專利名稱：地鐵隧道斷面形變檢測(cè)電器柜控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的控制裝置，具體為一種地鐵隧道斷 面形變檢測(cè)電器柜控制裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于隧道的收斂變形的檢測(cè)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)多采用人工定期監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行，由于其 觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，觀測(cè)時(shí)段和頻率受限，故在隧道運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下這種方式不適合。同時(shí)，隨著分析 要求的提高，隧道運(yùn)營(yíng)期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需具備長(zhǎng)期使用、快速、自動(dòng)監(jiān)測(cè)等功能，由于監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目多、線路長(zhǎng)、測(cè)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量大，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方式和手段已不能滿足工程需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，將由測(cè)距傳感器、傾角傳感器、高精度 旋轉(zhuǎn)臺(tái)組成的斷面掃描裝置、里程控制系統(tǒng)、上位機(jī)通過本實(shí)用新型電器柜控制裝置完成 對(duì)地鐵隧道斷面形變檢測(cè)的控制和通信。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本電器柜控制裝置主要包括集成于箱式 柜體內(nèi)的PLC控制器、電源轉(zhuǎn)換器、無線通訊器、兩個(gè)RS232/485轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器， 以及柜面上的控制開關(guān)、狀態(tài)指示燈，其中PLC控制器的輸入IO接口分別與控制開關(guān)、電 器柜外里程控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)輸出端連接；PLC控制器的輸出IO接口分別與狀 態(tài)指示燈和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；PLC串口模塊的類型是RS485，PLC控制器的串 口模塊分別與測(cè)距傳感器、測(cè)角傳感器、無線通訊器的通信接口連接，而無線通訊器以及激 光測(cè)距儀的接口是RS232，PLC控制器的串口模塊與無線通訊器以及激光測(cè)距儀之間都需 要通過RS232/485轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過PLC控制器的串口模塊發(fā)送斷面掃描裝置采集數(shù)據(jù)至無線通訊器，再由站級(jí) 處理系統(tǒng)的無線通訊器接收數(shù)據(jù)，傳至上位機(jī)。所述電源轉(zhuǎn)換器與柜外蓄電池連接，用以穩(wěn)壓及變壓，從而提供了穩(wěn)定的24V和 5V電壓。所述站級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括相互連接的無線通訊器和上位機(jī)。該電器柜控制裝置為地鐵隧道斷面形變檢測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，為檢測(cè)系統(tǒng)其 他各部件進(jìn)行供電，控制柜外執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采集柜外傳感器設(shè)備，完成通信等，并且通過一個(gè) 箱式柜體進(jìn)行集成，密封保護(hù)，美化外觀。該電器柜控制裝置對(duì)測(cè)距傳感器24V供電和串口 RS485指令控制采集數(shù)據(jù)，對(duì)傾角傳感器5V供電和串口 RS485指令控制采集數(shù)據(jù)，對(duì)無線通 訊器24V供電和串口 RS232通信，同時(shí)對(duì)高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)供電和脈沖驅(qū)動(dòng)控制，對(duì) 里程定位系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)編碼器供電和脈沖信號(hào)采集。本實(shí)用新型電器柜控制裝置對(duì)各設(shè)備建立了模塊化接口設(shè)計(jì)，考慮以后對(duì)設(shè)備的 更換；對(duì)柜內(nèi)設(shè)備的接口及線路進(jìn)行了合理布置，以使通信線路的穩(wěn)定運(yùn)行；控制柜面板 上具有人性化的控制按鈕及狀態(tài)顯示信息。通過本實(shí)用新型電器柜控制裝置建立起來的整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)便攜集成程度高，運(yùn)行過程自動(dòng)化，操作方便。
圖1本實(shí)用新型在地鐵隧道斷面形變檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的控制原理圖圖2本實(shí)用新型布置圖圖3電器柜外殼布置圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖2、圖3所示，本電器柜控制裝置主要包括集成于箱式柜體內(nèi)的PLC控制器、電 源轉(zhuǎn)換器、無線通訊器、兩個(gè)RS232/485轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及柜面上的控制開關(guān)、 狀態(tài)指示燈，其中PLC控制器的輸入IO接口分別與控制開關(guān)、電器柜外里程控制系統(tǒng)中的 旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)輸出端連接；PLC控制器的輸出IO接口分別與狀態(tài)指示燈和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；PLC串口模塊的類型是RS485，PLC控制器的串口模塊分別與測(cè)距傳感器、 測(cè)角傳感器、無線通訊器的通信接口連接，而無線通訊器以及激光測(cè)距儀的接口是RS232， PLC控制器的串口模塊與無線通訊器以及激光測(cè)距儀之間都需要通過RS232/485轉(zhuǎn)換器進(jìn) 行轉(zhuǎn)換。通過PLC控制器的串口模塊發(fā)送斷面掃描裝置采集數(shù)據(jù)至無線通訊器，再由站級(jí) 處理系統(tǒng)的無線通訊器接收數(shù)據(jù)，傳至上位機(jī)。如圖1所示。所述電源轉(zhuǎn)換器與柜外蓄電池連接，用以穩(wěn)壓及變壓，從而提供了穩(wěn)定的24V和 5V電壓。斷面掃描裝置中各個(gè)設(shè)備安裝集成于一軌道檢測(cè)車，該軌道檢測(cè)車沿著地鐵隧道 的軌道漸進(jìn)行駛，并由車載電源經(jīng)由電源轉(zhuǎn)化器穩(wěn)壓變壓后對(duì)各檢測(cè)設(shè)備及本實(shí)用新型控 制裝置供電；里程定位裝置完成將軌道檢測(cè)車在檢測(cè)斷面時(shí)的相對(duì)位置返回給電器控制裝 置中的PLC進(jìn)行記錄，可供下次在同一記錄值位置時(shí)進(jìn)行斷面檢測(cè)作參考；電器控制裝置 中的PLC控制斷面掃描裝置完成對(duì)隧道斷面進(jìn)行連續(xù)的測(cè)距，所測(cè)得的數(shù)據(jù)先存入PLC中， 待軌道檢測(cè)車在檢測(cè)區(qū)段行駛完后，PLC中的數(shù)據(jù)通過無線通信的方式傳輸至站級(jí)數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)。根據(jù)隧道斷面上有限點(diǎn)的位置坐標(biāo)，站級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)便能通過橢圓曲線擬合得 到隧道截面的輪廓及幾何參數(shù)，經(jīng)過與原始設(shè)計(jì)輪廓或前期同一截面輪廓的比較，得到隧 道斷面的形變情況，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行判斷預(yù)警。如圖3所示電器柜布置圖中的外殼正面，該面板設(shè)計(jì)為人性化的控制界面，對(duì)不 同的工作狀態(tài)都有不同的表現(xiàn)方法。主要由四個(gè)開關(guān)(一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)，“啟動(dòng)”、“通信”、“暫 ?！比齻€(gè)點(diǎn)觸控制開關(guān))和四個(gè)狀態(tài)指示燈(一個(gè)紅色，三個(gè)綠色)及其它相關(guān)說明組成。通電(220V)并打開電源開關(guān)后，“電源指示燈”亮(綠)，設(shè)備將等待運(yùn)行。當(dāng)啟動(dòng)按鈕后，“啟動(dòng)”指示燈亮(綠)，斷面掃描程序?qū)⒆詣?dòng)運(yùn)行。同時(shí)，“啟動(dòng)” 指示燈會(huì)閃爍表明傳感器設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)(燈亮旋轉(zhuǎn)臺(tái)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)作，燈滅測(cè)距傳感 器在運(yùn)作)。單次結(jié)束時(shí)，燈常亮。當(dāng)斷面掃描結(jié)束后，長(zhǎng)按“通信”按鈕至“啟動(dòng)”指示燈滅，傳感器設(shè)備返回初始位 置，且通信程序準(zhǔn)備好，“通信”指示燈亮(亮)。當(dāng)上位機(jī)與PLC數(shù)據(jù)主從通信時(shí)，“通信” 燈閃爍。數(shù)據(jù)傳遞完成時(shí)，“通信”燈滅。[0021]“暫?！卑粹o應(yīng)用于設(shè)備相對(duì)靜止階段，暫停里程定位系統(tǒng)觸發(fā)程序，此時(shí)，“暫?！?燈亮(綠)。同時(shí)可激活通信程序。通過上述對(duì)不同狀態(tài)嚴(yán)格的區(qū)分，可了解程序運(yùn)行的各個(gè)狀態(tài)，并可通過現(xiàn)象分 析程序出錯(cuò)或機(jī)械錯(cuò)誤的位置及原因。
權(quán)利要求一種地鐵隧道斷面形變檢測(cè)電器柜控制裝置，其特征在于，包括集成于箱式柜體內(nèi)的PLC控制器、電源轉(zhuǎn)換器、無線通訊器、兩個(gè)RS232/485轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及柜面上的控制開關(guān)、狀態(tài)指示燈，其中PLC控制器的輸入IO接口分別與控制開關(guān)、電器柜外里程控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)輸出端連接；PLC控制器的輸出IO接口分別與狀態(tài)指示燈和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；PLC串口模塊的類型是RS485，PLC控制器的串口模塊分別與測(cè)距傳感器、測(cè)角傳感器、無線通訊器的通信接口連接，而無線通訊器以及激光測(cè)距儀的接口是RS232，PLC控制器的串口模塊與無線通訊器以及激光測(cè)距儀之間都需要通過RS232/485轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，通過PLC控制器的串口模塊發(fā)送斷面掃描裝 置采集數(shù)據(jù)至無線通訊器，再由站級(jí)處理系統(tǒng)的無線通訊器接收數(shù)據(jù)，傳至上位機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電源轉(zhuǎn)換器與柜外蓄電池連接。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述站級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括相互連接的無 線通訊器和上位機(jī)。
專利摘要一種地鐵隧道斷面形變檢測(cè)電器柜控制裝置，屬于隧道工程監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括集成于箱式柜體內(nèi)的PLC控制器、電源轉(zhuǎn)換器、無線通訊器、兩個(gè)RS232/485轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以及柜面上的控制開關(guān)、狀態(tài)指示燈，其中PLC控制器的輸入IO接口分別與控制開關(guān)、電器柜外里程控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)輸出端連接；PLC控制器的輸出IO接口分別與狀態(tài)指示燈和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接；PLC控制器的串口模塊分別與測(cè)距傳感器、測(cè)角傳感器、無線通訊器的通信接口連接，等等。本實(shí)用新型電器柜控制裝置對(duì)各設(shè)備建立了模塊化接口設(shè)計(jì)，控制柜面板上具有人性化的控制按鈕及狀態(tài)顯示信息。通過本實(shí)用新型電器柜控制裝置建立起來的整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過程自動(dòng)化，操作方便。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201732290SQ20102029274
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者何自強(qiáng), 呂強(qiáng), 畢湘利, 陳傳林 申請(qǐng)人:上海地鐵盾構(gòu)設(shè)備工程有限公司;上海申通軌道交通研究咨詢有限公司