專利名稱：一種用于地鐵或隧道的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于地鐵或隧道的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
地鐵工程的車站和隧道大都處于地面標(biāo)高以下，除了受巖土介質(zhì)中地下水滲漏浸泡的影響外，降雨可通過排煙和通風(fēng)孔飄灑進(jìn)入地鐵車站及隧道內(nèi)，而當(dāng)洪澇積水水位高于地鐵車站的風(fēng)亭、排煙和通風(fēng)孔標(biāo)高時(shí)也可回灌進(jìn)入地鐵車站及隧道內(nèi)，從而使裝修材料霉變，電氣線路、通訊器材和電子元件因受潮浸水導(dǎo)致?lián)p傷失靈引發(fā)工程事故。另外飄灑和回灌進(jìn)來的雨水還增加了地鐵內(nèi)部潮濕度，使進(jìn)入車站的乘客胸悶不適。每年進(jìn)入梅雨季節(jié)或夏季暴雨期時(shí)上述情況尤其嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述問題提供一種用于地鐵或隧道的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，該裝置能根據(jù)飄灑或回灌進(jìn)入地鐵車站或隧道內(nèi)的雨水大小實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)于每個(gè)排煙孔、通風(fēng)孔等防淹閥門的開度，從而解決地鐵車站或隧道的進(jìn)水問題，減少排水泵運(yùn)行時(shí)間及功耗。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種用于地鐵或隧道的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，主要由微處理器、雨量傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路組成，傳感器信號(hào)調(diào)理電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微處理器的I/O口相接，微處理器的I/O口與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路的輸入端相連。
上述雨量傳感器由若干片相互并聯(lián)且電絕緣的電容器極板構(gòu)成，電容器極板之間的間隙為雨水通道，雨水通道的兩端為進(jìn)雨口和雨水出口。
上述雨量傳感器信號(hào)及其調(diào)理電路主要由正弦波發(fā)生器電路，雨量傳感器測(cè)量電路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度調(diào)整電路，正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路，模擬開關(guān)、有源低通濾波器和同相放大器組成，正弦波發(fā)生器電路輸出端與正弦波90度移相器的輸入端相連，正弦波90度移相器的輸出端與移相正弦波幅度調(diào)整電路的輸入端相連，移相正弦波幅度調(diào)整電路的輸出端與正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路的輸出端與模擬開關(guān)的控制端相連，模擬開關(guān)的輸入端與雨量傳感器測(cè)量電路輸出端相連，模擬開關(guān)的輸出端與有源低通濾波器輸入端相連，有源低通濾波器的輸出端與同相放大器的輸入端相連，同相放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端相連。
本發(fā)明還設(shè)有看門狗電路，看門狗電路的控制端和輸出端與微處理器的I/O腳相連。上述解調(diào)電路部分主要由整形電路、分頻電路和解調(diào)電路組成；整形電路輸出端與分頻電路輸入端相連，解調(diào)電路輸入端與分頻電路輸出端相連。
本發(fā)明能根據(jù)飄灑或回灌進(jìn)入地鐵車站及隧道內(nèi)的雨水大小實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)于每個(gè)排煙和通風(fēng)孔的防淹閥門的開度，它不僅能較好地解決地鐵車站或隧道的進(jìn)水問題、減少排水泵運(yùn)行時(shí)間及功耗，而且能優(yōu)化通風(fēng)參數(shù)，使地鐵環(huán)境通風(fēng)保持在最佳狀態(tài)。該裝置還可將每個(gè)排煙和通風(fēng)孔的雨水量和防淹閥門的開度等現(xiàn)場(chǎng)情況經(jīng)有線或無線通信網(wǎng)路實(shí)時(shí)匯總至監(jiān)控室上位計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理。本發(fā)明具有安裝使用方便、可靠性好、性價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于類似地鐵、隧道和倉庫等建筑物的排煙和通風(fēng)孔開度的自動(dòng)控制和集中監(jiān)控。


圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明雨量傳感器信號(hào)調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖3是本發(fā)明微處理器及其看門狗電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路和通訊接口電路原理圖；圖4是本發(fā)明雨量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
參見圖1，本發(fā)明由以下幾部分構(gòu)成微處理器1、雨量傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路2、A/D轉(zhuǎn)換電路3、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路4、通訊接口電路5和看門狗電路6。
圖4和圖5中所示本發(fā)明的雨量傳感器7的核心部件是8組電容器，電容器極板8是16片0.5mm厚度的不銹鋼板，多片電容器極板8相互并聯(lián)以增大承雨量。四根與電容器極板8電絕緣的螺栓9固定8組電容器成一整體，結(jié)構(gòu)排列成直通式(即極板8之間的間隙13為雨水通道，雨水通道13的兩端為進(jìn)雨口10和出雨口11)并與雨量傳感器外殼12連接，流進(jìn)電容器的雨水可穿過直通式電容器極板流走。由電容器原理可知，電容量與電容器極板間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，即其電容量CAa的大小與雨量的大小有關(guān)。本發(fā)明利用介質(zhì)(雨量)組成的電容傳感器結(jié)構(gòu)能有效地解決雨量大小的量測(cè)，并具有靈敏度高、響應(yīng)快、易于沖洗等特點(diǎn)。
圖2中，本發(fā)明的雨量傳感器信號(hào)調(diào)理電路包括了ICL8038正弦波發(fā)生器電路，雨量傳感器中電容量CAa的測(cè)量電路U4，正弦波90度移相器U1A，移相正弦波幅度調(diào)整電路U1B，正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路U2A。如出現(xiàn)降雨，雨量的大小實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)換為CAa電容量的變化，U4輸出的正弦交流電壓幅度正比于CAa。ICL8038正弦波發(fā)生器電路的輸出信號(hào)既是CAa的測(cè)量電路U4的激勵(lì)源，又是正弦波90度移相器的參考信號(hào)源，該輸出一路接電容CAa的測(cè)量電路輸入端，一路接正弦波90度移相器U1A輸入端。正弦波90度移相器U1A輸出至正弦波幅度調(diào)整電路U1B，再經(jīng)正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路U2A完成波形轉(zhuǎn)換后輸出至模擬開關(guān)4066A的開關(guān)控制端，模擬開關(guān)4066A的輸入端與電容CAa測(cè)量電路U4輸出端相連，所以CAa測(cè)量電路輸出的正弦信號(hào)與移相90度后的同頻方波通過模擬開關(guān)4066A實(shí)現(xiàn)相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出至有源低通濾波器U6，CAa越大，有源低通濾波器U6輸入信號(hào)的幅度越大，最后把該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)輸出的電平幅度就越大，從而雨量信號(hào)檢測(cè)及調(diào)理電路就有效把CAa的大小變化轉(zhuǎn)化成電平幅度的大小變化。有源低通濾波器U6的輸出經(jīng)同相放大器U7接入A/D轉(zhuǎn)換器U21(AD574)輸入端，U21的輸出端和相應(yīng)控制端與微處理器U10(80C51)的P2P3 I/O口相接，微處理器可通過I/O口讀入U(xiǎn)21轉(zhuǎn)換結(jié)果以判斷出是否正在下雨以及雨量的大小。
圖3中，為確保微處理器可靠工作，本裝置還采用了看門狗電路U13，該電路以微處理器監(jiān)控芯片MAX813L為核心搭建，該芯片的控制腳與微處理器U10的P1.7 I/O腳相連，輸出腳與微處理器U10的REST腳相連，如由于各種干擾使微處理器U10控制程序跑飛或發(fā)生掉電情況，微處理器監(jiān)控芯片MAX813L將輸出復(fù)位信號(hào)以使微處理器U10恢復(fù)正常運(yùn)行。微處理器U10的P1.0 P1.1 I/O腳還與步進(jìn)電機(jī)控制脈沖分配器芯片8713的輸入端相連，8713的輸出端可與驅(qū)動(dòng)排煙孔或通風(fēng)孔防淹閥門的步進(jìn)電機(jī)相連。故而微處理器U10能夠根據(jù)雨量的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)排煙孔或通風(fēng)孔防淹閥門開度至最佳狀態(tài)。微處理器U10的P1.2 P1.4 I/O腳和串行通訊口分別與RS-422/RS-485通信接口芯片MAX489的控制端和輸入端相連，MAX489輸出端可經(jīng)雙絞線或通信電纜連至監(jiān)控室上位計(jì)算機(jī)。RS-422/RS-485通信最大距離為1200米，如需更遠(yuǎn)距離的通信，可考慮在信道中途加接線轉(zhuǎn)發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于地鐵或隧道的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，其特征在于主要由微處理器、雨量傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路組成，傳感器信號(hào)調(diào)理電路輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微處理器的I/O口相接，微處理器的I/O口與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，其特征在于雨量傳感器由若干片相互并聯(lián)且電絕緣的電容器極板構(gòu)成，電容器極板之間的間隙為雨水通道，雨水通道的兩端為進(jìn)雨口和雨水出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，其特征在于雨量傳感器信號(hào)調(diào)理電路主要由正弦波發(fā)生器電路，雨量傳感器測(cè)量電路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度調(diào)整電路，正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路，模擬開關(guān)、有源低通濾波器和同相放大器組成，正弦波發(fā)生器電路輸出端與正弦波90度移相器的輸入端相連，正弦波90度移相器的輸出端與移相正弦波幅度調(diào)整電路的輸入端相連，移相正弦波幅度調(diào)整電路的輸出端與正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，正弦波/方波轉(zhuǎn)換電路的輸出端與模擬開關(guān)的控制端相連，模擬開關(guān)的輸入端與雨量傳感器測(cè)量電路輸出端相連，模擬開關(guān)的輸出端與有源低通濾波器輸入端相連，有源低通濾波器的輸出端與同相放大器的輸入端相連，同相放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，其特征在于設(shè)有看門狗電路，看門狗電路的控制端和輸出端與微處理器的I/O口相連。
全文摘要
一種用于地鐵的自動(dòng)雨量監(jiān)控裝置，主要由微處理器、雨量傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口電路組成。該裝置能根據(jù)飄灑或回灌進(jìn)入地鐵車站及隧道內(nèi)的雨水大小實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)于每個(gè)排煙和通風(fēng)孔的防淹閥門的開度，它不僅能較好地解決地鐵車站及隧道的進(jìn)水問題、減少排水泵運(yùn)行時(shí)間及功耗，而且能優(yōu)化通風(fēng)參數(shù)，使地鐵環(huán)境通風(fēng)保持在最佳狀態(tài)。該裝置還可將每個(gè)排煙和通風(fēng)孔的雨水量和防淹閥門的開度等現(xiàn)場(chǎng)情況經(jīng)有線或無線通信網(wǎng)路實(shí)時(shí)匯總至監(jiān)控室上位計(jì)算機(jī)以便進(jìn)一步處理。本發(fā)明具有安裝使用方便、可靠性好、性價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于類似地鐵、隧道和倉庫等建筑物的排煙和通風(fēng)孔開度的自動(dòng)控制和集中監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01W1/00GK1632249SQ20041006135
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者熊昌侖, 鄧華 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)