CN209149145U - 一种综合管廊监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综合管廊监控装置，包括PLC控制器、触摸屏、RFID标签、射频天线、RFID读写器及声光报警器，所述RFID标签、射频天线及RFID读写器用来对所述管廊内部待监控设置进行精确定位，所述PLC控制器对所述管廊内部待监控设备启动、停止、故障、设备定位运行状态实时监控，并在触摸屏上显示，所述声光报警器用来对所述管廊内部待监控设备突发故障进行定位和提示；还可以扩展连接远程控制中心，有利于管廊运维人员高效管理管廊设备，在短时间内定位故障、解决故障，缩短故障处理时间，达到了管廊内部待监控设备运行状态监控的目的，尤其在长距离综合管廊场景，具有较强的实用性和推广价值。

Description

一种综合管廊监控装置

技术领域

本实用新型属于监控管理领域，更具体地，涉及一种综合管廊监控装置。

背景技术

综合管廊又称共同沟，即通过在城市地下建造一个公共隧道空间，以集约化、可持续性的管线敷设形式将电力、市政、通信、广播电视、燃气、给排水等各种管线集于一体，是城市的“生命大动脉”，肩负着城市信息传送、资源运输的重要任务，极大的推动了城市基础设施建设的现代化、智能化发展，有效保证了城市的高效运转。然而，现阶段综合管廊的发展还远远满足不了城市快速发展的需求，管廊建设规模不足、管理水平不高等问题日益凸显，一些城市甚至出现管廊内涝、管线泄漏***等事件，严重影响了人民群众的生命财产安全和城市运行秩序，因此，对管廊进行状态监控显得尤为重要。

由于综合管廊属于地下封闭空间，且其内部设备繁多，例如风机、水泵等，而无论纳入管线出现故障，还是自身附属设备出现故障，都将造成沿线城市功能的瘫痪甚至发生灾害性事故。而传统的综合管廊***管理仅仅是突发事件人工查找，通过经验判断故障，不仅效率低，而且存在较大的盲目性，尤其对于突发性故障的定位、诊断、排查能力严重不足，对管廊运维人员存在较大安全隐患，严重的影响了管廊的正常运行和管理。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种综合管廊监控装置，其目的在于当监测到异常情况时，及时发出预警及定位信息至相关工作和管理人员，由此解决现有技术对于管廊故障的定位、排查能力不足的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种综合管廊监控装置，其特征在于，包括PLC控制器、触摸屏、RFID标签、射频天线、RFID读写器及声光报警器；其中：

所述PLC控制器与管廊内部待监控设备相连，以控制所述待监控设备工作状态；

所述触摸屏与所述PLC控制器相连，以显示所述管廊内部待监控设备工作状态；

所述RFID标签设置在所述管廊内部待监控设备之上，并为所述管廊内部待监控设备提供唯一电子标识码；

所述射频天线设置在所述RFID标签和所述RFID读写器之间，用于将所述管廊内部待监控设备的电子标识码通过射频信号传输至所述RFID读写器；

所述RFID读写器与所述PLC控制器相连，用于将获取的所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器；

所述声光报警器与所述PLC控制器相连，用于当所述管廊内部待监控设备工作异常时发出警报。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其PLC控制器为西门子S7-1200PLC控制器。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其PLC控制器包括CPU模块、模拟模块、数字模块、电源模块、通信接口模块。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其RFID标签为被动式RFID标签。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其RFID标签为恩智浦UCODE I2C RFID。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其管廊内部待监控设备为风机。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其风机为山东活力机械科技有限公司HL-1260A。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其声光报警器包括LED灯和蜂鸣器。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其还包括远程控制中心，所述远程控制中心包括OPC服务器和与所述OPC服务器通讯连接的客户管理平台；其中：所述OPC服务器与所述PLC控制器经交换机连接，以获取所述PLC控制器监控信息，并将所述监控信息传输至所述客户管理平台。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其交换机为工业交换机。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

(1)本实用新型提供一种综合管廊监控装置，通过PLC控制器对所述管廊内部待监控设备进行实时监控管理，由于所述管廊内部待监控设备均设置有RFID标签，所述RFID标签用于为所述管廊内部待监控设备的提供唯一的电子标识信息，该标识信息经射频天线传输至RFID读写器，所述PLC控制器与所述RFID读写器相连以存入所述管廊内部待监控设备的电子标识信息，以使所述PLC控制器对所述管廊内部待监控设备实现准确标识及定位；当管廊内部有设备故障时，PLC控制器能够驱动所述声光报警器工作，准确迅速定位故障位置及故障点，同时提醒工作人员疏散；PLC控制器并通过已获取的RFID标签信息，记录故障设备信息；同时，针对不同的操作对象，通过触摸屏进行差异化信息交互，降低了管廊有毒气体泄漏、火灾、***事故的发生概率，达到了综合管廊信息化、智能化管理的目的；

(2)本实用新型提供了一种综合管廊监控装置，设计简单，实施方便、可扩展性强，通过远程控制中心的客户端管理平台可运行在电脑、手机、PAD多个设备终端，数据信息可与云平台进行数据对接，以实现综合管理。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的工作流程图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：DO-数字模块输出接口；DI-数字模块输入接口；AI-模拟模块输入接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提供了一种综合管廊监控装置，如图1所示，包括PLC控制器、触摸屏、RFID标签、射频天线、RFID读写器及声光报警器；其中：

所述PLC控制器与管廊内部待监控设备相连，以控制所述待监控设备工作状态；优选地，所述PLC控制器为西门子S7-1200PLC控制器，其包括CPU模块、模拟模块、数字模块、电源模块、通信接口模块，所述CPU模块用于处理，所述电源模块用于为所述PLC控制器供电，以保障其正常工作；所述PLC控制器通过模拟模块和数字模块与所述管廊内部待监控设备相连，以实时管理控制所述管廊内部待监控设备的工作状态。

所述触摸屏与所述PLC控制器相连，以显示所述管廊内部待监控设备工作状态；具体而言，所述触摸屏通过网线连接至所述PLC控制器的以太网口；优选地，所述触摸屏为西门子KTP700Basic。

由于综合管廊***的结构特殊性，其主要是在城市地下建造一个公共隧道空间，以集约化、可持续性的管线敷设形式将电力、市政、通信、广播电视、燃气、给排水等各种管线集于一体，而地下结构主要具备潮湿、光线不好等特点，因此，综合管廊内部待监控设备如果采用传统标签，必将面临不防潮，易损坏等特点，从而导致产品标识码不清楚，不易定位识别等问题。而RFID标签具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，因此非常适用于综合管廊***。

所述RFID标签设置在所述管廊内部待监控设备之上，并为所述管廊内部待监控设备提供唯一电子标识码；所述RFID标签为被动式RFID标签，其体积比较轻薄短小并且拥有相当长的使用年限，应用在综合管廊***，即节约空间也能够保证效果稳定；其型号优选为恩智浦UCODE I2C RFID。

所述射频天线设置在所述RFID标签和所述RFID读写器之间，用于将所述管廊内部待监控设备的电子标识码通过射频信号传输至所述RFID读写器；所述RFID标签优选为恩智浦UCODE I2C RFID，其内置有射频天线。

所述RFID读写器与所述PLC控制器相连，用于将获取的所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器；所述RFID读写器通过所述射频天线，获取所述管廊内部待监控设备的电子标识码，所述RFID读写器与所述PLC控制器相连，优选地，所述RFID读写器与所述PLC控制器RS232接口相连，以将获取的所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器；优选地，所述RFID读写器为ThingMagic M6 4端口RFID读写器，以同步读取多个RFID标签信息。

所述声光报警器与所述PLC控制器相连，用于当所述管廊内部待监控设备工作异常时发出警报，优选地，声光报警器为杭州亚松电子有限公司LTE-1101LJ，其包括LED灯和蜂鸣器，当所述管廊内部待监控设备工作异常时，所述蜂鸣器发出警报声音，从而提醒工作人员及时进行员工疏散，所述LED灯闪烁，维修人员可以通过LED灯的闪烁，找出故障区域，解决了现有技术中管廊运维人员存在较大安全隐患，管廊运维人员对于突发性故障的定位、诊断、排查能力严重不足等问题。

综合管廊***主要包括水泵、风机等设备，由于综合管廊属于地下封闭空间，保证良好的通风效果，有利于降低有毒、可燃、易爆气体的浓度，提高内部环境质量，因此在管廊内风机的作用尤为重要。

优选地，所述的综合管廊监控装置，其管廊内部待监控设备为风机，所述风机型号优选为山东活力机械科技有限公司HL-1260A；所述风机与所述PLC控制器相连，以将工作状态信息反馈至所述PLC控制器并接收所述PLC控制器的管理和控制：

所述风机的工作状态信息主要有风机开启、风机停止、风机电流过载故障等；具体而言，所述风机通过接触器连接至所述PLC控制器的数字模块，所述PLC控制器通过其数字模块接收到的接触器开闭状态以判断风机启停状态，更具体地，当所述风机运行时，则所述接触器关闭，所述PLC控制器数字模块接收到接触器关闭信息；当所述风机停止时，则所述接触器断开，所述PLC控制器数字模块接收到接触器断开信息；优选地，所述接触器为施耐德LC1D09C；

优选地，所述风机还连接有电流变送器和热继电器，其中：所述电流变送器输入端与所述风机相连，以采集风机运行电流大小，其输出端与所述热继电器输入端和所述PLC控制器的模拟模块分别相连，以将所采集风机运行电流大小输入至所述热继电器和所述PLC控制器模拟模块，所述PLC控制器通过其模拟模块接收到的电流大小以判断风机故障状态，更具体地，当所述风机故障时，则所述电流变换器接收的电流过载，所述PLC控制器通过其模拟模块接收到所述电流变化器电流过载信息；当所述风机正常运转时，则所述电流变换器接收的电流正常，所述PLC控制器通过其模拟模块接收到所述电流变化器电流正常信息；优选地，所述电流变送器为斯菲尔SEA-AI1B1；

所述热继电器，其输入端与所述电流变送器输出端相连，以接收所述电流变送器输出的风机运行电流并根据所述电流进行通断状态的切换，其输出端与所述PLC控制器数字模块相连，所述PLC控制器通过其数字模块接收到的接收到的热继电器通断状态以判断风机是否故障停机；更具体地，当所述风机故障，则所述热继电器接收到电流过载信息并将处于关闭状态，所述PLC控制器数字模块接收到所述热继电器的关闭信息；当所述风机正常运行，则所述热继电器接收到电流正常信息并将处于断开状态，所述PLC控制器数字模块接收到所述热继电器的断开信息；优选地，所述热继电器为施耐德LRD07C。

当然，所述的综合管廊监控装置，其管廊内部待监控设备可以为多台风机或其它管廊设备如水泵、照明、配电***，此处便不再赘述。

本实用新型提供的综合管廊监控装置，其可扩展性强，所述PLC控制器除了连接触摸屏以进行所述管廊内部待监控设备工作状态管理和控制，还可以扩展至远程控制中心，以实现远程管理和控制：

优选地，所述远程控制中心包括OPC服务器和与所述OPC服务器通讯连接的客户管理平台；其中：

所述OPC服务器与所述PLC控制器经交换机连接，以获取所述PLC控制器监控信息，并将所述监控信息传输至所述客户管理平台；所述OPC服务器优选为西门子Simatic NetV14；

所述交换机通过网线连接至所述PLC控制器的以太网口，以实现通讯；所述交换机优选为工业交换机，其型号为西门子6GK5004-2BD00-1AB2；

所述客户管理平台面向管廊业主管理人员，其可运行在电脑、手机、PAD多个设备终端，数据信息可与云平台进行数据对接，以用于呈现所述管廊内部待监控设备的位置信息、运行状态信息等；所述客户管理平台与所述OPC服务器之间基于OPC UA协议进行通信。

按照本实用新型的一个方面，采用PLC控制器对综合管廊***进行监控，更具体而言，由于管廊内部待监控设备上均设置有RFID标签，所述RFID标签为所述管廊内部待监控设备提供唯一的电子标识码，并通过射频天线传输RFID读写器，所述RFID读写器和所述PLC相连，以将所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器，以准确标识和定位所述管廊内部待监控设备；所述PLC控制器通过其数字模块、模拟模块与所述管廊内部待监控设备相连，以实现对综合管廊待监控设备运行状态进行实时监控，所述PLC控制器通过其数字模块与所述声光报警器相连，以迅速定位故障位置及故障点；同时，针对不同的操作对象，通过触摸屏及客户端管理平台，进行差异化信息交互，降低了管廊有毒气体泄漏、火灾、***事故的发生概率，达到了综合管廊信息化、智能化管理的目的；同时，本实用新型设计简单、实施方便、可扩展性强，还可扩展多台风机及其它管廊设备如水泵、照明、配电***，实现综合管理；

按照本实用新型的另一个方面，还可拓展至远程控制中心，通过客户端管理平台可运行在电脑、手机、PAD多个设备终端，数据信息可与云平台进行数据对接，为综合管廊监控和报警***未来发展提供了方向。

以下结合具体实施例作进一步说明：

本实用新型提供了一种综合管廊监控装置，如图1所示，包括PLC控制器、触摸屏、RFID标签、射频天线、RFID读写器、声光报警器，风机、热继电器、电流交换器、接触器、OPC服务器、交换机、客户管理平台；其中：

所述PLC控制器为西门子S7-1200PLC控制器，其包括CPU模块、模拟模块、数字模块、电源模块、通信接口模块；

所述触摸屏为西门子KTP700Basic，其通过网线连接至所述PLC控制器的以太网口；

在本实施例中，所述管廊内部待监控设备为风机，所述风机为山东活力机械科技有限公司HL-1260A，所述风机通过接触器连接至所述PLC控制器的数字模块，所述接触器为施耐德LC1D09C，所述风机通过电流变送器连接至所述PLC控制的模拟模块，所述电流变送器为斯菲尔SEA-AI1B1，所述电流变送器通过热继电器连接至所述PLC控制器的数字模块，所述热继电器为施耐德LRD07C；

所述PFID标签固定在所述风机之上，其型号为恩智浦UCODE I2C RFID，且其内置有射频天线，所述RFID读写器型号为ThingMagic M6 4端口RFID读写器，用于读取所述风机的电子标签信息，所述RFID读写器与所述PLC控制器RS232接口相连，以将获取的所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器；

所述声光报警器为杭州亚松电子有限公司LTE-1101LJ；

所述OPC服务器为西门子Simatic Net V14，其与所述PLC控制器经交换机连接，所述交换机为西门子6GK5004-2BD00-1AB2，其通过网线连接至所述PLC控制器的以太网口，以实现通讯；

所述客户管理平台为电脑，其与所述OPC服务器之间基于OPC UA协议进行通信，以用于呈现所述风机的位置信息、运行状态信息等。

在本实施例中，管理人员利用西门子博图V14对所述PLC控制编写PLC监控程序，所述PLC控制器通过数字模块控制接触器的通断，从而控制风机的启动和停止，通过数字模块接收接触器开闭状态作为判断风机启停状态的输入条件之一，通过电流变送器采集风机运行电流大小，并将输出端和热继电器连接，一旦电流过载，热继电器将处于关闭状态，通过数字模块接收热继电器开闭状态作为判断风机故障停机的输入条件，若电流过载，PLC控制器通过数字模块驱动声光报警装置，通过模拟模块接收电流变送器的输出信号作为判断风机启停状态的输入条件之一；所述PLC控制器通过RS232接口与RFID读写器连接以获取所述风机的电子标识信息，并存入；管理人员通过编写PLC通信程序，将监控程序中采集到的风机启停、故障、运行电流信息以及监控风机的RFID电子标识信息打包上传到OPC服务器，客户端管理平台读取通过OPC UA协议读取OPC服务器数据，进行可视化呈现。将PLC监控程序和通信程序写入PLC控制器中。

利用博图V14进行触摸屏编程，通过拖拽控件模拟现场风机运行场景，显示当前风机实时启停状态、实时电流参数及趋势图、故障状态，若出现热继电器关闭，说明风机运行故障，电流过载，触摸屏将进行风机故障提示并给出故障处理建议，需要人工确认报警信息才能关闭提示框。触摸屏将对风机运行时间、启停次数、维修记录进行归档存储，方便运维人员随时查阅历史记录。

利用Simatic Net V14在远程电脑端搭建OPC服务器，接收从PLC控制器上传的监控风机运行状态信息，客户端管理平台通过OPC UA协议读取状态信息，通过可视化界面对风机启动、停止、电流、故障信息进行呈现，通过监控风机RFID标签电子标识信息对风机位置进行标识，并在可视化界面上给予显示。

风机在运行中出现电流超限报警或电流过载引起的风机运行故障，客户端管理平台管理人员可迅速实现对故障点的定位，运维人员到达现场根据触摸屏上的故障信息提示和处理建议，迅速完成维修工作。维修完成后，风机进入正常工作状态。

以下为工作流程，如图2所示：初始化阶段启动远程电脑并打开OPC服务器、接通智能监控装置及风机控制装置电源、启动PLC控制器，PLC程序对风机状态进行检测，若风机没有发生故障，进入正常工作模式，检查是否产生触摸屏控制命令，如果是，执行触摸屏控制指令，如果不是，检查是否产生远程电脑控制命令，如果是，执行远程控制指令并进行自动控制，如果不是，直接进行自动控制；若风机发生故障，PLC驱动设备停机，并在触摸屏及远程电脑客户端管理平台显示相应的故障状态及故障风机的RFID标签电子标识信息，并启动声光报警装置通知维修人员处理故障，故障解决后重新启动设备进入自动控制状态，***进入自动控制状态将不断采集风机启停、实时运行电流、风机故障等信息，并反馈至触摸屏、远程电脑等终端。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种综合管廊监控装置，其特征在于，包括PLC控制器、触摸屏、RFID标签、射频天线、RFID读写器及声光报警器；其中：

所述PLC控制器与管廊内部待监控设备相连，以控制所述待监控设备工作状态；

所述触摸屏与所述PLC控制器相连，以显示所述管廊内部待监控设备工作状态；

所述RFID标签设置在所述管廊内部待监控设备之上，并为所述管廊内部待监控设备提供唯一电子标识码；

所述射频天线设置在所述RFID标签和所述RFID读写器之间，用于将所述管廊内部待监控设备的电子标识码通过射频信号传输至所述RFID读写器；

所述RFID读写器与所述PLC控制器相连，用于将获取的所述管廊内部待监控设备的电子标识码存入所述PLC控制器；

所述声光报警器与所述PLC控制器相连，用于当所述管廊内部待监控设备工作异常时发出警报。

2.如权利要求1所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述PLC控制器为西门子S7-1200PLC控制器。

3.如权利要求1或2所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述PLC控制器包括CPU模块、模拟模块、数字模块、电源模块、通信接口模块。

4.如权利要求1所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述RFID标签为被动式RFID标签。

5.如权利要求1或4所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述RFID标签为恩智浦UCODE I2C RFID。

6.如权利要求1所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述管廊内部待监控设备为风机。

7.如权利要求6所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述风机为山东活力机械科技有限公司HL-1260A。

8.如权利要求1所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述声光报警器包括LED灯和蜂鸣器。

9.如权利要求1所述的综合管廊监控装置，其特征在于，还包括远程控制中心，所述远程控制中心包括OPC服务器和与所述OPC服务器通讯连接的客户管理平台；其中：所述OPC服务器与所述PLC控制器经交换机连接，以获取所述PLC控制器监控信息，并将所述监控信息传输至所述客户管理平台。

10.如权利要求9所述的综合管廊监控装置，其特征在于，所述交换机为工业交换机。