杨宇
杭州杭港地铁五号线有限公司 浙江省杭州市 310006
摘 要：文章论述了无线温湿度传感器的概念、原理，并分析其在地铁方面的应用。
关键词：无线温湿度传感器；地铁
1 引言
地铁属于大多数城市的公共基础设施，是城市轨道交通的基本组成单位，为人们的出行提供了极大的便利。对于城市来说，地铁运营过程的消耗是交通行业能源消耗的大户，其中对于温湿度的控制是产生能耗的重点环节。另外就是地铁也是突发事件频繁发生的场所之一，包括火灾、脱轨、自然灾害、停电事故等，其中火灾是威胁地铁安全的主要事故。基于此，研究温湿度控制系统对于及时侦测火灾的发生和扑灭有重要意义。本次就是研究无线温湿度传感器在地铁方面的应用。
2无线温湿度传感器概述
无线传感器技术在世界各行各业范围内被广泛应用，主要集中在军事侦察、环境监测、医疗护理等方面。无线传感器可配置温湿度传感元件、温度传感元件、压力传感元件、气体传感元件，以及流量、位移、开关量、雨量、风速风向等等各种传感器。其中无线温湿度传感器应是集成传感、无线通信、低功耗等技术的无线传感网络产品。无线温湿度传感器主要使用电池供电，在工程实施中避免了大工作量的通讯线缆、管线、供电线路的铺设，用户也可根据现场实际使用情况，科学调整安装的位置，方便实用。就目前来说，无线温湿度传感器应用于供水管网、供气管网、供油管网、环境、医疗卫生、制造业、化工、能源、气象、仓储、冷藏、冰柜、恒温恒湿生产车间、办工场所等等领域。
3无线温湿度传感器在地铁应用分析
3.1应用意义
地铁逐渐成为国内大城市必不可少的交通运输工具，具有运量大、准时性好、快速安全、交通效率高、利于环保等优点。因此人们出行大多数情况下都会考虑地铁，这就使得地铁每个时刻经过的乘客人数很多。而因为地铁乘用人次多，怎么样给乘客提供一个令人中意的、舒适的、安全的乘车环境成为运输部门需要考虑和解决的问题。这就需要精心设计地铁的环境操纵系统，而这当中温湿度传感器是必需的检测工具。借助温湿度传感器一方面可以对地铁环境进行控制，监测地铁内部的温湿度情况，综合乘客人数，合理调控舒适的温湿度情况，给予乘客舒适的乘车环境。另一方面，借助温湿度传感器还可以监测是否有火灾的发生，通过车厢内温度的升降监控是否有火灾苗头，从而及时扑灭，以保证地铁运输的安全性。还有一点就是，保证地铁环境运行舒适需要的能耗很多，而通过温湿度传感器的现场监控，可在一定程度上节约能耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆比如借助温度传感器对于地铁内温度与湿度的监测，可以与更先进的风水联动节能系统联动，减少资源浪费。
3.2应用方法
在地铁的环境操纵系统里，主要使用的传感器有室内温湿度传感器、管道温湿度传感器。地铁的运量大，也就是乘客流量很大，所需要的新风量变化大。所以地铁的空调负荷变化大，要实现节能需要借助于自动操纵的手段。作为自动操纵系统必不可少的组成部分，环境传感器在地铁中更多的起着重要的效果。对此，我们可以在车站的站厅和站台区等公共区域内以及重要的设备设施房内设置室内温湿度传感器，借此监测车站实时的温度及湿度。传感器将实时监测的参数传输给控制中心，由控制中心运营人员通过对这些参数的参考和分析来实现对车站各系统工况的合理调整，以保持车站公共区域始终处于较为舒适的环境，同时设备设施房间内部一直处于适宜的温湿度之下，避免过热、过冷、过于潮湿和干燥对设备设施带来的不良影响。对于这方面的应用，室内温湿度传感器一般安装在车站站厅、站台以及设备设施房间的墙面上或顶上。
与此同时，我们可以在车站的新风室和回风室安装管道温湿度传感器，用以监测室外新风的和车站内的温度以及湿度。环境操纵系统能够根据传感器采集到的数据来推断车站的环境质量，并根据预先设计好的多种工况来进行自动切换，以实现自动操纵系统对车站环境的自动操纵，使得车站环境始终处于较为舒适的环境之中，并最后实现节能减排的目的。管道温湿度传感器通常安装在新风室和回风室的墙壁上。
另外，考虑到地铁设施本身构造就比较复杂，如果使用有线的温湿度传感器会形成大批量线缆的敷设，影响工期进度与整体美观。因此在信息技术的辅助下，我们采用无线温湿度传感器，应用在地铁环境中，通过WIFI、NB-loT等技术，实现温湿度传感器的信号传输。这样会节省很大一部分线缆的敷设（节省材料），节约了安装成本（节省人力），还能压缩施工工期（节省时间）。
3.3传感器节点发射频率的调节
考虑到无线传感器的特点，我们需要在安装传感器的周围安装监测节点，通过收集节点发出的频率信号来判断温湿度的大小，继而将信号传输出去，通过信号接收器汇集到控制中心。在这个过程中，因为各个传感器节点与路由器之间的距离不同，链路收到的干扰也不同，这使得路由器接收的RSSI值不同。而RSSI值越大，代表该传感器节点的信号功率强度越强，也就越容易被传感器识别，反之亦然。因此为了保证在整个地铁运行过程中，信号接收器收集到的信号都很清晰，就需要对传感器节点法身频率进行调节，根据距离和受干扰程度的不同，调节出合适的发射频率。在保证通信质量的前提下，设置最小的发射频率，也就是说RSSI值大的需要适当减小发射频率，而RSSI值小的可以适当加大发射频率。通过这种措施，在保证通信质量的同时降低系统运行损耗。
对于发射频率的调节，可以借助继电器特性和基于模糊控制两种方法进行。前者是在自动控制系统上给定一个固定的强度值，当实际值高于给定值时系统会自动减小发射功率的设定值，反之需要增大设定值。这样通过设置合理的控制器来发射频率输出合适的增量。这样可以使上级路由器的目标设备的信号功率稳定在给定功率附近，进而达到最终发射功率目标。后者是通过模糊算法构建控制器，借助运算结果进行发射功率的控制，并传递给上位机，分析是否需要调整发射功率。相对来说，基于继电器特性的功率调节过程比较简单且占用存储空间小，而基于模糊控制的功率调节过程比较复杂且占用存储空间大，但具有响应速度较快和抗干扰能力较强的优点。
4结语
无线温湿度传感器在地铁上的应用，主要是基于无线网络正常通信的基础上进行。在实际应用时，需要重点关注网络信息安全问题，采用一定的网络安全防护措施，以保证传输的温湿度信号准确完整，避免因为错误信号的传输导致地铁上的温湿度控制出现异常。
参考文献：
[1]于秀珍.地铁环境感知无线传感器网络系统[D].沈阳大学,2013.
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论文作者:杨宇
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/10
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