地铁杂散电流监测系统方案

1概述地铁杂散电流监测系统由传感器、适配器、监测装置和上位机组成。传感器负责收集和上传数据；适配器负责传感器和监控设备之间的数据传输；监控装置负责存储、分析、计算和显示上传的数据，当数据超过标准时发出警报，并控制排水柜的排水。同时，监控装置还负责与控制中心的上位机以太网通信。上位机对整个系统设备进行完整描述，配置系统运行参数，处理整个系统运行信息的记录，并进行分析、查询、打印等。系统结构如图1-1所示。图1-1系统结构主要规格和技术参数2.1系统电压：220伏2.2系统最大工作电压：220伏2.3额定电流：1A2.4功率：20W2.5模拟输入信号：参考电极道床结构加固：-2V33542VDC参考电极主要结构钢筋：-2V 33542直流电钢轨结构钢：-100 100伏2.6测量精度：0.5%2.7信号通信模式：CAN总线、485总线和以太网2.8传输速率：5000位/秒(CAN)、4800位/秒(RS-485)、以太网(10M)2.9最大传输距离：2公里(加拿大)2.10数据存储容量：640千字节(监控装置可满足存储一个月采样数据的要求)2.11保护级别：IP54(传感器和适配器)、IP30(监控设备)2.12终端：通信线路为屏蔽双绞线2.13重量：5千克2.14总尺寸2430mm3220mm930mm(传感器、适配器)2610mm1790mm970mm(监控设备)3结构和工作原理简介3.1结构简介3.1.1传感器和适配器安装在专门设计的金属盒中。金属盒的顶部可以打开，以方便印刷电路板的安装、维护和布线。传感器和适配器安装在地铁沿线。3.1.2监控装置也安装在金属箱中，金属箱固定在排水柜的门上。液晶显示器、发光二极管和按键安装在金属盒的前表面，用于数据显示和控制。3.1.3传感器有三个信号输入端，分别与放电网、参比电极和牵引轨连接。3.1.4金属箱由边缘光滑的钢板组成。所有钢板都镀锌。所有金属箱均配有接地端子，接地端子与设备安装基础接地电极相连。3.2工作原理地铁杂散电流本身很难测量，所以一般采用间接法来确定杂散电流的大小。当杂散电流流过埋地金属导致腐蚀时，埋地金属的电位会发生变化。金属电极的电位由于电流而偏离初始值的现象称为金属极化。在实际工程中，杂散电流通常通过测量隧道、高架桥和道床混凝土中结构钢的极化电压来间接监测。监控原理如图3-1所示。图3-1地铁杂散电流监测示意图在图3-1所示的地铁杂散电流监测方法中，由于杂散电流的极化效应，地面零电位发生偏移，因此不能以地面为电压参考点测量结构钢的极化电压。通常，由铜/硫酸铜或钼/三氧化钼制成的参比电极用作测量结构钢极化电压的电压参考点。这种电极具有电压稳定、抗极化性能好、寿命长、内阻小的优点，完全满足阴极保护工程中参比电极的要求。传感器通过放大、模数转换和其他转换电路将每个测量信号从模拟量转换为数字量。单片机通过采集的数字量进行相应的计算，并将结果发送给适配器。适配器最终通过通信网络将结果上传到监控设备。为了保证数据的远程传输，地铁杂散电流监测系统采用分层组网通信方式，适配器能够很好地满足这种通信需求。适配器和传感器形成一级现场总线通信网络(子网)，并与监控设备形成另一级现场总线通信网络，以确保二级网络的分段隔离。当计算机或监控设备发出命令时，数据适配器接收该命令并将其传输到传感器。同时，传感器上传数据被发送到计算机或监控设备。监控装置安装在地铁车站的监控室内。除了发送命令和接收数据外，还计算、处理和显示相关数据。其软件子程序主要包括液晶显示子程序、键盘处理子程序、数据处理子程序、通讯子程序、日历时钟子程序等。液晶显示汉字，设计有丰富的汉字显示信息。其显示设计为菜单形式，在各级主菜单下设置相应的子菜单，方便用户使用。借助人机界面键盘，可以通过设置查询显示不同传感器