專利名稱：生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)的制作方法
生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及一種生命線工程(石油、煤氣、水、電等)管線閥門地震 安全自動(dòng)控制裝置，特別是一種可感知地震的智能無線閥門控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，生命線工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與 安全運(yùn)行日益受到政府和社會(huì)的廣泛重視,，生命線工程通常包括供電、供 水、供氣系統(tǒng)和液體燃料供應(yīng)系統(tǒng)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力源和社會(huì)穩(wěn)定的生 命線，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著舉足輕重的作用。但這些系統(tǒng)對(duì)地震作用有極 大的易損性，歷史震災(zāi)調(diào)查表明，能源供應(yīng)系統(tǒng)的震害不僅表現(xiàn)在其自身 破壞造成實(shí)物損失和停業(yè)損失，還會(huì)給依靠其產(chǎn)品(電、氣、油料)進(jìn)行 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的相關(guān)行業(yè)帶來關(guān)聯(lián)損失。更為嚴(yán)重的是有時(shí)會(huì)引起或加重 次生災(zāi)害(火災(zāi)及其蔓延、毒氣泄露、爆炸等)，同時(shí)給震時(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)救 災(zāi)和震后恢復(fù)工作造成極大障礙。
目前，公知的管線用電磁閥門是生命線傳輸管線自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用 的執(zhí)行元件，其工作原理是以電磁力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械力，并利用管線中傳輸介 質(zhì)壓力差來實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉，以實(shí)行對(duì)管線系統(tǒng)中介質(zhì)的自動(dòng)控制。但是， 在地震來臨時(shí)，由于閥門自身沒有感知地震的能力，而且操作人員通常也 沒有充分的反應(yīng)時(shí)間去關(guān)閉多個(gè)閥門。從而，當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)管線破裂導(dǎo)致 其傳輸介質(zhì)泄漏，形成次生災(zāi)害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)中存在的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊 湊、設(shè)計(jì)合理、功能完備的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)， 以避免由于地震所造成的生命線工程破壞及相應(yīng)破壞而引發(fā)的次生災(zāi)害。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè) 的地震信號(hào)和參數(shù)通過無線傳輸方式發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制信 號(hào)通過無線傳輸方式發(fā)送到指定的閥門受控節(jié)點(diǎn)，閥門受控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制 信號(hào)的指令控制該節(jié)點(diǎn)管線關(guān)閉或開啟閥門機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)地震安 全自動(dòng)控制，所述地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器al、信號(hào)調(diào)整電 路a2、數(shù)據(jù)釆集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5 組成，將信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4
和無線發(fā)射單元a5集成一體為簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀，所述監(jiān)控中心由無線接收單 元bl、監(jiān)控主機(jī)b2和無線發(fā)射單元b3組成，所述受控節(jié)點(diǎn)由無線接收單 元cl、控制電路c2、繼電器組c3和可控閥門c4組成，將無線接收單元 cl、控制電路c2和繼電器組c3集成一體為閥門控制儀。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理、功能完備、反應(yīng)迅速、控制方便，在地震來臨 時(shí)就可以以遙控的方式立即關(guān)閉無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的多個(gè)閥門，從而保 證人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。在注重生命線工程管線安全的今天，本系統(tǒng)具 有極大的推廣價(jià)值和廣泛的巿場(chǎng)前景。 附困說明
圖l是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖2是本發(fā)明監(jiān)控節(jié)點(diǎn)方框圖3是本發(fā)明監(jiān)控中心示意圖4是本發(fā)明受控節(jié)點(diǎn)方框圖5是本發(fā)明三分向地震加速度傳感器電路圖6是本發(fā)明簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀組成方框圖7是本發(fā)明無線通信模塊方框圖8是本發(fā)明受控節(jié)點(diǎn)閩門控制電路圖9是本發(fā)明閥門控制意圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
由圖l一圖9可知，本發(fā)明是地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的地震信號(hào)和參數(shù) 通過無線傳輸方式發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制信號(hào)通過無線傳輸方 式發(fā)送到指定的閥門受控節(jié)點(diǎn)，閥門受控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制信號(hào)的指令控制該 節(jié)點(diǎn)管線關(guān)閉或開啟閥門機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)地震安全自動(dòng)控制，所述地 震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器al、信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電 路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5組成，將信號(hào)調(diào)整 電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元 a5集成一休為簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀，所迷監(jiān)控中心由無線接收單元bl、監(jiān)控主機(jī) b2和無線發(fā)射單元b3組成，所述受控節(jié)點(diǎn)由無線接收單元cl、控制電路 c2、繼電器組c3和可控閥門c4組成，將無線接收單元cl、控制電路c2 和繼電器組c3集成一體為閥門控制儀。
監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)處三分向地震加速度傳感器al的地震波信號(hào)直接與信號(hào)調(diào) 整電路a2輸入端連接，經(jīng)過信號(hào)調(diào)整電路a2調(diào)整的地震波信號(hào)送入數(shù)據(jù) 采集a3的輸入端，觸發(fā)判斷分析a4通過總線與數(shù)據(jù)采集a3相連控制數(shù) 據(jù)釆集和讀取釆集數(shù)據(jù)，并且觸發(fā)判斷分析a4通過接口與其無線發(fā)射單 元連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震動(dòng)參數(shù)。
監(jiān)控中心的無線接收單元bl輸出端通過接口和監(jiān)控主機(jī)b2輸入端相 連，監(jiān)控主機(jī)b2輸出端通過接口與其無線發(fā)送單元b3連接將控制命令發(fā) 往受控節(jié)點(diǎn)。
受控節(jié)點(diǎn)處其無線接收單元cl通過接口與控制電路c2相連將監(jiān)控中
心發(fā)來的控制命令信號(hào)輸入，控制電路c2通過控制信號(hào)線與繼電器組c3
相連，繼電器組c3輸出端接至可控閥門c4控制端，控制電路根據(jù)接收到
的監(jiān)控中心的控制命令種類控制繼電器組的狀態(tài)，使可控閩門關(guān)閉或開啟 機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作。
三分向地震加速度傳感器采用三個(gè)集成加速度傳感器芯片組成X、 Y、 Z三個(gè)垂直正交測(cè)量方向，通過與信號(hào)調(diào)整電路的接口輸出加速度信號(hào)， 其中，電阻R11的一端連接到加速度傳感器芯片的A0UT引腳相連，另一 端與電阻R12的一端共同連接到芯片的VIN引腳，電阻R12的另一端連接 到芯片IC1的UC0UT引腳，通過電阻R11和電阻R12的比值來調(diào)整芯片的 最大電壓輸出范圍，電阻R13的一端連接到芯片IC1的VIN引腳，另一端 與可變電阻R14的中間引腳相連，通過電阻R13和可變電阻R14來調(diào)整加 速度傳感器的零輸出電壓值，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的加速度振動(dòng)信號(hào)通過芯片IC1的 UCOUT輸出引腳與接口 l連接輸入到簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀的調(diào)整電路。
由信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4 和無線發(fā)射單元a5集成一體的簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀，其數(shù)據(jù)釆集A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn) 換精度為16位，32位中央處理器DSP芯片，大容量U盤存儲(chǔ)，其中，加 速度傳感器測(cè)得的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)處地面加速度震動(dòng)信號(hào)輸入到調(diào)整電路dl，經(jīng) 過調(diào)整電路dl進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和濾波后的信號(hào)連接到16位A/D轉(zhuǎn)換器 d2,16位A/D轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換接口 d3連接，轉(zhuǎn)換接口 d3通過數(shù)據(jù)總線連接
到dsp單片機(jī)d5，同時(shí)dsp單片機(jī)d5通過信號(hào)線與轉(zhuǎn)換接口 d3連接，控 制A/D轉(zhuǎn)換采樣，DSP單片機(jī)d5與時(shí)間系統(tǒng)d7連接記錄地震觸發(fā)事件的 時(shí)間，DSP單片機(jī)d5與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)d8連接記錄地震觸發(fā)事件數(shù)據(jù)，DSP單 片機(jī)d5與通信接口 d4連接實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)檢查，dsp單片機(jī)d5與無線發(fā)射 d9連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震觸發(fā)事件的地震動(dòng)參數(shù)。
無線模塊通過編碼識(shí)別方式，自組織網(wǎng)無線通信傳輸協(xié)議相互傳遞與 監(jiān)控中心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，無線通信模塊的接收和發(fā)送是通過串行rs232接口電 路與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)的，其中，單片機(jī)el的串行接收引腳RX與串行RS232 接口 e2的2腳連接，單片機(jī)el的串行發(fā)送引腳TX與串行RS232接口 e2 的3腳連接，串行RS232接口 el和串行RS232接口 e2的2腳和3腳分別 交叉連接，無線通信模塊e4的接收引腳RX與串行RS232接口 e3的2腳 連接，無線通信模塊e4的發(fā)送引腳TX與串行RS232接口 e3的3腳連接。
受控節(jié)點(diǎn)控制芯片采用pic單片機(jī)，控制閥門為二位式電磁閥門，由 繼電器組切換的正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，無線接
收模塊與pic單片機(jī)n連接等待監(jiān)控中心的控制命令，pic單片機(jī)n的
00引腳和經(jīng)過上拉電阻R22的正激勵(lì)源+v共同連接到繼電器f2的輸入端， pic單片機(jī)fl的Ol引腳和經(jīng)過上拉電阻R23的負(fù)激勵(lì)源-v共同連接到繼 電器f3的輸入端，繼電器f2和繼電器f3的輸出端共同連接到電磁閥門 的激勵(lì)控制端，通過繼電器f2和繼電器f3組成的繼電器組切換正負(fù)兩種 激勵(lì)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。
由

圖1 —圖2可知，本發(fā)明是生命線工程傳輸管線閥門智能地震安全 控制系統(tǒng)根據(jù)生命線工程傳輸管線的抗震能力分析結(jié)果，在主要站點(diǎn)或管 道斷面上布設(shè)簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀組成監(jiān)控節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)處地震動(dòng)信號(hào)進(jìn) 行實(shí)時(shí)拾取、分析和預(yù)警判斷，以判別該處在發(fā)生破壞性地震過程中的震 動(dòng)是否達(dá)到或超過設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，在滿足觸發(fā)條件情況下，將通過無線傳輸方 式立刻向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)出預(yù)警信號(hào)；監(jiān)控中心可基于地震預(yù)警信息和探 測(cè)到的異常信息，釆用高效的地震參數(shù)確定技術(shù)，搶在地震波到達(dá)前，采 取系統(tǒng)化的應(yīng)急控制向?qū)⑹艿降卣鹩绊懙倪h(yuǎn)程受控節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制指令，提
前采取應(yīng)急控制措施，使系統(tǒng)在地震作用下具有自動(dòng)控制的應(yīng)急能力，以 最大限度地減少地震造成的損失，防止災(zāi)情的擴(kuò)大并為應(yīng)急反應(yīng)贏得時(shí) 間。并在解除預(yù)警信息時(shí)，快速重新啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
由圖2可知系統(tǒng)包括多個(gè)采用相同機(jī)制的地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心 和多個(gè)采用相同機(jī)制的閥門受控節(jié)點(diǎn)。其中，地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的地震 信號(hào)和參數(shù)通過無線傳輸方式發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制信號(hào)通過 無線傳輸方式發(fā)送到指定的閥門受控節(jié)點(diǎn)，閥門受控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制信號(hào)的 指令控制該節(jié)點(diǎn)管線閥門機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作(關(guān)閉或開啟)以實(shí)現(xiàn)地震安全自 動(dòng)控制。所述地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器al、信號(hào)調(diào)整電路 a2、數(shù)據(jù)釆集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5 組成。將信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)釆集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元 a4和無線發(fā)射單元a5集成一體為簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀;所述監(jiān)控中心由無線接收 單元bl、監(jiān)控主機(jī)b2和無線發(fā)射單元b3組成;所述受控節(jié)點(diǎn)由無線接收 單元cl、控制電路c2、繼電器組c3和可控閥門c4組成。將無線接收單 元cl、控制電路c2和繼電器組c3集成一體為閥門控制儀。其中，地震動(dòng) 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器al、信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)釆集電路a3、 信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5組成。將信號(hào)調(diào)整電路a2、 數(shù)據(jù)釆集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5集成一 體為簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀。三分向地震加速度傳感器al的地震波信號(hào)直接與信號(hào) 調(diào)整電路a2輸入端連接，經(jīng)過信號(hào)調(diào)整電路a2調(diào)整的地震波信號(hào)送入數(shù) 據(jù)釆集a3的輸入端，觸發(fā)判斷分析a4通過總線與數(shù)據(jù)采集a3相連控制 數(shù)據(jù)采集和讀取釆集數(shù)據(jù)，并且觸發(fā)判斷分析a4通過接口與其無線發(fā)射 單元連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震動(dòng)參數(shù)。其中，三分量地震動(dòng)加速動(dòng)傳感器 為識(shí)別垂直、東西、南北三方向地表振動(dòng)的振動(dòng)傳感器，它將大地的振動(dòng) 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c振動(dòng)加速度成比例的模擬電信號(hào)。圖3中電阻Rll的一端連 接到加速度傳感器芯片的A0UT引腳相連，另一端與電阻R12的一端共同 連接到芯片的VIN引腳，電阻R12的另一端連接到芯片的UC0UT引腳，通 過電阻Rll和電阻R12的比值來調(diào)整芯片的最大電壓輸出范圍；電阻R13 的一端連接到芯片的VIN引腳，另一端與可變電阻R14的中間引腳相連，通 過電阻R13和可變電阻R14來調(diào)整加速度傳感器的零輸出電壓值。監(jiān)測(cè)節(jié)
點(diǎn)的加速度振動(dòng)信號(hào)通過UCOUT輸出引腳與接口 1連接輸入到簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀 的調(diào)整電路。其中，簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀的信號(hào)調(diào)整部分是對(duì)傳感器的模擬信號(hào)進(jìn) 行電平轉(zhuǎn)換和0-25Hz低通濾波，以獲最佳的地震波信號(hào)。簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀的 數(shù)據(jù)采集部分實(shí)現(xiàn)地震波信號(hào)的數(shù)字化過程，采集控制單片機(jī)采用32位 數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為16位。簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀的信 號(hào)處理與分析判斷單元是其核心部分，利用DSP單片機(jī)快速運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)， 根據(jù)釆集信號(hào)的采集參數(shù)和觸發(fā)機(jī)制分析確定地震動(dòng)的參數(shù)，及時(shí)向監(jiān)控 中心發(fā)出預(yù)警信息。其中，圖4中加速度傳感器測(cè)得的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)處地面加 速度震動(dòng)信號(hào)輸入到調(diào)整電路dl，經(jīng)過調(diào)整電路dl進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和濾波 后的信號(hào)連接到16位A/D轉(zhuǎn)換器d2， 16位A/D轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換接口 d3連接， 轉(zhuǎn)換接口 d3通過數(shù)據(jù)總線連接到DSP單片機(jī)d5,同時(shí)DSP單片機(jī)d5通過 信號(hào)線與轉(zhuǎn)換接口 d3連接，控制A/D轉(zhuǎn)換采樣，DSP單片機(jī)d5與時(shí)間系 統(tǒng)d7連接記錄地震觸發(fā)事件的時(shí)間，DSP單片機(jī)d5與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)d8連接記 錄地震觸發(fā)事件數(shù)據(jù)，DSP單片機(jī)d5與通信接口 d4連接實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)檢 查，DSP單片機(jī)d5與無線發(fā)射d9連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震觸發(fā)事件的地 震動(dòng)參數(shù)。
監(jiān)控中心由無線接收單元bl、監(jiān)控主機(jī)b2和無線發(fā)射單元b3組成。 其無線接收單元bl輸出端通過接口和監(jiān)控主機(jī)b2輸入端相連，監(jiān)控主機(jī) b2輸出端通過接口與其無線發(fā)送單元b3連接將控制命令發(fā)往受控節(jié)點(diǎn)。 其中，監(jiān)控中心是生命線工程傳輸管線工程中地震預(yù)警系統(tǒng)、震害快速評(píng) 估和地震應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，由監(jiān)制主機(jī)無線接收單元、監(jiān)控主機(jī) 和無線發(fā)射單元組成，它根據(jù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的地震參數(shù)信息和生命線工程 傳輸管線系統(tǒng)抗震能力，進(jìn)行綜合預(yù)警分析，評(píng)估可能的災(zāi)害程度和范圍， 以達(dá)到針對(duì)遠(yuǎn)程受控節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)快速應(yīng)急反應(yīng)的功能。受控節(jié)點(diǎn)由受控節(jié)點(diǎn) 由無線接收單元cl、控制電路c2、繼電器組c3和可控閥門c4組成。將 無線接收單元cl、控制電路c2和繼電器組c3集成一體為閩門控制儀?？?制電路根據(jù)接收到的監(jiān)控中心的控制命令種類控制繼電器組的狀態(tài)，使受 控閥門機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作(關(guān)閉或開啟)，主要由一個(gè)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的PIC單片 機(jī)完成控制，繼電器組完成對(duì)閥門正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)的切換，可控閥門為 二位式電磁閥門，通過正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)閥門的打開或關(guān)閉狀
態(tài)，并且在掉電后，閥門保持現(xiàn)有狀態(tài)。其中，圖6中無線接收模塊與PIC 單片機(jī)fi連接等待監(jiān)控中心的控制命令，Pic單片機(jī)n的oo引腳和經(jīng)過
上拉電阻R22的正激勵(lì)源+V共同連接到繼電器f2的輸入端，PIC單片機(jī) fl的01引腳和經(jīng)過上拉電阻R23的負(fù)激勵(lì)源-V共同連接到繼電器f3的 輸入端，繼電器f2和繼電器f3的輸出端共同連接到電磁閥門的激勵(lì)控制 端，通過繼電器f2和繼電器f3組成的繼電器組切換正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)來 實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。整個(gè)的生命線工程管線閥門地震安全自動(dòng)控 制系統(tǒng)的三個(gè)組成部分之間的數(shù)據(jù)、信息和命令都是通過無線傳輸方式進(jìn) 行的，無線通訊模塊可以是無線遙控模塊或無線數(shù)傳模塊這種自組網(wǎng)模 塊；也可以是利用公眾網(wǎng)的GSM/GPRS/CDMA手機(jī)模塊。并且所有無線通訊 模塊都工作在同一頻段內(nèi)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的信號(hào)傳輸和一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的控 制。其中，無線模塊通過編碼識(shí)別方式，自組織網(wǎng)無線通信傳輸協(xié)議相互 傳遞與監(jiān)控中心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。無線通信模塊的接收和發(fā)送是通過RS232接口 電路與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)的，其中，圖5中單片機(jī)el的串行接收引腳RX與 RS232接口 e2的2腳連接，單片機(jī)el的串行發(fā)送引腳TX與RS232接口 e2的3腳連接，RS232接口 el和RS232接口 e2的2腳和3腳分別交叉連 接，無線通信模塊e4的接收引腳RX與RS232接口 e3的2腳連接，無線 通信模塊e4的發(fā)送引腳TX與RS232接口 e3的3腳連接。
權(quán)利要求
1.一種生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)，包括多個(gè)采用相同機(jī)制的地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心和多個(gè)采用相同機(jī)制的閥門受控節(jié)點(diǎn)。其特征在于地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的地震信號(hào)和參數(shù)通過無線傳輸方式發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制信號(hào)通過無線傳輸方式發(fā)送到指定的閥門受控節(jié)點(diǎn)，閥門受控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制信號(hào)的指令控制該節(jié)點(diǎn)管線關(guān)閉或開啟閥門機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)地震安全自動(dòng)控制，所述地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器a1、信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5組成，將信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5集成一體為簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀，所述監(jiān)控中心由無線接收單元b1、監(jiān)控主機(jī)b2和無線發(fā)射單元b3組成，所述受控節(jié)點(diǎn)由無線接收單元c1、控制電路c2、繼電器組c3和可控閥門c4組成，將無線接收單元c1、控制電路c2和繼電器組c3集成一體為閥門控制儀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)，其 特征在于所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)處三分向地震加速度傳感器al的地震波信號(hào)直 接與信號(hào)調(diào)整電路a2輸入端連接，經(jīng)過信號(hào)調(diào)整電路a2調(diào)整的地震波信 號(hào)送入數(shù)據(jù)釆集a3的輸入端，觸發(fā)判斷分析a4通過總線與數(shù)據(jù)釆集a3 相連控制數(shù)據(jù)采集和讀取采集數(shù)據(jù)，并且觸發(fā)判斷分析a4通過接口與其 無線發(fā)射單元連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震動(dòng)參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)，其 特征在于所述監(jiān)控中心的無線接收單元bl輸出端通過接口和監(jiān)控主機(jī) b2輸入端相連，監(jiān)控主機(jī)b2輸出端通過接口與其無線發(fā)送單元b3連接 將控制命令發(fā)往受控節(jié)點(diǎn)。 '
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)，其 特征在于所述受控節(jié)點(diǎn)處其無線接收單元cl通過接口與控制電路c2相 連將監(jiān)控中心發(fā)來的控制命令信號(hào)輸入，控制電路c2通過控制信號(hào)線與 繼電器組c3相連，繼電器組c3輸出端接至可控閥門c4控制端，控制電路根據(jù)接收到的監(jiān)控中心的控制命令種類控制繼電器組的狀態(tài)，使可控閥門關(guān)閉或開啟機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系 統(tǒng)，其特征在于所述三分向地震加速度傳感器釆用三個(gè)集成加速度傳感 器芯片組成X、 Y、 Z三個(gè)垂直正交測(cè)量方向，通過與信號(hào)調(diào)整電路的接口 輸出加速度信號(hào)，其中，電阻Rll的一端連接到加速度傳感器芯片的A0UT 引腳相連，另一端與電阻R12的一端共同連接到芯片的VIN引腳，電阻R12 的另一端連接到芯片IC1的UC0UT引腳，通過電阻R11和電阻R12的比值 來調(diào)整芯片的最大電壓輸出范圍，電阻R13的一端連接到芯片IC1的VIN 引腳，另一端與可變電阻R14的中間引腳相連，通過電阻R13和可變電阻 R14來調(diào)整加速度傳感器的零輸出電壓值，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的加速度振動(dòng)信號(hào)通 過芯片IC1的UC0UT輸出引腳與接口 l連接輸入到簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀的調(diào)整電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系 統(tǒng)，其特征在于由信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分 析判斷單元a4和無線發(fā)射單元a5集成一體的簡(jiǎn)易強(qiáng)震儀，其數(shù)據(jù)采集A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度為16位，32位中央處理器DSP芯片，大容量U盤存儲(chǔ)， 其中，加速度傳感器測(cè)得的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)處地面加速度震動(dòng)信號(hào)輸入到調(diào)整電 路dl,經(jīng)過調(diào)整電路dl進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和濾波后的信號(hào)連接到16位A/D 轉(zhuǎn)換器d2，16位A/D轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換接口 d3連接，轉(zhuǎn)換接口 d3通過數(shù)據(jù)總 線連接到DSP單片機(jī)d5，同時(shí)DSP單片機(jī)d5通過信號(hào)線與轉(zhuǎn)換接口 d3 連接，控制A/D轉(zhuǎn)換釆樣，DSP單片機(jī)d5與時(shí)間系統(tǒng)d7連接記錄地震觸 發(fā)事件的時(shí)間，DSP單片機(jī)d5與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(18連接記錄地震觸發(fā)事件數(shù)據(jù), DSP單片機(jī)d5與通信接口 d4連接實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)檢查，DSP單片機(jī)d5與無 線發(fā)射d9連接向監(jiān)控中心發(fā)送地震觸發(fā)事件的地震動(dòng)參數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2、 3、 4所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)，其特征在于無線模塊通過編碼識(shí)別方式，自組織網(wǎng)無線通信傳 輸協(xié)議相互傳遞與監(jiān)控中心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，無線通信模塊的接收和發(fā)送是通過 串行RS232接口電路與單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)的，其中，單片機(jī)el的串行接收 引腳RX與串行RS232接口 e2的2腳連接.，單片機(jī)el的串行發(fā)送引腳TX 與串行RS232接口 e2的3腳連接，串行RS232接口 el和串行RS232接口e2的2腳和3腳分別交叉連接，無線通信模塊e4的接收引腳RX與串行 RS232接口 e3的2腳連接，無線通信模塊e4的發(fā)送引腳TX與串行RS232接口 e3的3腳連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的生命線工程管線閥門智能地震安全控制系 統(tǒng)，其特征在于受控節(jié)點(diǎn)控制芯片釆用PIC單片機(jī)，控制閥門為二位式 電磁閥門，由繼電器組切換的正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉 狀態(tài)，無線接收模塊與PIC單片機(jī)fl連接等待監(jiān)控中心的控制命令，PIC 單片機(jī)fl的O0引腳和經(jīng)過上拉電阻R22的正激勵(lì)源+V共同連接到繼電器 f2的輸入端，PIC單片機(jī)fl的01引腳和經(jīng)過上拉電阻R23的負(fù)激勵(lì)源-V 共同連接到繼電器f3的輸入端，繼電器f2和繼電器f3的輸出端共同連 接到電磁閥門的激勵(lì)控制端，通過繼電器f'2和繼電器f3組成的繼電器組 切換正負(fù)兩種激勵(lì)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)。
全文摘要
一種生命線工程管線閥門智能地震安全控制系統(tǒng)。本發(fā)明涉及一種地震安全控制裝置，涉及地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的地震參數(shù)通過無線方式發(fā)送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的控制信號(hào)通過無線方式發(fā)送到指定的閥門受控節(jié)點(diǎn)，受控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制信號(hào)的指令控制該節(jié)點(diǎn)關(guān)閉或開啟閥門，實(shí)現(xiàn)地震安全自動(dòng)控制，地震動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由三分向加速度傳感器a1、信號(hào)調(diào)整電路a2、數(shù)據(jù)采集電路a3、信號(hào)處理與分析判斷單元a4、無線發(fā)射單元a5組成，監(jiān)控中心由無線接收單元b1、監(jiān)控主機(jī)b2、無線發(fā)射單元b3組成，受控節(jié)點(diǎn)由無線接收單元c1、控制電路c2、繼電器組c3、可控閥門c4組成。本發(fā)明反應(yīng)迅速、控制方便，在地震來臨時(shí)以無線方式關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個(gè)閥門，確保生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
文檔編號(hào)F16K31/02GK101173724SQ20061015097
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者孫志遠(yuǎn), 楊學(xué)山, 馬樹林 申請(qǐng)人:中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;馬樹林;楊學(xué)山