[发明专利]一种基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化探测技术领域，更具体地，涉及一种基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统及控制方法。

背景技术

当下高速铁路建设规模不断扩大，由于地质条件、施工技术等各方面的原因，高速铁路隧道在运营阶段容易出现各种各样的病害问题，影响列车运营安全，对国家及人民生命财产安全造成严重威胁。加之高铁隧道具有空间封闭、列车通行密度高、载流量大等特点，用于维修养护及病害检测的“天窗”时间很短，并且依照传统人工检测的办法不仅效率低、危险性高，而且很大程度上取决于人员的经验水平，因此提高高速铁路隧道病害检测的效率及精准性是亟待解决的问题。

瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场，从而探测介质电阻率的一种方法。根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点，近几年将其用于煤矿井下水文勘查；瞬变电磁法是一种极具发展前景的方法，可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等；无论是在国内亦或是国外，瞬变电磁法主要的应用领域仍是在地面布置以探测地下异常体(如煤矿、地下金属等)的位置方面，将其应用于隧道病害的鉴定与维修养护领域的资料较少，仍处于探索阶段。

瞬变电磁法可有效提升隧道衬砌后方溶洞、空洞、溶槽等病害的检测效率和精准度，将其应用于高铁隧道，替代传统的人工检测方法是对当下高铁隧道病害严重问题的良好解决方案，但要实现这个目的，还需克服一项技术难题，即实现瞬变电磁探测系统的自动化；如今使用可编程控制器(PLC)进行工业自动化控制的技术已经日趋成熟，本发明提出一种基于PLC控制的瞬变电磁仪自动控制系统，有效地解决了上述自动化检测的问题，在未来自动化、电气化隧道检测的大潮中，有着广泛的应用前景。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统及控制方法，该控制系统采用瞬变电磁仪对隧道衬砌病害进行探测，并利用PLC可编程控制器对瞬变电磁仪进行电气化控制，实现了瞬变电磁仪自动化检测控制。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统，包括上位机、PLC控制模块和距离传感器；其中，所述上位机和距离传感器均与PLC控制模块建立通讯连接；所述PLC控制模块与瞬变电磁仪相互通信；

所述上位机用于管理和协调自动控制系统的运行；

所述距离传感器用于通过向垂直隧道侧壁方向发出能量波束以测量其与隧道侧壁的垂直距离，并根据所述垂直距离判断瞬变电磁仪进入或离开隧道瞬间；并用于在瞬变电磁仪进入隧道瞬间发出启动指令，在瞬变电磁仪离开隧道瞬间发出停止指令；

所述PLC控制模块用于接收所述启动指令后向瞬变电磁仪发出执行指令，控制瞬变电磁仪在进入隧道的瞬间启动，并根据上位机的控制指令控制瞬变电磁仪执行具体探测工作；并用于根据所述距离传感器发出的停止指令控制瞬变电磁仪在离开隧道的瞬间停止工作；

所述瞬变电磁仪执行探测工作，用于发射脉冲电流以激发瞬变磁场，并用于接收待测介质的感应电动势，将探测数据反馈给所述上位机。

优选的，上述基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统，所述距离传感器在进入隧道瞬间产生高电平信号，所述高电平信号作为启动指令传输至PLC控制模块；

所述距离传感器产生的电平信号在离开隧道瞬间恢复为低电平信号，所述低电平信号作为停止指令传输至PLC控制模块；其下降沿产生的一定周期宽度的脉冲信号作为判断瞬变电磁仪离开隧道的依据。

优选的，上述基于PLC的瞬变电磁仪自动控制系统，所述PLC控制模块包括开关电源、CPU单元、输入单元、输出单元和外设接口；所述开关电源、输入单元、输出单元和外设接口均与CPU单元相连；PLC控制模块通过所述外设接口与上位机和距离传感器建立通讯连接；PLC控制模块发出的启动和停止指令通过所述输出单元传输至瞬变电磁仪；

所述CPU单元包括微处理器和存储器，所述存储器中存储有可在所述微处理器上运行的用户程序；

所述用户程序用于采集距离传感器发出的启动指令，并根据所述启动指令控制PLC控制模块的输出线圈输出高电平信号，所述高电平信号作为执行指令控制瞬变电磁仪启动；并用于采集距离传感器发出的停止指令，并根据所述停止指令控制PLC控制模块的输出线圈输出低电平信号，所述低电平信号控制瞬变电磁仪停止工作。