一种水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置的制作方法

本发明属于水轮发电机设备技术领域，尤其涉及一种水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置。

背景技术：

目前，人员进出采用的是传统的安排专人在现场登记进出，该方式因人员的责任心问题，存在着登记不准确等问题，同时，人工费用也是一笔不小开支。气体监测，目前最接近的技术手段是在开工前，使用便携式氧气测量仪进行测量，该方式存在着只能测量当时的气体浓度，不能全工作时段测量，目前水位监测并无相关的技术装置。

水轮发电机组停机检修期间，水电站蜗壳、尾水洞等复杂封闭有限空间会有大量人员进出，内部工作环境复杂，对于此类空间人员是否完全离开的管理存在难点，目前针对人员进出的管理，只能采取人员现场看守监视的方式，人员看守存在因人员责任心差导致的管理不可靠、不准确等问题。

此类复杂封闭有限空间，在发电机组检修期存在大量焊接等工作，存在乙炔、氧气泄露等风险，如不能及时发现乙炔等有害气体泄漏，则可能危及内部工作人员生命安全。

水电站蜗壳，在检修期间，会关闭上游进水闸门，但由于闸门密封不可能做到完全做到封闭上游来水，存在着漏水现象，当漏水量大于蜗壳内放空阀的排水量时，将导致蜗壳内水位上升，如不能及时发现，将危及蜗壳内部工作人员的安全。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的人员进出统计管理，并无可靠的人员统计技术手段。

(2)现有的气体测量，并不能全工作时段进出测量，只能测量开工前的氧气浓度。

(3)现有的水位监测方法中，只能通过人员定期巡视检查的方式监测水位值，并无可靠的技术手段进行监测。

(4)现有技术中，没有根据所需监视的人员进出地点的数量、需监测的氧气乙炔浓度地点的数量、需监测的来水地点的数据，没有通过人员进出监视组件、氧气乙炔监测组件、水位监测组件的数量，造成不能对可能出现的多地点有害气体泄漏进行监控。

解决上述技术问题的难度：

(1)人员进出装置，需要符合蜗壳、尾水洞进出空间狭小，人、物混杂，进出物品较多的特定情况；

(2)气体监测，需要做到全工作时段监测，同时能够随工作地点的改变，能够灵活的进行测量点转移；

(3)水位检查，需要做到全工作时段监测，同时能够随工作地点的改变，能够灵活的进行测量点转移。

解决上述技术问题的意义：

(1)人员进出装置，能够极大的减少人工成本，同时能够避开人员的主观性，提供一种可靠的人员数量统计；

(2)气体监测，能够保证人员在全工作时段的氧气、乙炔浓度得到监测，保障工作人员生命安全。

(3)水位监测，能够保证人员在全工作时段的来水情况得到监测，保障工作人员生命安全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置。

本发明是这样实现的，一种水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置，所述水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置包括：由plc组成的信息处理单元；用于由plc的cpu处理后生成人员进出的相关信息、封闭空间的氧气乙炔浓度信息、来水量信息后，存储至plc内、发送报警信号至各组件、发出触发信号至人员进出抓拍摄像头触发摄像头拍照；

通过对射型光电开关及传感器实现的人员进出判断单元；

由开关触发摄像机及存储卡组成的人员进出抓拍摄像头；

由氧气传感器、乙炔传感器、声光报警灯及可收放电缆绞盘组成的氧气乙炔检测及报警单元；

由水位测量传感器、声光报警灯及可收放电缆绞盘组成的来水检测及报警单元。

进一步，由plc组成的信息处理单元包括plc、电源转换装置、触摸屏、蓄电池、开出继电器、声光报警灯、各种端子及连接线；

采集用于人员检查组件送来的开关量信号、氧气乙炔监测组件送来的模拟量信号、水位监测组件送来的模拟量信号，经由plc的cpu处理后生成人员进出的相关信息、封闭空间的氧气乙炔浓度信息、来水量信息后，存储至plc内、开出至各组件报警、开出至人员进出抓拍摄像头触发摄像头拍照；

进一步，人员进出判断单元包括：光电开关、称重传感器，通过光电开关的先后动作逻辑加上称重传感器的测量，检查人员的进入和离开；

人员进出抓拍摄像头包括：两套开关触发的抓拍摄像机及存储卡，当光电开关及称重传感器检测到人员进出或离开，由plc开出触发对应的进入或离开抓拍摄像机进行拍照，同时在plc内生成对应的进入或离开时间，用于后续筛选遗留人员用。

进一步，氧气乙炔监测组件，包括箱体以及设置在箱体内的可收放电缆绞盘、氧气传感器、乙炔传感器、声光报警灯，箱体携带至测量现场，通过电缆与由plc组成的信息处理单元相连，电缆放置在箱体内可收放的电缆绞盘上，根据放置地点调整电缆长度；

氧气乙炔传感器由plc组成的信息处理单元内部电源通过电缆供电，声光报警灯也通过电缆与由plc组成的信息处理单元中的do开出继电器组成回路。

进一步，来水检测及报警单元包括来水检测及报警箱体、可收放电缆、水位测量传感器、声光报警灯组成；来水检测及报警箱体携带至测量现场，通过电缆与由plc组成的信息处理单元相连，电缆放置在箱体内可收放的电缆绞盘上，可根据放置地点调整电缆长度；

水位传感器由由plc组成的信息处理单元内部电源通过电缆供电，声光报警灯也通过电缆与由plc组成的信息处理单元中的do开出继电器组成回路。

进一步，人员进出判断单元、氧气乙炔检测及报警单元、来水检测及报警单元根据至少为一个。

本发明的另一目的在于提供一种水电机组有限空间人员进出及环境监视方法包括：

1)通过配置上下两层共计4组成组的光电探头，人员进出时，阻挡光电探头信号，plc计算4组成组的光电探头的信号通断逻辑，判定人员进出；依据进出人员计算，计算蜗壳、尾水洞封闭空间的遗留人数；同时，当判定有人员进出时，发出触发信号给抓拍摄像头，抓拍进出人像并同时记录时间。

2)氧气乙炔监测箱体内安装氧气、乙炔传感器，同时也安装声光报警灯，通过电缆将测量的氧气、乙炔浓度的电流信号送至门口的监测装置，plc将电流信号转换为浓度值，依据设定的报警值监测，当达到报警值，发送报警信号至氧气乙炔监测箱内的声光报警灯报警。

3)水位监测箱体内安装水位传感器，同时也安装声光报警灯，通过电缆将测量的水位电流信号送至门口的监测装置，plc将电流信号转换为浓度值，依据设定的报警值监测，当达到报警值，发送报警信号至水位监测箱内的声光报警灯报警。

进一步，所述水电机组有限空间人员进出及环境监视方法进一步包括：

光电传感器检测到人员通过，与称重传感器检查到人员重量后的开关量开出后，送至plc，plc通过对两个条件进行逻辑与的关系判断后，计算人员进入或离开，同时计算出当前遗留人员数量，同时将所有的进入人数、离开人数、当前遗留人数送至触摸屏进行显示；

水位传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至来水检测及报警单元中的声光报警灯报警，同时将水位数据送至触摸屏进行显示；

氧气、乙炔传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至氧气乙炔监测及报警组件中的声光报警灯报警，同时将氧气含量、乙炔含量数据送至触摸屏进行显示。

本发明的另一目的在于提供一种搭载所述水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置的水电机组气体泄漏检测流水线。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明目的是对蜗壳、尾水洞内人员工作的安全管理提出一种技术解决手段，为此设计出一套安全监视装置；能够实时地对蜗壳、尾水洞等复杂封闭有限空间的当前滞留人数进行监视，能够在当日设定的工作结束时间检测是否有人员遗留，如有遗留人员则报警，同时可配合抓拍摄像机抓拍的图像筛选是谁遗留在内；能够对蜗壳内、尾水洞内的气体浓度进行全天24小时监测，当氧气、乙炔气体浓度超过安全限值，则报警，提示内部工作人员离开及告知外部人员；能够对蜗壳内的来水情况进行全天24小时监测，当出现来水较大、水位上升时则报警，提示内部工作人员离开及向外界人员告警。本发明采用一套由plc组成的核心数据处理系统加可扩展的监视组件，可以根据所需监视的人员进出地点的数量、需监测的氧气乙炔浓度地点的数量、需监测的来水地点的数据，增加相应的人员进出监视组件、氧气乙炔监测组件、水位监测组件的数量，来应对可能出现的多地点监控的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置示意图。

图中：1、由plc组成的信息处理单元；2、人员进出判断单元；3、人员进出抓拍摄像头；4、氧气乙炔检测及报警单元；5、来水监测及报警组件。

图2是本发明实施例提供的水电机组有限空间人员进出及环境监视数据处理流程图。

图3是本发明实施例提供的水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置的由plc组成的信息处理单元示意图。

图4是本发明实施例提供的人员进出判断单元图。

图5是本发明实施例提供的氧气乙炔监测组件图。

图6是本发明实施例提供的水位监测组件图。

图7是本发明实施例提供的测点测试界面一。

图8是本发明实施例提供的测点测试界面二。

图9是本发明实施例提供的测点测试界面三。

图10是本发明实施例提供的测点测试界面四。

图11是本发明实施例提供的功能测试界面一。

图12是本发明实施例提供的功能测试界面二。

图13是本发明实施例提供的功能测试界面三。

图14是本发明实施例提供的功能测试界面四。

图15是本发明实施例提供的功能测试界面五。

图16是本发明实施例提供的功能测试界面六。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，没有根据所需监视的人员进出地点的数量、需监测的氧气乙炔浓度地点的数量、需监测的来水地点的数据，没有通过人员进出监视组件、氧气乙炔监测组件、水位监测组件的数量，造成不能对可能出现的多地点有害气体泄漏进行监控。

为解决上述问题，下面结合具体方案对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的水电机组有限空间人员进出及环境监视的安全装置包括：由plc组成的信息处理单元1、人员进出判断单元2、人员进出抓拍3、氧气乙炔检测及报警单元4、来水检测及报警单元5五部分组成。

所述的由plc组成的信息处理单元1由一套由交直流电源转换模块、蓄电池、plc、继电器、指示灯、触摸屏、及电气端子和导线组成，plc通过电路与电源模块、蓄电池、继电器、指示灯、触摸屏、光电开关、气体浓度传感器、水位测量传感器相连；蓄电池为当装置外部供电中断时，提供临时供电用。系统结构如附图2所示；所述的plc采用施耐德m340系列bmxp341000cpu、bmxcps2000电源模块、bmxnoe0100网络模块、bmxddi1602离散量输入模块、bmxdra1605离散量输出模块、bmxami0410模拟量输入模块及外围电路组成；用于采集光电开关、氧气及乙炔浓度传感器、水位传感器输入的信号，计算出进出人数、遗留人数、氧气及乙炔浓度、水位等数据，并依据预先设定的人员报警定值、气体浓度报警定值、水位报警定值等开出报警。所述的电源模块，用于转换外部市电输入为plc及外围报警电路所需的直流24v电压。所述的触摸屏，用于显示蜗壳、尾水洞等此类封闭有限空间进入人数、离开人数、滞留人数、氧气浓度、乙炔浓度、蜗壳水位、进出人员时间、每日进出人次统计。所述的蓄电池，用于当外部市电断电后，给plc系统、人员进出判断单元、水位监测报警组件、氧气乙炔检测及报警单元短时供电用。

所述的人员进出判断单元2柜体、光电开关、称重传感器组成，如附图4所示，分为上下两个平面，每个平面分别由两组光电收发传感器组成。单个进出判断平面判断人员进出的技术方案为：当人员通过时，如果第1、2组光电开关的光信号逻辑为：第1组光中断→第2组光中断→第1组光接通→第2组光接通：则判定有人员进入；如果光信号逻辑为：第2组光中断→第1组光中断→第2组光接通→第1组光接通：则判定有人员离开；除开上述两种情况，均为无效信号。上下两个判断平面互相独立，但在程序判断中采用逻辑与的关系。即当上下两个平面均同时检测到有人进入时，才判定有人进入；当上下两个平面均同时检测到有人离开时，才判定有人离开。同时，在底部采用一个称重传感器，当有人员经过踩踏上去后，称重传感器动作，在plc中与前述的光电开关判断逻辑取与的关系，共同判定人员的进出。

所述的人员进出抓拍摄像头3，采用了两套进出抓拍摄像头和存储卡及安装组件组成；当plc判定有人进入或离开时，开出一个开关量至对应的摄像头，触发摄像头对进出人员进行拍照并存储至存储卡中。采用摄像头的目的是当有人员进入(或离开)时，进行图像采集，当出现有人员遗留需要核查具体是谁遗留在空间内时，可调取进出时间及相应的图像，进行筛选，判断是谁遗留在空间内。当逻辑判断出有人进入时，由plc组成的信息处理单元1开出一个开关量信号去触发进入抓拍摄像头，进入抓拍摄像头对进入人员进行抓拍，同时在由plc组成的信息处理单元1中生成并保存一个进入时间；当逻辑判断出有人离开时，由plc组成的信息处理单元1开出一个开关量信号去触发离开抓拍摄像头，离开抓拍摄像头对进入人员进行抓拍，同时在由plc组成的信息处理单元1中生成并保存一个离开时间；以供后续人员未全部离开时进行人员核查时用。

所述的氧气及乙炔监测及报警组件4由箱体、可收放电缆、氧气乙炔传感器、声光报警灯组成；如图5所示。箱体可携带至测量现场，通过电缆与由plc组成的信息处理单元相连，电缆放置在箱体内可收放的电缆绞盘上，可根据放置地点调整电缆长度。氧气乙炔传感器由由plc组成的信息处理单元内部电源通过电缆供电，声光报警灯也通过电缆与由plc组成的信息处理单元中的do开出继电器组成回路。

所述的来水检测及报警单元5由箱体、可收放电缆、水位测量传感器、声光报警灯组成；如图6所示。箱体可携带至测量现场，通过电缆与由plc组成的信息处理单元相连，电缆放置在箱体内可收放的电缆绞盘上，可根据放置地点调整电缆长度。水位传感器由由plc组成的信息处理单元内部电源通过电缆供电，声光报警灯也通过电缆与由plc组成的信息处理单元中的do开出继电器组成回路。

在本发明实施例中，光电传感器检测到人员通过，与称重传感器检查到人员重量后的开关量开出后，送至plc，plc通过对两个条件进行逻辑与的关系判断后，计算人员进入(离开)，同时计算出当前遗留人员数量，同时将所有的进入人数、离开人数、当前遗留人数送至触摸屏进行显示。水位传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至来水检测及报警单元中的声光报警灯报警，同时将水位数据送至触摸屏进行显示。氧气、乙炔传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至氧气乙炔监测及报警组件中的声光报警灯报警，同时将氧气含量、乙炔含量数据送至触摸屏进行显示。

在本发明实施例中，本装置采用plc系统，可扩展性极强，可根据现场需要进行人员进出检查地点的数量、水位监测地点的数量、氧气乙炔监测地点的数量，来相应增加人员进出判断单元2、人员进出抓拍摄像头3、氧气乙炔检测及报警单元4、来水检测及报警单元5的数量。同时本装置中的来水检测及报警单元、氧气乙炔检测及报警单元，可根据现场水位最低点、封闭空间内的焊接地点而进行位置调整。

本发明实施例提供一种水电机组有限空间人员进出及环境监视方法包括：

实时监测蜗壳、尾水洞封闭空间的进出入数遗留人数，抓拍进出人员的图像及生成进出时间。

监测蜗壳、尾水洞内氧气乙炔浓度并报警。

监测蜗壳当前水位情况并报警。

具体包括：

光电传感器检测到人员通过，与称重传感器检查到人员重量后的开关量开出后，送至plc，plc通过对两个条件进行逻辑与的关系判断后，计算人员进入或离开，同时计算出当前遗留人员数量，同时将所有的进入人数、离开人数、当前遗留人数送至触摸屏进行显示。

水位传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至来水检测及报警单元中的声光报警灯报警，同时将水位数据送至触摸屏进行显示。

氧气、乙炔传感器测量得到的现场水位送至plc，plc计算后与预先设定的定值进行对比，超过定值则开出至氧气乙炔监测及报警组件中的声光报警灯报警，同时将氧气含量、乙炔含量数据送至触摸屏进行显示。

下面结合具体测试实验对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的测点测试记录见下表1，功能测试记录见表2：

表1：项目测点测试记录表

本发明实施例提供的测点测试界面如图7-图10；功能测试界面如图11-图16。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。