地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)方案

1、1 概述地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)由：傳感器、轉(zhuǎn)接器、監(jiān)測裝置和上位機(jī)組成。傳感器負(fù)責(zé)采集和上傳數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)接器負(fù)責(zé)傳感器與監(jiān)測裝置之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接；監(jiān)測裝置負(fù)責(zé)對上傳數(shù)據(jù)的存儲、分析、計(jì)算和顯示，在數(shù)據(jù)超標(biāo)時進(jìn)行報(bào)警并控制排流柜排流，同時監(jiān)測裝置還負(fù)責(zé)與控制中心的上位機(jī)以太網(wǎng)通信；上位機(jī)對整個系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行完整描述，配置系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，處理系統(tǒng)整個運(yùn)行信息的記錄，并進(jìn)行分析、查詢、打印等。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-1所示。 圖1-1 系統(tǒng)構(gòu)成2 主要規(guī)格和技術(shù)參數(shù)2.1 系統(tǒng)電壓：220V2.2 系統(tǒng)最高工作電壓：220V2.3 額定電流：1A2.4 功率： 20W2.5 模擬輸入信號：參比電極道床結(jié)構(gòu)鋼筋： -2

2、V+2V DC參比電極主體結(jié)構(gòu)鋼筋： -2V+2V DC鋼軌結(jié)構(gòu)鋼： -100+100V2.6 測量精度： 0.5%2.7 信號通信方式： CAN總線、485總線、以太網(wǎng)2.8 傳輸速率： 5000bits（CAN）、 4800bits（RS-485）、以太網(wǎng)（10M）2.9 最大傳輸距離： 2km（CAN）2.10 數(shù)據(jù)存儲容量： 640Kbyte (監(jiān)測裝置可滿足存儲一個月采樣數(shù)據(jù)的要求)2.11 防護(hù)等級： IP54（傳感器和轉(zhuǎn)接器）、IP30（監(jiān)測裝置）2.12 接線端子： 通信線為屏蔽雙絞線2.13 重量： 5 kg2.14 外形尺寸 2430mm3220mm930mm（傳感器、轉(zhuǎn)接

3、器） 2610mm1790mm970mm（監(jiān)測裝置）3 結(jié)構(gòu)簡介和工作原理3.1 結(jié)構(gòu)簡介3.1.1 傳感器與轉(zhuǎn)接器被安裝在專門設(shè)計(jì)的金屬箱中，金屬箱上面可被打開，便于PCB板的安裝、檢修與接線。傳感器和轉(zhuǎn)接器被安置在地鐵沿線。3.1.2 監(jiān)測裝置也被安裝在金屬箱中，該金屬箱又被固定在排流柜的門上，金屬箱的正表面裝有LCD、LED和按鍵，用于數(shù)據(jù)顯示和控制。3.1.3 傳感器有三個信號輸入端，分別接排流網(wǎng)、參比電極和牽引軌。3.1.4 金屬箱由鋼板組成，箱體邊緣光滑，所有鋼板經(jīng)電鍍鋅處理。所有的金屬箱設(shè)有接地用端子，與設(shè)備安裝基礎(chǔ)接地極相連。3.2 工作原理地鐵雜散電流本身難以測量，一般采用間

4、接方法來確定雜散電流的大小。雜散電流流過埋地金屬而使其發(fā)生腐蝕時，埋地金屬的電位將產(chǎn)生變化，這種由于電流流動而引起金屬電極電位偏離初始值的現(xiàn)象，稱為金屬發(fā)生極化現(xiàn)象。在實(shí)際工程中，通常通過對隧道、高架橋和道床的混凝土中的結(jié)構(gòu)鋼極化電壓的測量實(shí)現(xiàn)對雜散電流的間接監(jiān)測。監(jiān)測原理如圖3-1。圖3-1 地鐵雜散電流監(jiān)測原理圖在圖3-1所示的地鐵雜散電流監(jiān)測方法中，由于雜散電流的極化作用，使得接地零電位產(chǎn)生偏移，所以不能以大地作為電壓基準(zhǔn)點(diǎn)對結(jié)構(gòu)鋼極化電壓進(jìn)行測量。一般采用由Cu/CuSO4或Mo/MoO3等材料制作的參比電極做為測量結(jié)構(gòu)鋼極化電壓的電壓基準(zhǔn)點(diǎn)。這種電極具有電壓穩(wěn)定、耐極化性能好、使用壽

5、命長和內(nèi)阻小等優(yōu)點(diǎn)，完全符合陰極保護(hù)工程中對參比電極的要求。傳感器將各測量信號經(jīng)過放大、AD轉(zhuǎn)換等變換電路，由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，MCU通過采集的數(shù)字量進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，將結(jié)果發(fā)送給轉(zhuǎn)接器，由轉(zhuǎn)接器最終將結(jié)果通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)測裝置。為保證數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，地鐵雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)采用分級組網(wǎng)的通信方式，轉(zhuǎn)接器可以很好地滿足此通信要求。轉(zhuǎn)接器與傳感器組成一級現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)），與監(jiān)測裝置組成另一級現(xiàn)場總線通信網(wǎng)絡(luò)，保證二級網(wǎng)絡(luò)的分段隔離。當(dāng)計(jì)算機(jī)或監(jiān)測裝置發(fā)出命令后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器收到命令下傳到傳感器；同時將傳感器上傳數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)或監(jiān)測裝置。監(jiān)測裝置安裝在地鐵車站的監(jiān)測室內(nèi)。除進(jìn)行命令發(fā)送和數(shù)據(jù)接收外，還對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理、顯示。其軟件子程序主要包括：LCD顯示子程序、鍵盤處理子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、通信子程序、日歷時鐘子程序等。LCD為漢字顯示，設(shè)計(jì)有豐富的漢字顯示信息，其顯示設(shè)計(jì)為菜單形式，并在各級主菜單下設(shè)相應(yīng)的子菜單，便于用戶使用；配合人機(jī)接口鍵盤，可通過整定查詢顯示不同傳感器、供電區(qū)段的雜散電流監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測裝置根據(jù)