地鐵站內(nèi)危險氣體檢測系統(tǒng)

郭盛添 郭銳* 沈陽工學(xué)院 信息與控制學(xué)院 劉文宇 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司

1 前言

地鐵站內(nèi)是一個相對密封的區(qū)域，通過自然風無法完成站內(nèi)氣體轉(zhuǎn)換。本文對于危險氣體以CO濃度為例，對于危險情況，本文以火災(zāi)為例。對CO濃度VI濃度進行檢測，報警，及處理。以上信息只為證實在地鐵站內(nèi)安全智能通風的重要性，因此在站內(nèi)建立通風監(jiān)控系統(tǒng)是十分有意義的。

2 通風監(jiān)控系統(tǒng)組成

站內(nèi)通風監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心計算機，CO氣體檢測器，VI檢測器，風機組成。

2.1 VI檢測器

VI檢測器由能見度檢測探頭、評價控制單元、安裝支架、連接電纜等部分組成，能見度測量是通過10米測量通道到達反射單元，反射光再經(jīng)原來的10米測量路徑反射到發(fā)射/接受單元，光束經(jīng)過衰減，得到的信號經(jīng)過評價控制單元處理為測量值，即為能見度檢測值。

VI分析儀由發(fā)射/接收單元和反射單元組成。檢測距離3米或10米可調(diào)。在此設(shè)定5-10米為一級報警值，3-5米為二級報警值。

2.2 CO檢測器

CO檢測采用的是CO氣體檢測報警儀，是由CO氣體傳感器、調(diào)整電路、單片機、顯示電路和應(yīng)用系統(tǒng)軟件等組成。

其中CO監(jiān)測器選用ADuC816單片機，ADuC816集成了兩個通道16位ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），12位ADC，3個計數(shù)器，2級優(yōu)先中斷級，雙傳感器激勵電流源等。選用ADuC816單片機不僅可以滿足對CO氣體監(jiān)測報警高精度的要求，而且不需要外接A/D，D/A轉(zhuǎn)換器和外部存儲器。這對簡化整個系統(tǒng)的外圍電路設(shè)計，以及提高系統(tǒng)抗干擾能力都有顯著功能。

CO氣體傳感器采用的是電化學(xué)電位型傳感器，其主要功能是將待測氣體通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電信號，進行直接檢測。此類型傳感器應(yīng)用的是稀硫酸溶液作為電解質(zhì)，不僅可在溫室條件下與其他控制設(shè)備協(xié)同工作，而且輸出信號幅值大，靈敏度高，使用方便，價格低，同時避免CO與氧氣接觸發(fā)生爆炸的危險。

其化學(xué)方程式為：

反應(yīng)產(chǎn)生的電流與CO氣體的濃度成正比。測量電流用一個標準電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)放大，A/D轉(zhuǎn)換后，在數(shù)碼管上以CO體積分數(shù)值直接顯示。

需要將濃度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，所以必須采用專用的信號放大電路。因此所用的電極分別為：工作電極（S），對電級（C），參考電極（R）。CO傳感器信號放大電路如圖2.3所示：

圖2.3 CO傳感器信號放大電路圖

電源部分電路設(shè)計：電源主要是將220V交流電通過整流濾波轉(zhuǎn)換到+9V，在通過三端穩(wěn)壓7805穩(wěn)定到+5V供給ADuC816單片機及其周圍芯片使用。電路如圖2.4所示：

圖2.4 穩(wěn)壓電路原理圖

我們設(shè)置了兩個等級的檢測報警值，30PPM為一級報警，50PPM為二級報警。

3 風機運行

3.1 風機狀態(tài)的監(jiān)控功能

通風監(jiān)控系統(tǒng)可以返回每一臺風機的運行狀態(tài)，包括風機的正/反轉(zhuǎn)、停止、故障等狀態(tài)信號，然后將這些狀態(tài)清晰、明了的顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面上。控制方式為遠程自動系統(tǒng)控制。遠程自動控制就是監(jiān)控中心上位機將采集到的信息處理，對于危險等級最優(yōu)化處理。如圖3.1所示：

圖3.1 信息處理器工作界面

對于限定值通過信息處理器將CO，VI檢測值進行處理，取危險值對風機進行控制，通過控制風速來消除危險。

[1]曹力.高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的組成與作用[J].湖南交通科技，2009

[2]劉嘉群，郭澤宜.對某高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].科技資訊，2009