述主控设备；
S6,所述主控设备根据所述检测分析数据和所述设备状态数据，按照预设的控制策略向各机电设备和报警设备下发相应的控制设备命令。
在本实施例中，在所述下发相应的控制设备命令之后，还包括：S7,接收由各机电设备或报警设备上传的设备工作状态汇报信息数据。
本发明的优点在于：
1、提供更可靠、更直观的环境测控能力，能够将综合管廊内的设施运行、实时环境、出入口等情况进行全方位实时监测及报警；
2、对管廊结构(比如沉降、塌方等)以及对管廊内管线(比如电缆、热力管道及水管等管线等)进行检测预警；
3、能够实现综合管廊监测、运维的智能化、自动化，提高综合管廊的管理效率，减少人力、财力、物力的巨大浪费，可有效保障管廊内环境、设备、运维人员的安全。
本项目开发的中继控制器，能够节省大量的连接线缆，并实现扁平化管理，设备操作维护更方便快捷，在节省投资的同时能够按现场需求灵活地进行容量扩展，降低了全寿命周期成本。
本发明通过远程控制模块获取管廊中设备检测参数，并通过主控设备进行数据运算以控制管廊设备执行相关动作，以解决现有的人工或被动巡查方式不适用于综合管廊进行巡查业务的技术问题，从而对综合管廊实现智能巡检控制，进而实现提高综合管廊巡查业务的智能化和执行准确度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种综合管廊智能控制器主控设备，其特征在于，包括：处理器、电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块，
所述电源模块用于提供电能供电；所述CANopen通信模块用于接收由设置在管廊现场对环境进行检测的前端传感器上传的现场参数和机电设备参数；所述传感器检测模块用于获取所述前端传感器上传的现场参数并进行异常情况分析；所述设备故障检测模块用于获取所述前端传感器上传的机电设备参数并进行异常情况分析；所述处理器用于根据分析数据按照预设的控制策略向所述继电驱动模块发送相应的控制指令；所述继电驱动模块用于接收所述控制指令并控制相应的机电设备执行相关动作；所述网络通信模块用于与上位机控制中心平台进行数据交互；
所述处理器分别与所述电源模块、CANopen通信模块、传感器检测模块、设备故障检测模块、继电驱动模块和网络通信模块相连接。
2.如权利要求1所述的综合管廊智能控制器主控设备，其特征在于，还包括音频处理电路，所述音频处理电路用于对音频数据进行处理；所述音频处理电路与所述处理器相连接。
3.如权利要求1所述的综合管廊智能控制器主控设备，其特征在于，还包括指示灯控制模块，所述指示灯控制模块用于对设备指示灯执行控制动作，所述指示灯控制模块与所述处理器相连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备，其特征在于，还包括光纤通信模块，所述光纤通信模块用于与外部设备进行通信连接，所述光纤通信模块与所述处理器相连接。
5.一种综合管廊智能控制器主控设备装置，其特征在于，包括：如权利要求4所述的综合管廊智能控制器主控设备和多个远程控制模块，所述远程控制模块用于与管廊中各机电设备连接，获取相关状态参数；所述远程控制模块与所述CANopen通信模块通信连接。
6.如权利要求5所述的综合管廊智能控制器主控设备装置，其特征在于，所述远程控制模块包括一个或多个RXD-CAN中继控制器。
7.一种综合管廊智能控制器主控设备***，其特征在于，包括多个如权利要求5或权利要求6中任一项所述的综合管廊智能控制器主控设备装置；所述综合管廊智能控制器主控设备装置之间通过所述光纤通信模块相连接。
8.一种基于权利要求7所述的综合管廊智能控制器主控设备***的控制方法，其特征在于，包括：
各硬件模块初始化；
初始化成功后，对各传感器状态进行检测并获取相关的传感器检测数据；
对各机电设备的故障状态进行检测并获取相关的设备状态数据；
对所述传感器检测数据进行分析处理，将检测分析数据传输到主控设备；
将所述设备状态数据传输至所述主控设备；
所述主控设备根据所述检测分析数据和所述设备状态数据，按照预设的控制策略向各机电设备和报警设备下发相应的控制设备命令。
9.如权利要求8所述的综合管廊智能控制器主控设备***控制方法，其特征在于，所述各硬件模块初始化，包括：
处理器硬件初始化；
各指标灯及继电器状态初始化；
网络初始化及接收指令。
10.如权利要求8所述的综合管廊智能控制器主控设备***控制方法，其特征在于，在所述下发相应的控制设备命令之后，还包括：接收由各机电设备或报警设备上传的设备工作状态汇报信息数据。
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