专利名称：一种用于地铁或隧道的自动雨量监控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于地铁或隧道的自动雨量监控装置。
背景技术：
地铁工程的车站和隧道大都处于地面标高以下，除了受岩土介质中地下水渗漏浸泡的影响外，降雨可通过排烟和通风孔飘洒进入地铁车站及隧道内，而当洪涝积水水位高于地铁车站的风亭、排烟和通风孔标高时也可回灌进入地铁车站及隧道内，从而使装修材料霉变，电气线路、通讯器材和电子元件因受潮浸水导致损伤失灵引发工程事故。另外飘洒和回灌进来的雨水还增加了地铁内部潮湿度，使进入车站的乘客胸闷不适。每年进入梅雨季节或夏季暴雨期时上述情况尤其严重。
发明内容
本发明就是针对上述问题提供一种用于地铁或隧道的自动雨量监控装置，该装置能根据飘洒或回灌进入地铁车站或隧道内的雨水大小实时自动调节设于每个排烟孔、通风孔等防淹阀门的开度，从而解决地铁车站或隧道的进水问题，减少排水泵运行时间及功耗。
本发明提供的技术方案是一种用于地铁或隧道的自动雨量监控装置，主要由微处理器、雨量传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、步进电机驱动接口电路组成，传感器信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与微处理器的I/O口相接，微处理器的I/O口与步进电机驱动接口电路的输入端相连。
上述雨量传感器由若干片相互并联且电绝缘的电容器极板构成，电容器极板之间的间隙为雨水通道，雨水通道的两端为进雨口和雨水出口。
上述雨量传感器信号及其调理电路主要由正弦波发生器电路，雨量传感器测量电路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度调整电路，正弦波/方波转换电路，模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成，正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关的控制端相连，模拟开关的输入端与雨量传感器测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出端与同相放大器的输入端相连，同相放大器的输出端与A/D转换电路输入端相连。
本发明还设有看门狗电路，看门狗电路的控制端和输出端与微处理器的I/O脚相连。上述解调电路部分主要由整形电路、分频电路和解调电路组成；整形电路输出端与分频电路输入端相连，解调电路输入端与分频电路输出端相连。
本发明能根据飘洒或回灌进入地铁车站及隧道内的雨水大小实时自动调节设于每个排烟和通风孔的防淹阀门的开度，它不仅能较好地解决地铁车站或隧道的进水问题、减少排水泵运行时间及功耗，而且能优化通风参数，使地铁环境通风保持在最佳状态。该装置还可将每个排烟和通风孔的雨水量和防淹阀门的开度等现场情况经有线或无线通信网路实时汇总至监控室上位计算机以便进一步处理。本发明具有安装使用方便、可靠性好、性价低廉等优点，非常适用于类似地铁、隧道和仓库等建筑物的排烟和通风孔开度的自动控制和集中监控。
图1是本发明总体结构示意图；图2是本发明雨量传感器信号调理及A/D转换电路原理图；图3是本发明微处理器及其看门狗电路、步进电机驱动接口电路和通讯接口电路原理图；图4是本发明雨量传感器结构示意图；图5是图4的俯视图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细的描述。
参见图1，本发明由以下几部分构成微处理器1、雨量传感器及其信号调理电路2、A/D转换电路3、步进电机驱动接口电路4、通讯接口电路5和看门狗电路6。
图4和图5中所示本发明的雨量传感器7的核心部件是8组电容器，电容器极板8是16片0.5mm厚度的不锈钢板，多片电容器极板8相互并联以增大承雨量。四根与电容器极板8电绝缘的螺栓9固定8组电容器成一整体，结构排列成直通式(即极板8之间的间隙13为雨水通道，雨水通道13的两端为进雨口10和出雨口11)并与雨量传感器外壳12连接，流进电容器的雨水可穿过直通式电容器极板流走。由电容器原理可知，电容量与电容器极板间介质的介电常数有关，即其电容量CAa的大小与雨量的大小有关。本发明利用介质(雨量)组成的电容传感器结构能有效地解决雨量大小的量测，并具有灵敏度高、响应快、易于冲洗等特点。
图2中，本发明的雨量传感器信号调理电路包括了ICL8038正弦波发生器电路，雨量传感器中电容量CAa的测量电路U4，正弦波90度移相器U1A，移相正弦波幅度调整电路U1B，正弦波/方波转换电路U2A。如出现降雨，雨量的大小实时地转换为CAa电容量的变化，U4输出的正弦交流电压幅度正比于CAa。ICL8038正弦波发生器电路的输出信号既是CAa的测量电路U4的激励源，又是正弦波90度移相器的参考信号源，该输出一路接电容CAa的测量电路输入端，一路接正弦波90度移相器U1A输入端。正弦波90度移相器U1A输出至正弦波幅度调整电路U1B，再经正弦波/方波转换电路U2A完成波形转换后输出至模拟开关4066A的开关控制端，模拟开关4066A的输入端与电容CAa测量电路U4输出端相连，所以CAa测量电路输出的正弦信号与移相90度后的同频方波通过模拟开关4066A实现相关运算，运算结果输出至有源低通滤波器U6，CAa越大，有源低通滤波器U6输入信号的幅度越大，最后把该输入信号转换成电平信号输出的电平幅度就越大，从而雨量信号检测及调理电路就有效把CAa的大小变化转化成电平幅度的大小变化。有源低通滤波器U6的输出经同相放大器U7接入A/D转换器U21(AD574)输入端，U21的输出端和相应控制端与微处理器U10(80C51)的P2P3 I/O口相接，微处理器可通过I/O口读入U21转换结果以判断出是否正在下雨以及雨量的大小。
图3中，为确保微处理器可靠工作，本装置还采用了看门狗电路U13，该电路以微处理器监控芯片MAX813L为核心搭建，该芯片的控制脚与微处理器U10的P1.7 I/O脚相连，输出脚与微处理器U10的REST脚相连，如由于各种干扰使微处理器U10控制程序跑飞或发生掉电情况，微处理器监控芯片MAX813L将输出复位信号以使微处理器U10恢复正常运行。微处理器U10的P1.0 P1.1 I/O脚还与步进电机控制脉冲分配器芯片8713的输入端相连，8713的输出端可与驱动排烟孔或通风孔防淹阀门的步进电机相连。故而微处理器U10能够根据雨量的大小自动调节排烟孔或通风孔防淹阀门开度至最佳状态。微处理器U10的P1.2 P1.4 I/O脚和串行通讯口分别与RS-422/RS-485通信接口芯片MAX489的控制端和输入端相连，MAX489输出端可经双绞线或通信电缆连至监控室上位计算机。RS-422/RS-485通信最大距离为1200米，如需更远距离的通信，可考虑在信道中途加接线转发器来实现。
权利要求
1.一种用于地铁或隧道的自动雨量监控装置，其特征在于主要由微处理器、雨量传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、步进电机驱动接口电路组成，传感器信号调理电路输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与微处理器的I/O口相接，微处理器的I/O口与步进电机驱动接口电路的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的自动雨量监控装置，其特征在于雨量传感器由若干片相互并联且电绝缘的电容器极板构成，电容器极板之间的间隙为雨水通道，雨水通道的两端为进雨口和雨水出口。
3.根据权利要求1或2所述的自动雨量监控装置，其特征在于雨量传感器信号调理电路主要由正弦波发生器电路，雨量传感器测量电路，正弦波90度移相器，移相正弦波幅度调整电路，正弦波/方波转换电路，模拟开关、有源低通滤波器和同相放大器组成，正弦波发生器电路输出端与正弦波90度移相器的输入端相连，正弦波90度移相器的输出端与移相正弦波幅度调整电路的输入端相连，移相正弦波幅度调整电路的输出端与正弦波/方波转换电路的输入端相连，正弦波/方波转换电路的输出端与模拟开关的控制端相连，模拟开关的输入端与雨量传感器测量电路输出端相连，模拟开关的输出端与有源低通滤波器输入端相连，有源低通滤波器的输出端与同相放大器的输入端相连，同相放大器的输出端与A/D转换电路输入端相连。
4.根据权利要求1或2所述的自动雨量监控装置，其特征在于设有看门狗电路，看门狗电路的控制端和输出端与微处理器的I/O口相连。
全文摘要
一种用于地铁的自动雨量监控装置，主要由微处理器、雨量传感器及其信号调理电路、A/D转换电路、步进电机驱动接口电路组成。该装置能根据飘洒或回灌进入地铁车站及隧道内的雨水大小实时自动调节设于每个排烟和通风孔的防淹阀门的开度，它不仅能较好地解决地铁车站及隧道的进水问题、减少排水泵运行时间及功耗，而且能优化通风参数，使地铁环境通风保持在最佳状态。该装置还可将每个排烟和通风孔的雨水量和防淹阀门的开度等现场情况经有线或无线通信网路实时汇总至监控室上位计算机以便进一步处理。本发明具有安装使用方便、可靠性好、性价低廉等优点，非常适用于类似地铁、隧道和仓库等建筑物的排烟和通风孔开度的自动控制和集中监控。
文档编号G01W1/00GK1632249SQ20041006135
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月15日 优先权日2004年12月15日
发明者熊昌仑, 邓华 申请人:武汉大学