一种电力基建隧道安全管理终端的制作方法

1.本实用新型属于环境监测设备技术领域，具体涉及一种电力基建隧道安全管理终端。

背景技术：

2.如今发电厂及市政建设等已广泛采用地下隧道作为电力的输送通道，既减少了占地面积，避免了重复建设，也为将来的发展预留了广泛的空间。电力隧道的定时定期巡检既是企业、城市电网维护和操作的日常作业，也是企业设备安全运行的基础。但由于电力隧道环境条件恶劣、空间狭窄，同时因电力隧道深入地下，通讯有盲区，若隧道内存在有毒气体或温度过高等问题时，人员进入后存在无法监控隧道环境与通讯的问题。一旦发生危险地面人员不能及时发现、及时施救，这些在安全管理中是极大的安全隐患。

技术实现要素：

3.本实用新型提出电力基建隧道安全管理终端，解决了现有技术中隧道异常情况不能及时发现、存在安全隐患的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种电力基建隧道安全管理终端，包括：
6.控制单元、无线通信单元、温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路；
7.温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路均与控制单元连接，控制单元借助无线通信单元与便携式通讯连接；便携式设置于隧道，便携式与路由器通信连接，路由器设置于地面，便携式用于提供无线网络，路由器用于和服务器通讯连接。
8.进一步的，温度检测电路包括电阻r1、稳压器u1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、热敏电阻ptr、电阻r5、变阻器rp1、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运放u2；
9.电阻r1的第一端连接vcc电源，电阻r1的第二端连接稳压器u1的第一端，稳压器u1的第二端接地，电阻r2的第一端连接电阻r1的第二端，电阻r2的第二端通过电阻r3接地；
10.稳压器u1的第三端连接电阻r2的第二端，电阻r4的第一端连接电阻r2的第一端，电阻r4的第二端连接热敏电阻ptr的第一端，热敏电阻ptr的第二端接地，电阻r5的第一端连接电阻r2的第一端电阻r5的第二端连接电阻rp1的第一端，电阻rp1的第二端接地，运放u2的同相输入端通过电阻r7连接电阻r5的第二端，运放u2的反相输入端通过电阻r6连接电阻r4的第二端，运放u2的输出端通过电阻r8连接运放u2的同相输入端，运放u2的输出端连接控制单元。
11.进一步的，温度检测电路还包括电阻r9、光耦u8、运放u4、电阻r11和电容c2；
12.电阻r9的第一端连接运放u2的输出端，电阻r9的第二端连接光耦u8的第一输入端，光耦u8的第二输入端接地，光耦u8的第一输出端连接运放u4的反相输入端，光耦u8的第二输出端接地，连接运放u4的同相输入端接地，运放u4的输出端通过电阻r11连接运放u4的
反相输入端，运放u4的输出端通过电容c2连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端连接控制单元。
13.进一步的，有毒气体检测电路包括气体传感器u5、结型管q1、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、运放u6、电阻r15、电阻r16、电容c5、运放u7和电阻r17；
14.气体传感器u5的参考极通过电阻r12连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接运放u6的反相输入端，运放u6的同相输入端通过电阻r15接地，运放u6的输出端连接气体传感器u5的计数极，气体传感器u5的敏感极通过电阻r13连接运放u7的反相输入端，运放u7的同相输入端通过电阻r17接地，运放u7的输出端通过电阻r16连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端通过电容c5连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端连接控制单元；
15.结型管q1的漏极连接，气体传感器u5的参考极，结型管q1的源极连接气体传感器u6的敏感极，结型管q1的栅极连接5v电源。
16.进一步的，烟雾检测电路包括烟雾传感器u9、变阻器rp2、电阻r19、电阻r20、运放u10、电阻r21、变阻器rp3、电阻r22、电阻r23、运放u11、电阻r24、三极管q2和三极管q3；
17.烟雾传感器u9的第一端连接12v电源，烟雾传感器u9的第二端连接5v电源，烟雾传感器u9的第三端连接变阻器rp2的第一端，变阻器rp2的第二端接地，烟雾传感器u9的第四端接地，变阻器rp2的滑动端连接运放u10的同相输入端，运放u10的反相输入端通过电阻r19连接12v电源，运放u19的反相输入端通过电阻r20接地，运放u10的输出端连接变阻器rp3的第一端，变阻器rp3的第二端连接运放u11的反相输入端；
18.运放u10的输出端通过电阻r21连接三极管q3的基极，运放u11的同相输入端通过电阻r22连接12v电源，运放u11的同相输入端通过电阻r23接地，运放u11的输出端通过电阻r24连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极连接12v电源，三极管q2的发射极连接三极管q3的集电极，三极管q3的集电极连接控制单元，三极管q3的发射极接地。
19.进一步的，还包括报警电路，报警电路包括电阻r27、电容c8、三极管q4、三极管q5、电阻r26和报警器u12；
20.三极管q4的基极连接控制单元，三极管q4的集电极连接三极管q5的基极，三极管q4的发射极接地，三极管q5的发射极连接5v电源，三极管q5的集电极连接报警器u12的第一端，报警器u12的第二端接地，电阻r27的第一端连接5v电源，电阻r27的第二端连接三极管q4的基极；
21.电容c8的第一端连接三极管q4的基极，电容c8的第二端通过电阻r26连接报警器u12的第一端。
22.进一步的，所述控制单元采用at89s51单片机。
23.进一步的，路由器设置于地面，靠近隧道口的位置。
24.本实用新型的有益效果如下：
25.本实用新型中，温度检测电路用于检测隧道内环境温度情况，并将检测结果送至控制单元；有毒气体检测电路用于检测隧道内有毒气体含量，并将检测结果送至控制单元；烟雾检测电路用于检测隧道内部烟雾浓度，并将检测结果送至控制单元；控制单元将检测数据结果通过无线通讯单元送至便携式，然后再由便携式通过路由器发送至服务器，以便服务器的工作人员实时观察隧道内部的情况，若隧道内存在异常情况，可以在第一时间作出相应措施，保证隧道内工作人员的安全。
附图说明
26.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
27.图1为本实用新型的原理框图；
28.图2为本实用新型中温度检测电路的电路图；
29.图3为本实用新型中有毒气体检测电路的电路图；
30.图4为本实用新型中烟雾检测电路的电路图；
31.图5为本实用新型中报警电路的电路图。
具体实施方式
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本实用新型提供进一步的详细说明。除非另有指明，本实用新型所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本实用新型所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。
34.如图1所示，本实施例提出了一种电力基建隧道安全管理终端，包括便携式和路由器，路由器设置于地面，便携式设置于隧道，便携式与路由器通信连接，便携式用于提供无线网络，路由器用于和服务器通讯连接，还包括控制单元、无线通信单元、温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路，温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路均与控制单元连接，控制单元借助无线通信单元与便携式通讯连接，温度检测电路用于检测隧道内温度，有毒气体检测电路用于检测隧道内有毒气体，烟雾检测电路用于检测隧道内烟雾浓度。
35.本实施例中，由于隧道工作环境密闭，通讯信号差，因此通过在进入隧道施工作业时，布置好路由器和便携式。路由器设置在地面隧道口位置，便携式设置在隧道里面，路由器和便携式通过有线的方式连接，便携式用于提供无线网络，路由器用于和服务器通讯连接。
36.温度检测电路用于检测隧道内环境温度情况，并将检测结果送至控制单元；有毒气体检测电路用于检测隧道内有毒气体含量，并将检测结果送至控制单元；烟雾检测电路用于检测隧道内部烟雾浓度，并将检测结果送至控制单元；控制单元将检测数据结果通过无线通讯单元送至便携式，然后再由便携式通过路由器发送至服务器，以便服务器前的工作人员实时观察隧道内部的情况，若隧道内存在异常情况，可以在第一时间作出相应措施，使隧道内工作人员尽快撤离，保证隧道内工作人员的安全。
37.本实施例中，控制单元采用at89s51单片机。
38.如图2所示，本实施例中温度检测电路电阻r1、稳压器u1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、热敏电阻ptr、电阻r5、变阻器rp1、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运放u2，电阻r1的第一端连接vcc电源，电阻r1的第二端连接稳压器u1的第一端，稳压器u1的第二端接地，电阻r2的第一端连接电阻r1的第二端，电阻r2的第二端通过电阻r3接地，稳压器u1的第三端连接电阻r2
的第二端，电阻r4的第一端连接电阻r2的第一端，电阻r4的第二端连接热敏电阻ptr的第一端，热敏电阻ptr的第二端接地，电阻r5的第一端连接电阻r2的第一端电阻r5的第二端连接电阻rp1的第一端，电阻rp1的第二端接地，运放u2的同相输入端通过电阻r7连接电阻r5的第二端，运放u2的反相输入端通过电阻r6连接电阻r4的第二端，运放u2的输出端通过电阻r8连接运放u2的同相输入端，运放u2的输出端连接控制单元。
39.温度检测电路用于检测隧道内环境温度，当隧道内温度过高时，隧道内工作人员应尽快爬上地面，以免导致工作人员因工作环境温度过高而导致中暑或发生其他意外情况，保证工作人员的人身安全。
40.本实施例中，通过热敏电阻ptr对隧道内环境温度进行检测，电阻r1、稳压器u1、电阻r2和电阻r3构成稳压电路，电阻r4、电阻r5、变阻器rp1和热敏电阻ptr构成平衡电桥，稳压电路为平衡电桥提供稳定的工作电压，热敏电阻ptr的阻值随着温度的变化而变化，温度越高，热敏电阻ptr的阻值越小，当隧道温度过高时，由于热敏电阻ptr的阻值发生变化导致平衡电桥发生不平衡现象，电桥输出电压差，经运放u2放大后送至控制单元。
41.如图2所示，本实施例中温度检测电路还包括电阻r9、光耦u8、运放u4、电阻r11和电容c2，电阻r9的第一端连接运放u2的输出端，电阻r9的第二端连接光耦u8的第一输入端，光耦u8的第二输入端接地，光耦u8的第一输出端连接运放u4的反相输入端，光耦u8的第二输出端接地，连接运放u4的同相输入端接地，运放u4的输出端通过电阻r11连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电容c2连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端连接控制单元。
42.本实施例中，电阻r9、光耦u8、运放u4、电阻r11和电容c2组成信号隔离电路，温度采集电路用于采集隧道内环境温度信号，然后对采集信号调理后送至信号隔离电路，信号隔离电路对调理后的信号进行过滤、隔离后送入控制单元。
43.温度采集后的信号中存在噪声或其他干扰信号，直接将温度采集电路的输出信号送至控制单元的话，由于干扰信号的存在将会严重影响温度的检测精度。因此，将温度采集电路的输出信号经信号隔离电路进一步处理。
44.运放u2输出的信号经光耦u8隔离后，通过由运放u4组成的放大电路对隔离后的信号放大后送至控制单元，其中，电容c3起到滤波的作用。
45.如图3所示，本实施例中有毒气体检测电路包括气体传感器u5、结型管q1、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、运放u6、电阻r15、电阻r16、电容c5、运放u7和电阻r17，气体传感器u5的参考极re通过电阻r12连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接运放u6的反相输入端，运放u6的同相输入端通过电阻r15接地，运放u6的输出端连接气体传感器u5的计数极ce，气体传感器u5的敏感极we通过电阻r13连接运放u7的反相输入端，运放u7的同相输入端通过电阻r17接地，运放u7的输出端通过电阻r16连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端通过电容c5连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端连接控制单元，结型管q1的漏极连接，气体传感器u5的参考极re，结型管q1的源极连接气体传感器u6的敏感极we，结型管q1的栅极连接5v电源。
46.由于电力隧道的通风不好，长时间下去导致隧道内可能会聚集大量有毒气体，如：一氧化碳、甲烷等。
47.本实施例中，采用co/cfa-1000作为气体传感器器u5，气体传感器u5用于采集隧道
中的有毒气体，气体传感器器u5的计数极ce极化很慢，即使气体传感器器u5的信号稳定，计数极ce还会持续漂移，因此在启动时须通过运放u6组成的反相放大器向气体传感器u5的计数极ce提供一个反相电信号，保证气体传感器器u5正常工作。
48.气体传感器u5检测到隧道中的有毒气体后转换成电流信号从参考极输出，由于气体传感器u5的输出电流比较小，因此，通过运放u7组成的放大电路对其进行放大，放大后的信号经由电阻r18和电容c6组成的低通滤波器滤波后送至控制单元。
49.本实施例中，当co/cfa-1000传感器不工作时为了保持传感器处于“准备工作”状态，必须将参考极re和敏感极we短接在一起，否则当co/cfa-1000传感器在使用中需要一个很长的启动时间。因此，通过结型管q1作为开关，保证当气体传感器u5不工作时，参考极re和敏感极we保持短接。
50.如图4所示，本实施例中烟雾检测电路包括烟雾传感器u9、变阻器rp2、电阻r19、电阻r20、运放u10、电阻r21、变阻器rp3、电阻r22、电阻r23、运放u11、电阻r24、三极管q2和三极管q3，烟雾传感器u9的第一端连接12v电源，烟雾传感器u9的第二端连接5v电源，烟雾传感器u9的第三端连接变阻器rp2的第一端，变阻器rp2的第二端接地，烟雾传感器u9的第四端接地，变阻器rp2的滑动端连接运放u10的同相输入端，运放u10的反相输入端通过电阻r19连接12v电源，运放u19的反相输入端通过电阻r20接地，运放u10的输出端连接变阻器rp3的第一端，变阻器rp3的第二端连接运放u11的反相输入端，运放u10的输出端通过电阻r21连接三极管q3的基极，运放u11的同相输入端通过电阻r22连接12v电源，运放u11的同相输入端通过电阻r23接地，运放u11的输出端通过电阻r24连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极连接12v电源，三极管q2的发射极连接三极管q3的集电极，三极管q3的集电极连接控制单元，三极管q3的发射极接地。
51.本实施例中，通过烟雾传感器u9对隧道环境进行烟雾检测，正常情况下，烟雾传感器u9呈高阻状态，烟雾传感器u9输出低电平加至运放u10的同相输入端，运放u10构成电压比较器，运放u10输出低电平，三极管q3截止；运放u11同样组成电压比较器，电阻r22和电阻r23将电源分压后，作为参考电压加至运放u11的同相输入端，运放u11输出高电平，三极管q2导通，由于三极管q3截至，三极管q2的集电极为高电平，因此烟雾检测电路输出高电平至控制单元。当隧道内的烟雾浓度达到设定值时，烟雾传感器u9呈低阻状态，运放u10同相输入端的输入电压随之增加，运放u10的输出有低电平翻转为高电平，则三极管q3导通。在运放u10翻转之前，运放u10输出低电平，使运放u11输出高电平，使三极管q2处于待导通状态。只要运放u10有低电平变为高电平，则三极管q2和三极管q3便同时导通，电路输出端输出低电平信号。
52.当运放u10输出变为高电平时，高电平通过变阻器rp3向电容c7充电，当电容c7两端电压大于运放u11同相输入端参考电压时，运放u11输出低电平，使三极管q2截止，此时电路再次输出高电平信号。
53.当室内烟雾浓度达到设定值时，烟雾传感器u9输出高电平，此时运放u10的同相输入端电压高于运放反相输入端电压，运放u10输出高电平，这一高电平经电阻r21加至三极管q3的基极，三极管q3导通，它和已经导通的三极管q2形成通路，因此烟雾检测电路输出由高电平变为低电平。
54.如图5所示，本实施例中还包括报警电路，报警电路包括电阻r27、电容c8、三极管
q4、三极管q5、电阻r26和报警器u12，三极管q4的基极连接控制单元，三极管q4的集电极连接三极管q5的基极，三极管q4的发射极接地，三极管q5的发射极连接5v电源，三极管q5的集电极连接报警器u12的第一端，报警器u12的第二端接地，电阻r27的第一端连接5v电源，电阻r27的第二端连接三极管q4的基极，电容c8的第一端连接三极管q4的基极，电容c8的第二端通过电阻r26连接报警器u12的第一端。
55.当隧道内环境有温度过高，有毒气体超标或有烟雾情况存在时，控制单元向报警电路发送指令，报警电路收到指令后发出报警信号，以便隧道内工作人员尽快撤离隧道。
56.当隧道内环境发生异常时，控制单元向三极管q4的基极发送高电平信号，三极管q4导通，此时，三极管q4的集电极为低电平，三极管q5导通，报警器u12接通5v电源发出报警信号。电容c8、电阻r26和三极管q4以及三极管q5组成振荡电路，通过电容c8的充放电使报警器不断发出“嘀”的报警声。
57.由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

技术特征：

1.一种电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，包括：控制单元、无线通信单元、温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路；温度检测电路、有毒气体检测电路和烟雾检测电路均与控制单元连接，控制单元借助无线通信单元与便携式通讯连接；便携式设置于隧道，便携式与路由器通信连接，路由器设置于地面，便携式用于提供无线网络，路由器用于和服务器通讯连接。2.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，温度检测电路包括电阻r1、稳压器u1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、热敏电阻ptr、电阻r5、变阻器rp1、电阻r6、电阻r7、电阻r8和运放u2；电阻r1的第一端连接vcc电源，电阻r1的第二端连接稳压器u1的第一端，稳压器u1的第二端接地，电阻r2的第一端连接电阻r1的第二端，电阻r2的第二端通过电阻r3接地；稳压器u1的第三端连接电阻r2的第二端，电阻r4的第一端连接电阻r2的第一端，电阻r4的第二端连接热敏电阻ptr的第一端，热敏电阻ptr的第二端接地，电阻r5的第一端连接电阻r2的第一端电阻r5的第二端连接电阻rp1的第一端，电阻rp1的第二端接地，运放u2的同相输入端通过电阻r7连接电阻r5的第二端，运放u2的反相输入端通过电阻r6连接电阻r4的第二端，运放u2的输出端通过电阻r8连接运放u2的同相输入端，运放u2的输出端连接控制单元。3.根据权利要求2所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，温度检测电路还包括电阻r9、光耦u8、运放u4、电阻r11和电容c2；电阻r9的第一端连接运放u2的输出端，电阻r9的第二端连接光耦u8的第一输入端，光耦u8的第二输入端接地，光耦u8的第一输出端连接运放u4的反相输入端，光耦u8的第二输出端接地，连接运放u4的同相输入端接地，运放u4的输出端通过电阻r11连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端通过电容c2连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端连接控制单元。4.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，有毒气体检测电路包括气体传感器u5、结型管q1、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、运放u6、电阻r15、电阻r16、电容c5、运放u7和电阻r17；气体传感器u5的参考极通过电阻r12连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接运放u6的反相输入端，运放u6的同相输入端通过电阻r15接地，运放u6的输出端连接气体传感器u5的计数极，气体传感器u5的敏感极通过电阻r13连接运放u7的反相输入端，运放u7的同相输入端通过电阻r17接地，运放u7的输出端通过电阻r16连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端通过电容c5连接运放u7的反相输入端，运放u7的输出端连接控制单元；结型管q1的漏极连接，气体传感器u5的参考极，结型管q1的源极连接气体传感器u6的敏感极，结型管q1的栅极连接5v电源。5.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，烟雾检测电路包括烟雾传感器u9、变阻器rp2、电阻r19、电阻r20、运放u10、电阻r21、变阻器rp3、电阻r22、电阻r23、运放u11、电阻r24、三极管q2和三极管q3；烟雾传感器u9的第一端连接12v电源，烟雾传感器u9的第二端连接5v电源，烟雾传感器u9的第三端连接变阻器rp2的第一端，变阻器rp2的第二端接地，烟雾传感器u9的第四端接地，变阻器rp2的滑动端连接运放u10的同相输入端，运放u10的反相输入端通过电阻r19连
接12v电源，运放u19的反相输入端通过电阻r20接地，运放u10的输出端连接变阻器rp3的第一端，变阻器rp3的第二端连接运放u11的反相输入端；运放u10的输出端通过电阻r21连接三极管q3的基极，运放u11的同相输入端通过电阻r22连接12v电源，运放u11的同相输入端通过电阻r23接地，运放u11的输出端通过电阻r24连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极连接12v电源，三极管q2的发射极连接三极管q3的集电极，三极管q3的集电极连接控制单元，三极管q3的发射极接地。6.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，还包括报警电路，报警电路包括电阻r27、电容c8、三极管q4、三极管q5、电阻r26和报警器u12；三极管q4的基极连接控制单元，三极管q4的集电极连接三极管q5的基极，三极管q4的发射极接地，三极管q5的发射极连接5v电源，三极管q5的集电极连接报警器u12的第一端，报警器u12的第二端接地，电阻r27的第一端连接5v电源，电阻r27的第二端连接三极管q4的基极；电容c8的第一端连接三极管q4的基极，电容c8的第二端通过电阻r26连接报警器u12的第一端。7.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，所述控制单元采用at89s51单片机。8.根据权利要求1所述的电力基建隧道安全管理终端，其特征在于，路由器设置于地面，靠近隧道口的位置。

技术总结

本实用新型提供了一种电力基建隧道安全管理终端，温度检测电路用于检测隧道内环境温度情况，并将检测结果送至控制单元；有毒气体检测电路用于检测隧道内有毒气体含量，并将检测结果送至控制单元；烟雾检测电路用于检测隧道内部烟雾浓度，并将检测结果送至控制单元；控制单元将检测数据结果通过无线通讯单元送至便携式，然后再由便携式通过路由器发送至服务器，以便服务器的工作人员实时观察隧道内部的情况，若隧道内存在异常情况，可以在第一时间作出相应措施，保证隧道内工作人员的安全。的安全。的安全。

技术研发人员：

胡博文 赵鑫 张志强 赵永飞 杨振 齐振宇 吴欣 刘杨涛 阮宇辉

受保护的技术使用者：

国网北京市电力公司

技术研发日：

2022.12.30

技术公布日：

2023/3/28