基于物联网技术的隧道配电房智能监控管理系统设计.docx

?

?

基于物联网技术的隧道配电房智能监控管理系统设计

?

?

摘要：针对高速公路隧道配电房管理现状，利用物联网技术，设计了一套无人值守的配电房智能监控管理系统。该系统可实时监控配电房的运行状态，遇到异常情况能及时向监控员发出报警，保证了隧道内交通的安全运行。

关键词：物联网;无人值守配电房;智能监控管理系统

0引言

高速公路隧道配电房通常分布零散，相隔距离较远，所处地理环境比较复杂，不利于人工对其进行管理维护，而配电房内部设备都非常重要，是隧道机电系统的核心设备。因此，人们对配电房的运行环境、安防等管理提出了新的要求，需要对烟雾、温湿度、供配电设施、门禁状态、室内照明、通风、人员入侵以及视频信息等进行集中监控管理和分析，以便人员及时准确地掌握设备运行信息，实现故障精确定位，为配电房的安全、可靠运行提供有力保障。为此，在现有的高速公路隧道配电房内设置智能化监控系统，可以减轻监控员和外勤人员的劳动强度，降低设备运行维护成本，保证隧道内交通的安全运行。

1隧道配电房管理现状

本文以某高速公路隧道管理所为例，该管理所管辖了3座隧道，一共有5座配电房，这些配电房已投入运行15年。当时配电房设计标准较低，没有配置智能管理系统，无法实现对供配电设备的监控和配电房环境的监控，现有监控设施只能让监控员通过安装在配电房内的摄像机进行实时监控，通过控制软件实现抽屉柜的开合闸。每天外勤人员只进行一次配电房巡检，并没有实现对配电房的实时监控。隧道配电房均设置在山区，植被茂盛，动物较多，在天气炎热、潮湿、梅雨等极端环境中，设备运行在高温、潮湿等恶劣环境下，严重威胁设备的安全运行，成为影响隧道正常运行的安全隐患。

2物联网结构及关键技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网，包含了两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

物联网主要由3部分构成：感知互动层、网络传输层和应用服务层。感知互动层，主要由传感系统、识别系统和相关外围设备构成，具体包括各种配电房温湿度传感器、電力仪表、防盗传感器、烟雾传感器、摄像头等设备，主要负责信息采集、信息转换和信息收集。传感器是观察和测量的装置，类似于人类的感官系统，传感器技术涉及学科众多，包括光学、声学、半导体技术、测量技术、信息技术、微电子技术等。

网络传输层，包含移动数据、蓝牙、光纤和电缆等，主要负责信息的提取和传输，是连接应用层和感知层的数据通道。其关键技术包括无线通信技术、Web技术、数据管理技术、ZigBee技术等。物联网网关可以实现多种不同设备的网络接入，感知层中的感知设备与网络传输层的连接是通过物联网网关实现的。

应用服务层，包含本地主机和控制器、物联网中间件和物联网应用平台。应用层主要是基于计算机和软件技术进行各种数据处理。作为海量数据的存储和分析平台的云计算技术，是物联网应用层的重要组成部分。物联网中间件可以将计算机管理、设备控制和定位进行统一封装，将物联网技术与各个行业的服务系统相连，对互联网传送来的数据进行处理、过滤、整合后，提供给所需的后端应用系统。

3隧道配电房智能监控管理系统设计

基于物联网技术，本文提出了隧道配电房智能监控管理系统的集成技术解决方案。本文以某配电房为例，通过在配电房内设置环境监控系统，检测漏水、烟雾、温湿度、人员入侵等信息，设置供配电设备的数据实时监控系统，监控各个设备运行状态，并上传至中控室，实现对设备的集中监控、统计分析，能够实现及时记录、查询和自动报警等功能，让监控员和外勤人员及时接收到告警信息，以便及时处理异常事故。

隧道配电房智能监控管理系统由智能设备、传输线路和集成监控主机组成。配电房内所有设备通过以太网、串口服务器接入到网络内;集成监控主机直接接入监控以太网，与中控室网络相连，从而实现数据交互，系统构架如图1所示。该系统采用集中管理、分散控制的方式，不但满足了对分散监控点集中统一管理的需要，更满足了数据安全等方面的要求。

4配电房智能监控管理系统的硬件设计

配电房需安装的采集设备有烟雾传感器、温湿度传感器、漏水传感器、红外防盗传感器、集成监控主机、三层交换机等。

（1）集成监控主机带有串口通信、AI/DI、以太网接口，可以对配电房运行环境进行数据采集和控制，现场通过以太网接口接入到监控环网，将数据传输至隧道管理所中控室的服务器进行处理，现场采用机架式无风扇工控机，保证系统安全可靠、维护方便。

（2）低压配电柜监控设施，采用远程电源管理控制器，不仅可以显示每个抽屉柜、智能断路器的电流、电压、负载等，还能显示双电源工作状态以及配电柜内的温湿度、烟雾、门禁等信息。当门禁被打开、烟雾产生时会触发报警。远程