一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，由火災探測單元、數據處理器、無線通信模塊組成無線探測終端，將此無線探測終端分布放置于輸電電纜上和電纜隧道易發生火災點，由此構成分布式火災探測網絡。在電纜隧道通風口或者出口處設置中心節點，中心節點接收無線探測終端發出的數據并將數據打包通過GPRS網絡發送至監測終端，若出現火情，則將報警信號分別發送至服務器和工作人員。在監測終端裝設監測軟件，提供隧道全線所有節點的數據查詢和調閱。并可通過歷史數據的對比，實現對電纜運行狀態及運行環境的評估。
【專利說明】
一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統
技術領域
[0001]本發明涉及電力電纜隧道消防系統領域;主要針對城市電力電纜隧道，特別涉及到利用無線傳感網絡技術建立電力電纜隧道消防系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟快速發展和城市化進程的不斷加快，大、中城市內電力架空線將漸漸被埋在地下的電力電纜取代，并有向更高電壓等級、更大傳輸容量發展的趨勢。消防系統設計是電力電纜隧道設計和建設的一個重要部分，與電力電纜能否安全穩定運行及電力經濟息息相關。然而，由于電纜隧道通風和采光條件較差、環境溫度高、電纜短路、電纜接頭阻抗大等原因，隧道火災很容易發生，這也是危害最大的一種災害，對電網的正常運行構成了極大的威脅。因此，設計一套可靠、安全經濟的消防系統是電纜安全、穩定、經濟運行的重要保障。
[0003]目前，通常采用的是集散式溫度監測系統為主的消防系統，對于城市輸電電纜，由于現場無法提供電源、現場裝置難以與中控室監控設備建立通信通道，這種方式顯得無能為力。近年來，基于分布式光纖測溫系統的火災報警系統開始應用到電纜隧道的消防系統中。但光纖傳感方式需要敷設大規模電纜，工程量極大，同時光纖測溫傳感器造價高，暫時難以大規模推廣。
[0004]無線傳感網絡技術的成熟為電纜隧道火災預警提供了一種很好的解決方案。對比于昂貴的光纖測溫系統，它具有以下新特點:(I)通信與傳感集成為一體，體積小，安裝方便；(2)自動報警；(3)可以保存歷史數據，對電纜長期運行狀況進行評估；(4)成本低廉，適合大規模應用。
【發明內容】
[0005]鑒于此，本發明的目的是提供一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，采用兩級傳輸網絡，能夠對電纜進行實時動態監測、自動報警及狀態評估。
[0006]為了實現上述目的本發明采用的方案是:一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，包括監測終端、中心節點和無線探測終端，所述無線探測終端安裝在電力電纜隧道中，用于監測電力電纜隧道中的火災情況，并將數據發送給中心節點；中心節點安裝在電力電纜隧道的通風口、出口以及能與地面相通處，用于接收和傳輸無線探測終端發出的數據；無線探測終端用于對接收到的數據進行判斷、顯示和儲存，并在異常情況時向工作人員發送報警信號。
[0007]本發明的一實施例中，所述無線探測終端包括能量供應模塊、火災探測單元、數據處理模塊和無線傳輸模塊，所述火災探測單元包括氣體濃度傳感器、溫度傳感器和煙感傳感器分別對敏感氣體、溫度和煙霧濃度進行探測，然后分別將探測到的信號輸入數據處理模塊，再由無線傳輸模塊進行數據傳送，能量供應模塊給各模塊供電。所述氣體濃度傳感器由丁652442、了652600、了652610、了652611、了652620這五個傳感器構成的傳感器陣列組成。利用該傳感器陣列對氫氣、氣態碳氫化合物和醇類具有交叉敏感的特性，可對不同類型的火災進行識別和分類。
[0008]所述能量供應模塊采用鋰電池，保證供電可靠，減小電磁干擾的影響。
[0009]本發明的又一實施例中，所述中心節點包括UT1212無線接收模塊、M⑶控制器和GPRS通信模塊，UT1212無線接收模塊將接收到的數據傳輸給MCU控制器，MCU控制器對數據進行處理后由GPRS通信模塊通過GPRS網絡發送給遠端的監測終端。UT1212無線接收模塊與GPRS通信模塊之間采用UATR連接。
[0010]為了降低功耗，設置UT1212無線接收模塊的SETl和SET2，使工作方式為喚醒工作機制。
[0011]本發明采用了五個傳感器組成傳感器陣列，可實現煙霧、有害氣體、溫度進行綜合檢測，實現火災各階段及其產生物的全覆蓋。通過中間節點的設置和傳輸節點的設置可實現全隧道的實時監測。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統的總體圖；
圖2為本發明的無線探測終端結構示意圖；
圖3為本發明的無線探測終端節點數據采集流程示意圖；
圖4為本發明的中心節點功能結構示意圖；
圖5為本發明的無線通信發送端流程圖；
圖6為本發明的無線通信接收端流程圖。
【具體實施方式】
[0013]—種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統的總體結構示意圖參見圖1，其具體實施步驟如下:
1、在電力電纜隧道中，根據電纜消防系統的設計規范及電纜隧道的結構，明確需要火災監測的位置并安裝無線火災探測終端3。無線火災探測終端3主要包括能量供應模塊2.1、火災探測單元2.2、數據處理模塊2.3和無線傳輸模塊2.4，所述火災探測單元2.2包括氣體濃度傳感器2.5、溫度傳感器2.6和煙感傳感器2.7分別對敏感氣體、溫度和煙霧濃度進行探測，然后分別將探測到的信號輸入數據處理模塊2.3，再由無線傳輸模塊2.4進行數據傳送，能量供應模塊2.1給各模塊供電。該無線火災探測終端用于采集安裝處的溫度、煙霧濃度、氣態碳氫化合物濃度的數據，并暫存、處理、傳送數據。
[0014]A、火災探測單元2.2由溫度傳感器2.6、氣體濃度傳感器2.5、煙感傳感器2.7構成，實現溫度、敏感氣體、和煙霧濃度的復合探測。其組成結構圖參見圖2。具體地，火災探測單元由LM35溫度傳感器、散射光型光電煙感探測傳感器，TGS氣體濃度探測模塊構成。TGS氣體濃度探測模塊由TGS2442、TGS2600、TGS2610、TGS2611、TGS2620這五個傳感器構成傳感器陣列組成，該傳感器陣列對氫氣、氣態碳氫化合物和醇類具有交叉敏感的特性，對不同類型的火災識別和分類。
[0015]B、無線探測終端節點采集數據的流程圖參見圖3。
[0016]2、在隧道的通風口、出口以及能與地面相通處分布安裝中心節點2，用于接收和傳輸無線監測終端I發出的信息。中心節點負責接收各個測量節點的溫度數據、煙霧數據、敏感氣體數據，并對各個終端節點數據進行轉換，將傳感器監測數據進行儲存，然后統一打包通過GPRS網絡發送給遠端的監測終端I。
[0017]A、中心節點選取MCU單片機進行數據處理，GPRS通信模塊選用TC35i模塊，該模塊已經有國內的無線電設備入網證。GPRS通信模塊與UTCl212之間采用UATR連接。中心節點的系統設計參見圖4.B、無線探測終端與中心節點之間的無線通信分為接收端的無線通信和發送端的無線通信。為了降低功耗，在監測軟件設計中對中心節點采用了喚醒工作機制。UTC1212可以通過SETl和SET2設置芯片的4種工作模式:正常模式、喚醒模式、省電模式、休眠模式(配置模式)，通過SETl和SET2選擇這四種工作模型。發送端的通信流程圖參見圖5，接收端的通信流程圖參見圖6。
[0018]3、在監控室設置監測終端I，監控室的上位機安裝監測軟件，設置無線火災監測終端的工作模式。監測軟件對數據進行判斷、顯示和儲存，并在異常情況時發送報警信號，還能實現對歷史數據的查詢和對比，從而可對電纜運行工況和運行環境進行評估。
【主權項】
1.一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:包括監測終端(1)、中心節點(2)和無線探測終端(3)，所述無線探測終端(3)安裝在電力電纜隧道中，用于監測電力電纜隧道中的火災情況，并將數據發送給中心節點(2);中心節點(2)安裝在電力電纜隧道的通風口、出口以及能與地面相通處，用于接收和傳輸無線探測終端(3)發出的數據;無線探測終端(3)用于對接收到的數據進行判斷、顯示和儲存，并在異常情況時向工作人員發送報警信號。2.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:所述無線探測終端(3)包括能量供應模塊(2.1)、火災探測單元(2.2)、數據處理模塊(2.3)和無線傳輸模塊(2.4)，所述火災探測單元(2.2)包括氣體濃度傳感器(2.5)、溫度傳感器(2.6)和煙感傳感器(2.7)分別對敏感氣體、溫度和煙霧濃度進行探測，然后分別將探測到的信號輸入數據處理模塊(2.3)，再由無線傳輸模塊(2.4)進行數據傳送，能量供應模塊(2.1)給各模塊供電。3.根據權利要求2所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:所述氣體濃度傳感器(2.5)由TGS2442、TGS2600、TGS2610、TGS2611、TGS2620這五個傳感器構成的傳感器陣列組成。4.根據權利要求2所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:所述能量供應模塊(2.1)采用鋰電池。5.根據權利要求1所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:所述中心節點(2 )包括UT1212無線接收模塊(4.1)、MCU控制器(4.2 )和GPRS通信模塊(4.3 )，UT1212無線接收模塊(4.1)將接收到的數據傳輸給MCU控制器(4.2 )，M⑶控制器(4.2 )對數據進行處理后由GPRS通信模塊(4.3)通過GPRS網絡發送給遠端的監測終端(I)。6.根據權利要求5所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:所述UTl212無線接收模塊(4.1)與GPRS通信模塊(4.3)之間采用UATR連接。7.根據權利要求5或6所述一種基于無線傳感網絡電力電纜隧道消防系統，其特征在于:設置所述UTl212無線接收模塊(4.1)的SETl和SET2，使工作方式為喚醒工作機制。
【文檔編號】E21F17/18GK105971671SQ201610385890
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】陳永忠, 張德藝, 陳嘉平, 張丹妮, 涂正獻
【申請人】深圳新能電力開發設計院有限公司