城市轨道交通综合监控系统课件--单元3综合监控系统技术基础

颜月霞2016.06.22,CONTENT,单元一综合监控系统概述,01,单元二综合监控系统功能,02,单元三综合监控系统技术基础,03,单元四综合监控系统设备组成,04,项目整体效果图,CONTENT,单元五环境与设备监控(BAS)监控子系统,05,单元六火灾集中报警监控子系统,06,单元七列车自动监控子系统,07,单元八供电监控子系统,08,项目整体效果图,CONTENT,单元九公共广播子系统,09,单元十闭路电视监控子系统,10,单元十一自动售检票(AFC)监控子系统,11,单元十二乘客信息(PIS)监控子系统,12,项目整体效果图,CONTENT,单元十三安全门监控子系统,13,单元十四综合监控运行维护和故障处理,14,项目整体效果图,单元三综合监控系统技术基础,PARTthree,综合监控系统概述,学习情境,学习任务综合监控系统的总体认识,复习与思考,课堂讨论相关技能实训1-1生活中监控的调研22实训1-2小调查：城市轨道交通监控系统的发展,PARTONE,相关知识,拓展知识,学习情境某地铁运营公司的岗前培训班上，今天学员们学习技术设备有关内容，关于ISCS，培训师说到“本公司管理的10号线ISCS系统集成了电力监控（PSCADA）系统、环境与设备监控（BAS）系统、屏蔽门（PSD）系统、门禁（IAS）系统，实现对以上设备系统运行的监视与控制。ISCS系统互联了轨道交通指挥中心（TCC）、列车监控（ATS）系统、广播（PA）系统、闭路电视（CCTV）系统、时钟（CLK）系统、自动售检票（AFC）系统、乘客信息（PIS）系统、通信设备集中告警系统，获取及显示各系统相应信息。”这么多系统的功能，需要什么样的基础技术和设备才能实现呢？,工作内容,()学习综合监控系统的基本技术基础,()理解传感器类型原理,()学习先进的通信和网络技术,()了解监督控制技术系统。,相关知识-单元3,第一节传感器技术,第二节通信与网络技术,第三节可编程逻辑控制器技术,第一节传感器技术,3.1.1传感器概念,3.1.2传感器分类,3.1.3传感器的特性,3.1.4地铁综合监控系统中的传感器,传感器概念,传感器有时也称为换能器、变换器或探测器，传感器能够感知和检测某一形态的信息，并将之转换为另一形态的信息。GB7665-87中规定：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。换句话说，它能将各种被测量检出并转换成便于运输、处理、记录、显示和控制的可用信号，一般通常是电信号。传感器技术在综合监控系统中的作用相当于人的五官，是综合监控系统中的重要部件。地位示意如图所示。,图3-1传感器在监控系统中的地位,3.1.2传感器分类,传感器的应用很广，种类很多，原理多样，检测的对象涉及多种参数。一般传感器的分类常常按照工作原理、输入信息和应用目的来分类。1、按照工作原理分类由于工作原理的不同，传感器主要包括物理型传感器、化学型传感器和生物型传感器三种。其中物理型传感器又可以分为两种：物性型传感器和结构型传感器。物性型传感器是利用某系材料本身所具有的内在特性以及效应将被测量直接转换为电量信号的传感器，比如热电偶制成的温度传感器。结构型传感器是以结构变化为基础的传感器，比如石油天然气地震勘探中的磁电式传感器。化学传感器是利用敏感材料与物质间的电化学反应原理，把无机和有机化学成分、浓度等转换成电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器、湿度传感器等。生物传感器是利用材料的生物效应构成的传感器，比如血压计等。2、按照输入信息分类按照输入信息对传感器命名通常能够方便传感器的使用。测量什么量就称作什么传感器，按照输入信息分类的传感器有很多，比如常见的有：位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器、磁传感器等。3、按照应用目的分类按照应用的目的常有有计测用传感器、监视用传感器、检查用传感器、诊断用传感器、控制用传感器和分析用传感器等。还有的传感器以应用主体分类，比如：汽车用传感器、飞机用传感器、列车用传感器等。,3.1.3传感器的特性,不同的传感器具有不同的内部参数，其特性表现出不同的特点，对测量结果的影响也各不相同。通常人们关注传感器表现出如下几个方面的特性：线性度、灵敏度、分辨率和分辨力、迟滞、重复性、精度、动态特性等。其中最常见的有传感器灵敏度和精度：1.传感器灵敏度传感器灵敏度指传感器在稳态下的输出变化与输入变化的比值。一般希望传感器的灵敏度高。2.精度传感器的精度是指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，误差越小，则传感器的精度越高。,3.1.4地铁综合监控系统中的传感器,地铁综合监控系统中应用的传感器种类越来越多，这里仅列出常用简单介绍。1.测量温度的感温探测器物质在燃烧过程中，环境温度会升高，感温探测器中的热敏元件发生物理变化，从而将温度信号转变为电信号而报警。2.测量湿度的湿敏电阻式传感器湿敏电阻式传感器中的湿敏电阻是一种电阻值随着环境相对湿度变化而变化的敏感元件，它主要由绝缘基板、湿敏层和电极等组成。湿敏层吸收了环境中的水分子后引起电阻值的变化，再经过测量电路转换成电压的形式输出。3.离子感烟传感器离子感烟传感器是应用放射性同位素的射线放射源组成的火灾报警专用传感器。它具有极高的灵敏度，只要空气中漂浮着因起火产生的烟雾粉尘，报警器就能立即报警。离子传感器由两个电离室组成，外电离室有孔与外界相通，内电离室是封闭的，只要烟雾进入外电离室，内外电离室的离子电流产生差异了，传感器就输出与烟雾量成正比的传感信号。4光电感烟探测器光电感烟探测器抛弃了放射源，全部由电子元件和光电元件组成，光电感烟探测器里按照有红外发射管和接受管，发射管发出一束红外线，正常情况无烟雾时，红外线不能射到接受管上，当有烟雾时，红外线遇到烟雾粒子发生散射现象，散射的红外光线被接受管接收到，转化为电信号，将电信号通过处理后输出报警信号。,第二节通信与网络技术,3.2.1通信传送方式,3.2.2通信接口,3.2.3计算机网络概念以及分类,3.2.4网络硬件,3.2.4网络硬件,3.2.5网络软件,3.2.5网络软件,3.2.5网络标准,3.2.1通信传送方式,在通信中，数据通常在两个站（比如终端或者计算机）之间进行传送，按照数据流的方向进行划分，通信传输方式有三种：单工、半双工和全双工。,3.2.3计算机网络概念以及分类,计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外围设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件以及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通信将两台以上的计算机互连起来的集合。组成计算机网络可以带来很多好处，例如提高工作效率、节省资源、减少数据冗余等。网络最重要的三个功能是：数据通信、资源共享和分布处理。一、按照地理范围可以把网络划分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）和互联网（Internet）四种。局域网（LAN）。是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的范围较小。局域网一般在计算机数量配置上少则两台多则几百台。网络所涉及的地理距离在几米到十公里内。局域网一般设置在一个建筑物或者一个单位内，不存在寻址问题，不包括网络层的应用。特点是连接范围窄、用户数量少、配置容易、连接速率高。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN：以太网、令牌环网、光纤分布式接口网络、异步传输模式网、无线局域网等。,3.2.4网络硬件,一、网络服务器网络服务器的作用包括：运行网络操作系统、存储、管理网络中的共享资源、为各工作站的应用程序服务、对各工作站的活动进行监视及控制等。,3.2.5网络软件,计算机网络软件包括网络操作系统、网络协议和应用软件三部分。网络操作系统是向网络计算机提供服务的特殊的操作系统，它在计算机系统下工作，为计算机操作系统增加了网络操作所需要的能力。网络协议是网络设备之间进行互相通信的语言和规范。应用服务软件用于应用和获取网络上的共享资源。,3.2.6网络标准,一、网络标准化组织在国际标准领域最有影响的组织有IEEE（美国电气与电子工程师学会）和ISO（国际标准化组织）。1、IEEE电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是目前全球最大的非营利性专业技术学会，其会员人数超过40万人，遍布160多个国家。IEEE致力于电气、电子、计算机工程和与科学有关的领域的开发和研究，在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了900多个行业标准，现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。目前，国内已有北京，上海，西安，郑州等地的28所高校成立IEEE学生分会。2、ISO,第三节可编程逻辑控制器技术基本功能,3.3.1基本概念,3.3.2可编程逻辑控制器分类,3.3.3可编程逻辑控制器,3.3.1基本概念,可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,简称PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是一种存储程序控制器，支配控制系统工作的程序存放在存储器中，利用程序来实现控制逻辑，完成控制任务。PLC一般由三部分组成：1.输入部分：可以接受来自操作台的操作命令，或者来自被控对象的各种状态信息，如按钮、开关、传感器等发出的命令或状态信息。2.输出部分：用来接受程序执行结果的状态，以操作各种被控对象。,3.3.2可编程逻辑控制器分类,1969年，美国出现第一台PLC，至今PLC发展到很多。PLC可以按照结构形式、控制规模和实现的功能进行大致分类。1.按照结构形式分类整体式PLC。整体式PLC的CPU、存储器、输入输出模块安装在同一机箱内。这种结构的特点是：结构简单，体积小，价格低，输入输出路数固定，实现的功能和控制规模固定，灵活性较低。组合式PLC。组合式PLC是总线结构。其总线做成总线板，上面有若干个总线槽，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。PLC的CPU、存储器和电源等做成一个模块，该模块在总线板的安装位置一般来说是固定的，而且该模块也是构成组合式PLC所必需的。其他的模块可根据PLC的控制规模和实现的功能选取，安装在总线板的其他任一总线槽上。组合式PLC安装完成后，需进行组态，使得PLC对安装在各总线槽上的模块进行识别。组合式PLC安装完成后，需进行组态，使得PLC对安装在各总线槽上的模块进行识别。组合式PLC的总线板又称为基板。组合式PLC的特点是：系统构成灵活性较高，可构成具有不同控制规模和功能，价格高。,3.3.3可编程逻辑控制器基本功能,1逻辑控制功能2定时控制功能3计数控制功能4步进控制功能5数据处理功能6回路控制功能7通信联网功能8监控功能9停电记忆功能10故障诊断功能,课堂讨论,()交流与讨论一：综合监控系统发展的基础是什么？()交流与讨论二：传感器的应用都在哪些行业？地铁里用什么样的传感器？()交流与讨论三：通信网络技术的发展与综合监控系统发展的关系？()交流与讨论四：目前综合监控系统发展成熟了吗？,实训3-1传感器的使用,请同学们分组5-7人一组，制作和构建一个简单的传感器，并使用它验证传感器的作用。讨论传感器在各行各业中的应用。,拓展知识第四节分散型控制系统,分散型控制系统（简称DCS）是一种具有分散控制、信息集中管理特点的分布式控制系统。是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的新型控制技术。分散型控制系统按照系统垂直结构分为：分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级。分散过程控制级直接面向生产过程，完成生产过程的数据采集、调节控制和顺序控制等功能。一般由单片机、PLC等组成。集中操作监控级进行集中操作、显示、报警和优化控制，这一级面向操作员和控制系统工程师。主要设备包括计算机系统和各类外部装置。综合信息管理级进行生产管理和经营管理，由管理计算机、办公自动化系统等服务系统组成。分散型控制系统各级之间需要靠通信网络系统来支持。,第五节SCADA系统,SCADA即数据采集与监视控制系统通常是指以计算机为基础的DCS，常用作电力自动化监控系统。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。有着四遥功能即：实现数据采集、设备控制测量、参数调节和各类信号报警等功能。,思考题,一、填空1、在通信中，数据通常在两个站（比如终端或者计算机）之间进行传送，按照数据流的方向进行划分，通信传输方式有三种：单工、半双工和全双工。2、在国际标准领域最有影响的组织有IEEE（美国电