СИСТЕМА МОНИТОРИНГА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ПОСТУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к системам тревожной сигнализации, и может быть использована для контроля безопасной эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики на посту электрической централизации.
Известен термокабель, способный работать при температуре пламени -60°C ÷ +121°C (Термокабель Protectowire, http://www.protectowire.com/index.htm). Линейный тепловой извещатель Protectowire состоит из двух стальных проводников, каждый из которых имеет изоляционное покрытие из термочувствительного полимера. Проводники с изолирующим покрытием скручиваются для создания между ними механического напряжения, затем покрываются защитной изоляцией и помещаются в оболочку для защиты от воздействия неблагоприятных условий окружающей среды.
При достижении порогового значения температуры под действием давления проводников происходит разрушение изоляционного покрытия из теплочувствительного полимера, что приводит к замыканию проводников, что является сигналом тревоги.
Известное изобретение позволяет обеспечить временную пожарную безопасность элементов оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) и устройств с кабельными вводами, однако не предупреждает о возникновение пожароопасной ситуации на объекте контроля.
Известны способ раннего обнаружения пожара и система для его реализации (RU 2409865 C1, 20.01.2011). Известная система содержит датчики для измерения газовых компонентов, усилители, аналого-цифровые преобразователи, микропроцессор, формирователь сигнала тревоги, световой сигнализатор, звуковой сигнализатор, формирователь модулирующего кода, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности, передающую антенну, приемную антенну, усилитель высокой частоты, гетеродин, смесители, усилители промежуточной частоты, делитель фазы на два, узкополосные фильтры, удвоитель фазы, фазовращатели на 90°, фазовый детектор, блок регистрации, сумматор, перемножитель и амплитудный детектор.
Известная система раннего обнаружения пожара обеспечивает предварительное обнаружение пожароопасной обстановки на объекте, однако не обеспечивает возможность анализа ситуации для выработки оптимального решения для своевременного предупреждения пожара.
Наиболее близким аналогом является известная система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений, содержащая не менее одного автоматизированного рабочего места (АРМ) контроля безопасности объектов диагностики, соединенного через цифровую линию связи и блок предварительной обработки сигналов с блоком параметрических датчиков состояния конструкции объектов диагностики, причем АРМ снабжено компьютером для анализа состояния объектов диагностики, устройством цветного мнемонического отображения текущего и аварийного состояния объектов диагностики и устройством аварийной сигнализации, блок пожарных датчиков, блок датчиков химического состава воздуха и/или блок датчиков химического состава воды, установленных на объектах контроля и соединенных с их блоками предварительной обработки сигналов, каждый блок предварительной обработки сигналов выполнен с возможностью приема и регистрации сигналов датчиков, содержащих измерительную информацию, с возможностью сравнения упомянутой информации с заранее внесенными в его память пороговыми значениями и с возможностью хранения результатов измерений, АРМ выполнено удаленным от объектов диагностики, установлено в диспетчерской МЧС, диспетчерской службы спасения и/или в диспетчерской пожарной станции, компьютер удаленного АРМ выполнен с возможностью опроса измерений блоков предварительной обработки сигналов объектов контроля, а в качестве цифровой линии связи, связывающей их с компьютером удаленной АРМ, использована сотовая сеть регионального оператора связи (RU 87792U1, 20.11.2004).
В известной системе каждый блок обработки сигналов выполнен с возможностью сравнения измеряемых параметров с их пороговыми значениями. Однако система не предусматривает поэлементного контроля пожароопасного объекта и выработки решения по предотвращению пожара.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании системы мониторинга безопасной эксплуатации элементов оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики, позволяющей предупредить возникновение пожара на посту электрической централизации.
Технический результат полезной модели заключается в повышение эффективности мониторинга безопасной эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики на посту электрической централизации за счет оперативного обнаружения сверхнормативного нагрева его элементов и своевременного принятия мер по недопущению возгорания оборудования автоматики и телемеханики.
Технический результат достигается тем, что система мониторинга безопасной эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики на посту электрической централизации содержит микроконтроллер, аналого-цифровые преобразователи, а также датчики температуры, установленные на стативах с оборудованием автоматики и телемеханики непосредственно над элементами оборудования, наиболее подверженных возгоранию, в непосредственной близости к ним, интерфейс связи, блок сбора данных, блок индикации состояния контролируемых элементов оборудования и блок индикации состояния датчиков с указанием их местоположения на соответствующем стативе, причем элементы индикации блоков индикации размещены на табло пульта управления поста электрической централизации, каждый из датчиков температуры подключен через соответствующий аналого-цифровой преобразователь к информационному входу соответствующего микроконтроллера, выходы которого соединены с информационными входами блока сбора данных, первым выходом подключенного к входу блока индикации состояния контролируемых элементов оборудования, вторым выходом - к входу блока индикации состояния датчиков, а другими входами/выходами - соединенного через интерфейс связи по каналам передачи данных с аппаратно-программным устройством автоматизированного рабочего места дежурного по станции, дополнительно включающего блоки звуковой и световой сигнализации, входами подключенные к соответствующему выходу программно-аппаратного устройства.
Микропроцессор может быть снабжен световым табло для визуального отображения температуры каждого датчика, размещенным на пульте управления поста электрической централизации.
На посту электрической централизации размещен блок памяти, вход/выход которого соединен с соответствующим выходом/входом блока сбора данных, другой выход/вход которого через интерфейс связи по каналам передачи данных подключен к аппаратно-программному устройству автоматизированного рабочего места диспетчера по связи, включающего дополнительный блок памяти.
На стайках стативов закреплены изолированные планки, на которых размещены с возможностью перемещения датчики температуры.
Проводная связь между датчиками температуры и преобразователями может быть выполнена с защитой от мешающих влияний высших гармонических составляющих токов.
В процессе эксплуатации оборудования автоматики и телемеханики, установленного на посту электрической централизации, из-за токов больших значений происходит нагрев отдельных элементов оборудования (кабеля, отдельных проводов, панелей, реле и т.д.), в результате которого возможно возгорание. Особенно актуальной эта проблема является на постах с релейной электрической централизацией.
На фиг.1 представлена структурная схема одного из вариантов выполнения системы мониторинга безопасной эксплуатации оборудования железнодорожной автоматики и телемеханики на посту электрической централизации железнодорожного транспорта.
Система включает размещенные на посту 1 электрической централизации микроконтроллер 2, аналого-цифровые преобразователи 3 и датчики 4 температуры. Причем датчики 4 размещены на стативах на изолированных планках, каждый из них размещен над соответствующим элементом оборудования в непосредственной близости к нему. С помощью датчиков 4 осуществляют контроль температурного фона элементов оборудования автоматики и телемеханики, наиболее подверженных возгоранию.
Датчики 4 температуры установлены на планках с возможностью перемещения. Это позволяет более точно осуществлять позиционирование датчика 4 относительно контролируемого элемента оборудования.
Пульт 5 поста 1 электрической централизации дополнительно включает блок 6 сбора данных, блок 8 световой индикации состояния контролируемого оборудования и блок 9 световой индикации состояния каждого датчика 1 с указанием его местоположения на соответствующем стативе, а также блок 7 памяти. Причем элементы индикации блоков 8 и 9 размещены на табло пульта 5 поста 1 электрической централизации.
Каждый из датчиков 4 температуры подключен через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 3 к информационному входу соответствующего микроконтроллера 2, выходы которого соединены с информационными входами блока 6 сбора данных, первым выходом подключенного к входу блока 8 индикации, а вторым выходом - к входу блока 9 индикации. Другие вход/выход блока 6 сбора данных соединены с выходом/входом блока 7 памяти.
Система включает также интерфейс 10 связи, установленный на посту 1 электрической централизации. Соответствующий выход/вход блока 6 сбора данных через интерфейс 10 связи по каналам передачи данных подключен к аппаратно-программному устройству 11 автоматизированного рабочего места 12 дежурного по станции, дополнительно включающего блок 13 звуковой сигнализации и блок 14 световой индикации, вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу программно-аппаратного устройства 11.
При этом программное обеспечение аппаратно-программного устройства 11 дополнительно выполняет функцию формирования сигнала звуковой и световой сигнализации в случае регистрации любым микропроцессором 2 предаварийной ситуации на посту 1 электрической централизации.
Кроме того, программное обеспечение аппаратно-программное устройство 11 дежурного по станции дополнительно включает возможностью запроса с помощью устройства ввода/вывода 15 данных мониторинга температуры элементов оборудования автоматики и телемеханики, установленных на посту 1, с последующим отображением на мониторе блока 16 отображения результатов мониторинга температуры над каждым контролируемым элементом оборудования.
Вход/выход блока 6 сбора данных через интерфейс 10 связи по каналам передачи данных подключен также к аппаратно-программному устройству 17 автоматизированного рабочего места 18 диспетчера по связи, включающего дополнительный блок 19 памяти для хранения данных мониторинга температуры над каждым контролируемым элементом оборудования автоматики и телемеханики поста 1 электрической централизации.
При этом программное обеспечение аппаратно-программного устройства 17 дежурного по связи дополнительно выполняет следующие функции:
- возможность запроса данных системы обнаружения сверхнормативного нагрева оборудования автоматики с помощью блока 20 ввода/вывода;
- возможность анализа результатов мониторинга температуры над контролируемыми элементами оборудования автоматики и телемеханики;
- возможность визуализации динамики изменения температурного режима контролируемого элемента оборудования автоматики и телемеханики поста электрической централизации на мониторе блока отображения аппаратно-программного устройства 21.
Каждый микропроцессор 2 снабжен световым табло 22 для отображения температуры каждого датчика.
Предлагаемая система работает следующим образом.
Датчики 4 температуры в режиме реального времени измеряют температуру в непосредственной близости от контролируемых элементов оборудования автоматики и телемеханики. В качестве датчиков 4 температуры используют термопреобразователи сопротивления с непрерывным измерением температуры. Данные измерений каждого датчика 4 температуры соответствующий преобразователь 3 преобразует в цифровые сигналы и передает на соответствующий информационный вход микропроцессора 2. Микропроцессор 2 последовательно через заданный промежуток времени осуществляет опрос данных со своих информационных входов и сравнивает результаты измерений каждого датчика 4 с предельно допустимыми значениями, заложенными в его оперативной памяти. Каждый микропроцессор 2 осуществляет опрос не менее восьми датчиков 4 температуры.
Для каждого контролируемого элемента оборудования в результате анализа статистической информация его температурных режимов было определено предельно допустимое значение температуры, характеризующее его состояние как предаварийное.
В процессе мониторинга температуры при превышении численных значений температуры хотя бы одним из датчиков 4 предельно-допустимого значения микроконтроллер 2 формирует сигнал «авария оборудования» и направляет его в блок 6 сбора данных.
Кроме того, по данным измерений микропроцессор 2 фиксирует обрыв или короткое замыкание датчика 4 и формирует сигнал «авария датчика» с данными идентификационного номера неисправного датчика 4 и направляет его в блок 6 сбора данных.
Блок 6 осуществляет сбор данных со всех микроконтроллеров 2. При получении сигнала «авария оборудования» блок 6 формирует соответствующий сигнал и направляет его через интерфейс 10 связи на вход аппаратно-программного устройства 11 автоматизированного рабочего места 12 дежурного по станции.
При этом аппаратно-программное устройство 12 формирует соответствующие сигналы для включения блоков 13 и 14 звуковой и световой сигнализации, элементы индикации которых соответственно информируют дежурного по станции о предаварийном состоянии оборудования на посту 1 электрической централизации. Получив информацию о предаварийном состоянии оборудования, установленного на данном посту 1 электрической централизации, дежурный по станции принимает решение о направлении электромеханика на пост 1 электрической централизации для выяснения ситуации непосредственно на месте.
На табло пульта 5 управления электрической электрификации элемент индикации блока 8 информируют о состояния контролируемого оборудования, например, красным цветом сигнализирует о предаварийном состоянии элемента оборудования, непосредственно над которым измеряет температуру датчик 4, зеленым - о его рабочем состоянии. При этом на табло высвечивается также идентификационный номер датчика 4, характеризующий его местонахождение на соответствующем стативе. Рядом с элементом индикации блока 8 размещен элемент индикации блока 9, который, например, зеленым цветом информирует о рабочем состоянии самого датчика 4, а красным - обрыв или короткое замыкание датчика 4.
Таким образом, прибывший на пост электромеханик имеет полную информацию о состоянии контролируемых элементов оборудования, состоянии измерительного датчиков и их местоположении на стойках поста 1 электрической централизации. Это позволяет оперативно принимать соответствующие меры по предотвращению возгорания элементов оборудования автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте.
Каждый микропроцессор 2 дополнительно включает световое табло 22, которое отображает показания датчиков 4. Микропроцессор 2 по результатам опроса каждого информационного входа, на который поступает информация с соответствующего датчика 4, дополнительно для светового табло 22 формирует сигналы для отображения показаний датчика 4 температуры с указанием его идентификационного номера. Это позволяет более полно оценить ситуацию на посту 1 электрической централизации.
Кроме того, микропроцессор 2 формирует по результатам опроса каждого датчика 4 пакет данных, характеризующий в течение заданного промежутка времени температурный режим контролируемого элемента оборудования автоматики и телемеханики, и направляет его в блок 6 сбора данных, который передает его в блок 9 памяти для хранения.
Для повышения эффективности мониторинга безопасной эксплуатации элементов оборудования автоматики и телемеханики блок 6 сбора данных через интерфейс 10 связи передает в аппаратно-программное устройство 17 автоматизированного рабочего места диспетчера связи информацию о сверхнормативном нагреве элементов оборудования автоматики и телемеханики. Диспетчер связи анализирует ситуацию и принимает необходимые решения для устранения выявленной предаварийной ситуации.
Кроме того, диспетчер связи с помощью блока 20 ввода/вывода через аппаратно программное устройство 17 и интерфейс 10 связи периодически запрашивает у блока 6 сбора данных информацию о температурном режиме элементов оборудования автоматики и телемеханики за определенный промежуток времени. При получении пакета данных по каждому датчику 4 температуры аппаратно-программное устройство 17 формирует сигналы для визуального отображения на мониторе блока 21 изменения температурного режима в непосредственно близости контролируемого элемента оборудования течение заданного промежутка времени. На основании анализа динамики температурного режима каждого элемента оборудования диспетчер связи принимает решения для проведения соответствующих работ по предупреждению развития аварийных ситуаций на посту 1 электрической централизация.
Элементы оборудования электрической централизации релейного типа при работе создают помехи. Для повышения достоверности данных и устойчивости измерений температуры, проводная связь между датчиками 4 температуры и преобразователями 3 выполнена кабелем с экранированными элементами, позволяющими осуществить защиту от мешающих влияний в области высших гармонических составляющих токов.