一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制系统及方法与流程

本发明涉及电动风阀控制技术领域，特别涉及一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制系统及方法。

背景技术：

为提高城市轨道交通地下车站空气质量及确保轨道交通系统发生火灾时的防排烟功能，轨道交通车站通风空调系统与隧道通风系统中设置了数量众多的风机与风阀，以便从地面向地下输送足够的新鲜空气，并排出地下的废气及火灾时的烟气，保证城市轨道交通的正常安全运行，轨道交通的通风空调系统直接影响人民的舒适性与安全。

目前，城市轨道交通电动风阀的控制需通过大量的电缆线连接才能实现，电缆接线工程量大，难度大，相关信息的采集与传送有待提高，不便于运营维护；且现有电动风阀控制箱内元器件多，使得风阀控制箱的体积大，占用的空间大，增加了车站土建规模。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明提供一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制系统及方法，能节省风阀配电回路的数量和电缆数量，且电动风阀控制箱内元件少、接线简单，能减少车站土建规模，便于信息的采集与传送，便于实现风阀的智能运营维护。

本发明提供一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制系统，包括线路中央级监控系统、站级控制器、上位监控系统控制器、智能电动风阀控制箱、智能电动风机控制箱、网络通信总线；所述智能电动风阀控制箱内设有智能电动风阀控制器，所述智能电动风阀控制器电性连接有若干中间继电器，所述中间继电器电性连接有风阀执行器，所述风阀执行器连接有电动风阀，所述智能电动风阀控制器还通信连接有显示器。

作为优选，所述智能电动风阀控制箱设有单相交流供电回路，所述单相交流供电回路上设置有回路保护装置。

作为优选，所述回路保护装置为熔断器。

作为优选，所述中间继电器与所述风阀执行器的数量比为2:1。

作为优选，所述智能电动风阀控制器设有智能处理器，所述智能处理器为微处理器，所述显示器采用触摸显示控制屏。

作为优选，所述微处理器通过采集系统电源电压、风阀负荷电流，完成有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量等计算，实现能源管理和电能质量管理。

作为优选，所述触摸显示屏显示有关电量变化曲线，显示风阀的运行规律及故障特征与统计。

作为优选，所述上位监控系统控制器通信连接有站级控制器，所述站级控制器通信连接有线路中央级监控系统，所述上位监控系统控制器还通信连接所述智能电动风阀控制箱及所述智能电动风机控制箱。

作为优选，所述智能电动风阀控制箱与所述智能电动风机控制箱间可实现电气联锁，所述电气联锁通过通信连接、软件实施。

一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制方法，应用于权利要求1-9任一项所述的智能电动风阀控制系统中，包括以下步骤：

S1、通过智能电动风阀控制器采集电动风阀开到位或关到位的位置信号，并输出开阀与关阀指令，驱动对应的中间继电器执行开阀与关阀指令；

S2、通过智能电动风阀控制器采集系统电源电压信号、风阀负荷电流信号，并计算风阀回路的数据，包括有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量；

S3、智能电动风阀控制器根据是否接收到风阀开到位、关到位的位置信号，智能判断电动风阀是否出现故障；如果风阀出现故障，智能电动风阀控制器输出风阀报警信号至上位监控系统控制器，并由智能电动风阀控制器通过中间继电器切断风阀执行器的操作电源；

S4、上位监控系统控制器接收线路中央级监控系统通过站级控制器下发的各种模式指令，并分解模式指令，驱动对应的智能电动风阀控制箱执行相应开阀、关阀指令，上位监控系统控制器接收下位智能电动风阀控制箱、智能电动风机控制箱上传的相关信号，实现信号联锁及控制指令的传送，实现人机界面功能；

S5、智能电动风阀控制器自动统计风阀开启和关闭的动作次数，当风阀的动作次数达到一定数值时，自动提醒运营人员需要对该风阀进行检修；

S6、触摸显示控制屏就地发出开启或关闭风阀的控制指令，显示风阀运行状态及风阀故障信号，上位监控系统控制器及触摸显示控制屏显示电动风阀的运行状态及故障信号，包括电动风阀编号，电动风阀开到位、电动风阀关到位、电动风阀故障状态。

采用上述优选方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、一个智能风阀控制箱内设置一台智能风阀控制器，一台智能风阀控制器可控制多个电动风阀，减少控制电源回路，节省了配电回路的数量和电缆数量。

2、智能电动风阀控制箱内元器件减少、接线变得简单，节约了成本且控制可靠性高；并且智能电动风阀控制箱的体积变小，适于挂墙安装，基本不占用设备房面积，减少了车站土建规模。

3、智能电动风阀控制箱设置在电动风阀现场，电动风阀的控制电缆短。

4、智能电动风阀控制箱、智能电动风机控制箱通过通信线相互连接，连线简单，风机、电动风阀的联锁通过通信实现，取消了风机、电动风阀间的联锁控制电缆，大大减少了电缆敷设安装的工程量。

5、智能电动风阀控制器与风阀执行器通过中间继电器的接点联系，相对于传统的集中式配电及控制，本发明中的智能电动风阀控制箱采用分散布置，电缆数量减少、可靠性高，智能电动风阀控制箱及智能电动风机控制箱设置有触摸显示控制屏，便于对风阀与风机的实时监控及运营维护。

6、智能电动风阀控制器采集系统电源电压、风阀负荷电流，完成有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量等计算，实现能源管理和电能质量管理。

7、触摸显示控制屏显示有关电量变化曲线，智能显示风阀的运行数据及故障统计。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1：智能电动风阀控制系统通信连接示意图；

图2：智能电动风阀控制箱电气连接示意图；

图3：智能电动风阀控制原理示意图一；

图4：智能电动风阀控制原理示意图二；

图5：电动风阀执行器TKJ接线示意图；

图6：智能电动风阀控制流程图；

其中：1、智能电动风阀控制器，2、中间继电器，3、风阀执行器(TKJ)，

4、触摸显示控制屏，5、智能电动风阀控制箱，6、智能电动风机控制箱，

7、上位监控系统控制器，8、供电回路保护器，9、通信总线，10、站级控制器，

11、线路中央级监控系统，12、分流器，13、开关阀电动机，14、风阀行程开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制系统，包括线路中央级监控系统11、站级控制器10、上位监控系统控制器7、智能电动风机控制箱6、网络通信总线9，还包括智能电动风阀控制箱5。

所述智能电动风阀控制箱5内设有智能电动风阀控制器1，所述智能电动风阀控制器1电性连接有若干中间继电器2，所述中间继电器2电性连接有风阀执行器(TKJ)3，所述风阀执行器(TKJ)3连接有电动风阀，所述智能电动风阀控制器1还通信连接有显示器，所述显示器采用触摸显示控制屏4。

所述智能电动风阀控制箱5与所述智能电动风机控制箱6间通过通信连接可实现电气联锁，所述上位监控系统控制器7通过通信连接站级控制器10连接到线路中央级监控系统11，所述上位监控系统控制器7还通信连接所述智能电动风阀控制箱5及所述智能电动风机控制箱6。

所述智能电动风阀控制箱5、智能电动风机控制箱6通过通信总线9与上位监控系统控制器7连接。

所述通信总线9优选设置3条通信支线，包括有通信支线m1、通信支线m2和通信支线m3；当风机与风阀有电气联锁的要求时，其对应的智能型电动风阀控制箱5、智能电动风机控制箱6连接到所述通信支线m1上；当风机与风阀无电气联锁需求时，其对应的智能电动风机控制箱6连接到所述通信支线m2上，其对应的智能电动风阀控制箱5连接到所述通信总线m3上。

所述上位监控系统控制器7能接收线路中央级监控系统11通过站级控制器10下发的各种模式指令，并能分解模式指令，驱动对应的智能电动风阀控制箱5、智能电动风机控制箱6等执行相应指令；所述上位监控系统控制器7还能接收下位智能电动风阀控制箱5、智能电动风机控制箱6等上传的相关信号，实现信号及控制指令的传送，实现人机界面功能。

如图2所示的智能电动风阀控制箱5包括智能电动风阀控制器1、中间继电器2、触摸显示控制屏4，所述中间继电器2通过导线外部连接所述风阀执行器(TKJ)3。

所述智能电动风阀控制器1设有智能处理器，所述智能处理器采用微处理器，所述微处理器具有数字量输入输出DI/DO、模拟量输入输出AI/AO、通信、逻辑运算、存储等功能。

所述智能电动风阀控制器1能接收上位监控系统控制器7下达的开阀、关阀指令，接收到开阀、关阀指令后，预定延时后根据是否接收到风阀开到位或关到位的信号，自动判断风阀是否故障，发出风阀故障信号，这个过程中的延时时间可根据实际需要进行调节。

对于与风机(风阀)有联锁控制的电动风阀(风机)，通过通信支线m1能接收到对应风机(风阀)控制器发送的风机(风阀)运行状态信息，自动实现与风机(风阀)的电气联锁，以实现风阀没有开到位时，风机不能启动及联锁的风机没有停机时，联锁的风阀不能关闭的电气联锁功能。通信总线9中的通信支线m1连接有电气联锁的智能电动风阀控制箱5及智能电动风机控制箱6，智能电动风阀控制箱5与智能电动风机控制箱6通过通信支线m1传送风机与风阀的电气联锁信号。

所述智能电动风阀控制器1电性连接有若干中间继电器2，所述中间继电器2电性连接有风阀执行器(TKJ)3，所述风阀执行器(TKJ)3连接有电动风阀；所述智能电动风阀控制器1通过所述中间继电器2驱动风阀执行器(TKJ)3直接控制对应电动风阀的开启与关闭。

所述触摸显示控制屏4能就地发出开启或关闭风阀的控制指令，能显示风阀运行状态及风阀故障信号。

所述智能电动风阀控制器1通过软件互锁确保不会同时发出开阀与关阀指令。

如图3所示的智能电动风阀控制原理示意图一，包括智能电动风阀控制器1，电气连接有中间继电器2，通过风阀控制器1的模拟量输入模块的AIU口采集系统电源电压信号，模拟量输入模块的AIR口采集风阀负荷电流信号，经智能电动风阀控制器1计算风阀回路的有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量等数据，实现对风阀的能源管理和电能质量管理；通过风阀控制器1的数字量DI输入口的IN11～INn2接收风阀开到位、关到位信号；通过风阀控制器1的数字量DO输出口的OUT11～OUTn2输出开阀与关阀指令，驱动对应的中间继电器KA11、KA12～KAn1、KAn2执行开阀与关阀指令。

如图4所示的智能电动风阀控制原理示意图二，包括智能电动风阀控制器1、中间继电器2、风阀执行器(TKJ)3、供电回路保护器8、分流器12。

所述智能电动风阀控制箱5设有单相交流AC220V供电回路，所述单相交流供电回路上设置有回路保护装置8，所述回路保护装置为熔断器，所述中间继电器2与所述风阀执行器(TKJ)3的数量比为2:1；所述智能电动风阀控制箱5与风阀执行器(TKJ)3通过控制电缆连接；所述智能电动风阀控制器1具有通用、开放的通信口；一个智能电动风阀控制箱5可控制n个电动风阀，n按照工程实际需要确定，一般为5至10个。

如图5所示的电动风阀执行器(TKJ)接线示意图，包括开关阀电动机13、风阀行程开关14。所述开关阀电动机13接收到开阀继电器KAn1励磁动作后，开阀继电器KAn1的常开触点KAn1闭合，开关阀电动机13的①②线圈励磁动作，驱动风阀开；所述开关阀电动机13接收到关阀继电器KAn2励磁动作后，关阀继电器KAn2的常开触点KAn2闭合，开关阀电动机13的②③线圈励磁动作，驱动风阀关；所述风阀行程开关14在风阀开到位或风阀关到位后，发出风阀开到位或风阀关到位信号，该信号经电缆连接到所述智能电动风阀控制器1的数字量DI输入口的IN11～INn2。

如图6所示的智能电动风阀控制流程图，风阀控制器1采集风阀的位置信号及系统电压、风阀负荷电流信号，计算风阀回路的有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量等数据及存储相关信息。

所述智能电动风阀控制器1接收到电动风阀开启或关闭的指令后，通过控制中间继电器2开启或关闭电动风阀；同时，智能电动风阀控制器1接收电动风阀开到位、关到位的位置信号，定时器计数经给定延时根据是否收到风阀开到位、关到位的位置信号，智能判断电动风阀是否出现故障；如果风阀出现故障，智能电动风阀控制器1输出风阀报警信号至上位监控系统控制器7，并由智能电动风阀控制器1通过中间继电器2切断风阀执行器(TKJ)3操作电源，确保风阀执行器3处于短时带电的安全工作方式。

所述智能电动风阀控制器1接收到电动风阀开到位或关到位的信号后，立即发出指令，通过中间继电器2切断风阀执行器(TKJ)3操作电源，确保风阀执行器3处于短时带电的安全工作方式。

所述智能电动风阀控制器1自动统计风阀的动作次数，当风阀的动作次数达到一定数值时，自动提醒运营人员需要对该风阀进行检修；上位监控系统控制器7及触摸显示控制屏4可显示电动风阀的运行状态及故障信号，包括电动风阀编号，电动风阀开到位、电动风阀关到位、电动风阀故障状态等，便于运营人员巡视与检修。

基于上述智能型电动风阀控制系统，本发明同时提供了一种应用于城市轨道交通的智能电动风阀控制方法，包括以下步骤：

S1、通过智能电动风阀控制器1数字量DI输入口的IN11～INn2采集电动风阀开到位或关到位的位置信号，通过智能电动风阀控制器1的数字量DO输出口的OUT11～OUTn2输出开阀与关阀指令，驱动对应的中间继电器KA11、KA12～KAn1、KAn2执行开阀与关阀指令。

S2、通过智能电动风阀控制器1的模拟量输入模块的AIU口采集系统电源电压信号，模拟量输入模块的AIR口采集风阀负荷电流信号，经智能电动风阀控制器1计算风阀回路的有功功率、无功功率、功率因素、有功电度、无功电度、谐波含量等数据，实现对风阀的能源管理和电能质量管理；

S3、智能电动风阀控制器1接收到电动风阀开启或关闭的指令后，控制中间继电器2开启或关闭电动风阀；同时，智能电动风阀控制器1接收电动风阀开到位、关到位的位置信号，定时器计数经给定延时根据是否收到风阀开到位、关到位的位置信号，智能判断电动风阀是否出现故障；如果风阀出现故障，智能电动风阀控制器1输出风阀报警信号至上位监控系统控制器7，并由智能电动风阀控制器1通过中间继电器2切断风阀执行器(TKJ)3操作电源，确保风阀执行器3处于短时带电的安全工作方式。

S4、开关阀电动机13接收到开阀的中间继电器KAn1励磁动作后，开阀继电器KAn1的常开触点KAn1闭合，开关阀电动机13的①②线圈励磁动作，驱动风阀开；开关阀电动机13接收到关阀继电器KAn2励磁动作后，关阀继电器KAn2的常开触点KAn2闭合，开关阀电动机13的②③线圈励磁动作，驱动风阀关；风阀行程开关14在风阀开到位或风阀关到位后，发出风阀开到位或风阀关到位信号。

S5、上位监控系统控制器7接收线路中央级监控系统11通过站级控制器10下发的各种模式指令，并分解模式指令，驱动对应的智能电动风阀控制箱5执行相应开阀、关阀指令。

S6、触摸显示控制屏4可就地发出开启或关闭风阀的控制指令，显示风阀运行状态及风阀故障信号。

S7、上位监控系统控制器7接收下位智能电动风阀控制箱5、智能电动风机控制箱6等上传的相关信号，实现信号及联锁、控制指令的传送，实现人机界面功能。

S8、智能电动风阀控制器1自动统计风阀的动作次数，当风阀的动作次数达到一定数值时，自动提醒运营人员需要对该风阀进行检修；上位监控系统控制器7及触摸显示控制屏4显示电动风阀的运行状态及故障信号，包括电动风阀编号，电动风阀开到位、电动风阀关到位、电动风阀故障状态等，便于运营人员巡视与检修。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。