基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統的製作方法

2023-09-19 03:26:30 1

基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，它的工頻電場傳感器和工頻磁場傳感器均依次通過濾波器、放大器真有效值轉換器連接中心控制模塊，中心控制模塊的第一信號輸出端連接電控開關裝置的第一開關組的輸入觸點，第二信號輸出端連接第二開關組的輸入觸點，第一開關組的輸出觸點連接第一光纖通信模塊，第二開關組的輸出觸點連接第一藍牙通信模塊，中心控制模塊的開關控制輸出端連接電控開關裝置，第一光纖通信模塊和第一藍牙通信模塊均連接遠端分析顯示裝置；第一開關組為常閉，第二開關組為常開。本實用新型在無人監視條件下實現對待測交流輸變電工程的工頻電場和工頻磁場的實時監測。
【專利說明】基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及交流輸變電工程電磁環境監測【技術領域】，具體地指一種基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統。

【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展，輸變電工程得到迅猛的發展，電網建設在支撐經濟發展的同時，不可避免地帶來了諸如電磁環境影響、公眾環保投訴等一系列問題。隨著社會和公眾維護自身環保權益的意識不斷提高，輸變電工程建設項目越來越受到廣泛的關注。這些年來，群眾對於電力設施的建設所帶來環境問題的關注度越來越高，輸變電工程電磁環境監測工作已顯得愈發重要。
[0003]目前，我國傳統的交流輸變電工程的電磁環境監測裝置大多採用連接線、光纜等有線方式進行現場測量和數據傳輸，測量人員現場通過手工記錄監測值、後期進行數據分析和挖掘，現場測量結果易因線纜長度短致人員距離近造成電磁環境畸變，導致測量結果失真(任何物體放入工頻電場環境都會使得周圍的電場環境產生畸變，而人體本身有生物電流，會對測量結果產生影響)；另一方面，單一的通訊模式較為簡單，當連接線斷股或接觸不良時，輕則測量結果存在較大誤差，重則無法獲取實時監測數據。在此情況下，傳統的監測裝置從現場數據記錄方式和單一通信模式上，給交流輸變電工程電磁環境監測工作帶來極大的不便。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是要提供一種基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，該系統以光纖通信通道為主、藍牙通信通道為冷備用，當光纖通道正常通信時，藍牙通道處於冗餘冷備用狀態，完全不工作；當光纖通道無法正常工作時，冗餘的藍牙通道接收控制指令，通過自動開關切換實現通信自維持運行，確保數據穩定、可靠發送至數據接收單元，非磁性防水防感應支架消除了空氣溼度和支架本身對測量結果的影響，該監測系統可在無人監視條件下自動完成，最終實現工頻電場和工頻磁場的實時監測。
[0005]為實現此目的，本實用新型所設計的基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，其特徵在於:它包括監控裝置終端殼體、遠端分析顯示裝置、與監控裝置終端殼體連接的非磁性防水防感應支架，其中，所述監控裝置終端殼體內設有工頻電場傳感器、工頻磁場傳感器、工頻電場濾波器、工頻電場放大器、工頻電場真有效值轉換器、工頻磁場濾波器、工頻磁場放大器、工頻磁場真有效值轉換器、中心控制模塊、電控開關裝置和第一數據通信模塊；
[0006]所述工頻電場傳感器的信號輸出端連接工頻電場濾波器的信號輸入端，工頻電場濾波器的信號輸出端連接工頻電場放大器的信號輸入端，工頻電場放大器的信號輸出端連接工頻電場真有效值轉換器的信號輸入端，工頻電場真有效值轉換器的信號輸出端連接中心控制模塊的工頻電場信號輸入端；
[0007]所述工頻磁場傳感器的信號輸出端連接工頻磁場濾波器的信號輸入端，工頻磁場濾波器的信號輸出端連接工頻磁場放大器的信號輸入端，工頻磁場放大器的信號輸出端連接工頻磁場真有效值轉換器的信號輸入端，工頻磁場真有效值轉換器的信號輸出端連接中心控制模塊的工頻磁場信號輸入端；
[0008]所述中心控制模塊的第一信號輸出端連接電控開關裝置的第一開關組的輸入觸點，中心控制模塊的第二信號輸出端連接電控開關裝置的第二開關組的輸入觸點，電控開關裝置的第一開關組的輸出觸點連接第一數據通信模塊的第一光纖通信模塊的第一通信端，電控開關裝置的第二開關組的輸出觸點連接第一數據通信模塊的第一藍牙通信模塊的第一通信端，所述中心控制模塊的開關控制信號輸出端連接電控開關裝置的開關控制信號輸入端，所述第一光纖通信模塊的第二通信端和第一藍牙通信模塊的第二通信端均連接遠端分析顯示裝置；
[0009]所述電控開關裝置的第一開關組為常閉開關組，電控開關裝置的第二開關組為常開開關組。
[0010]本實用新型的有益效果:
[0011]1、本實用新型可在無人監視條件下自動完成待測交流輸變電工程工頻感應電場和磁場數據的監測、發送、處理、挖掘與展示，實現對待測交流輸變電工程的工頻電場和工頻磁場的實時監測；
[0012]2、本實用新型採用以光纖通信通道為主、藍牙通信通道為冷備用的監測數據通信方式，可實現光纖通信模塊或所述光纖出現故障的條件下，藍牙通信模塊自動切入投入運行，確保電磁環境數據可靠、穩定、實時的監測；
[0013]3、本實用新型的非磁性防水防感應支架消除了空氣溼度和支架本身對監測結果的影響，提高了對待測交流輸變電工程的工頻電場和工頻磁場的監測結果的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0015]其中，I一工頻電場傳感器、2—工頻磁場傳感器、3—工頻電場濾波器、4一工頻電場放大器、5—工頻電場真有效值轉換器、6—工頻磁場濾波器、7—工頻磁場放大器、8—工頻磁場真有效值轉換器、9一中心控制模塊、10—置位復位器、11 一電控開關裝置、11.1一第一開關組、11.2—第二開關組、12—第一數據通信模塊、12.1一第一光纖通信模塊、12.2一第一藍牙通信模塊、13—通訊檢測器、14一第二數據通信模塊、14.1一第二光纖通信模塊、14.2—第二藍牙通信模塊、15—數據處理模塊、16—顯示器、17—非磁性防水防感應支架、18—監控裝置終端殼體。

【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0017]本實用新型以光纖通信通道為主、藍牙通信通道為冷備用，當光纖通道正常通信時，藍牙通道處於冗餘冷備用狀態，完全不工作；當光纖通道無法正常工作時，冗餘的藍牙通道接收中心控制模塊的控制指令，通過自動開關切換實現通信自維持運行，確保數據穩定、可靠發送至遠端分析顯示裝置，非磁性防水防感應支架消除了空氣溼度和支架本身對測量結果的影響，最終實現工頻電場和工頻磁場的實時監測。本實用新型的具體結構如下:
[0018]如圖1所示的基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，它包括監控裝置終端殼體18(塑料殼體)、遠端分析顯示裝置、與監控裝置終端殼體18連接的非磁性防水防感應支架17，其中，所述監控裝置終端殼體18內設有工頻電場傳感器1、工頻磁場傳感器
2、工頻電場濾波器3、工頻電場放大器4、工頻電場真有效值轉換器5、工頻磁場濾波器6、工頻磁場放大器7、工頻磁場真有效值轉換器8、中心控制模塊9、電控開關裝置11和第一數據通信模塊12 ；
[0019]所述工頻電場傳感器I的信號輸出端連接工頻電場濾波器3的信號輸入端，工頻電場濾波器3的信號輸出端連接工頻電場放大器4的信號輸入端，工頻電場放大器4的信號輸出端連接工頻電場真有效值轉換器5的信號輸入端，工頻電場真有效值轉換器5的信號輸出端連接中心控制模塊9的工頻電場信號輸入端；
[0020]所述工頻磁場傳感器2的信號輸出端連接工頻磁場濾波器6的信號輸入端，工頻磁場濾波器6的信號輸出端連接工頻磁場放大器7的信號輸入端,工頻磁場放大器7的信號輸出端連接工頻磁場真有效值轉換器8的信號輸入端，工頻磁場真有效值轉換器8的信號輸出端連接中心控制模塊9的工頻磁場信號輸入端；
[0021]所述中心控制模塊9的第一信號輸出端連接電控開關裝置11的第一開關組11.1的輸入觸點，中心控制模塊9的第二信號輸出端連接電控開關裝置11的第二開關組11.2的輸入觸點，電控開關裝置11的第一開關組11.1的輸出觸點連接第一數據通信模塊12的第一光纖通信模塊12.1的第一通信端，電控開關裝置11的第二開關組11.2的輸出觸點連接第一數據通信模塊12的第一藍牙通信模塊12.2的第一通信端，所述中心控制模塊9的開關控制信號輸出端連接電控開關裝置11的開關控制信號輸入端，所述第一光纖通信模塊12.1的第二通信端和第一藍牙通信模塊12.2的第二通信端均連接遠端分析顯示裝置；
[0022]所述電控開關裝置11的第一開關組11.1為常閉開關組，電控開關裝置11的第二開關組11.2為常開開關組。
[0023]上述工頻電場傳感器I和工頻磁場傳感器2實現對待測交流輸變電工程周圍的工頻電場和工頻磁場的模擬信號採集。
[0024]上述技術方案中，所述遠端分析顯示裝置包括第二數據通信模塊14、數據處理模塊15和顯示器16，其中，第二數據通信模塊14包括第二光纖通信模塊14.1和第二藍牙通信模塊14.2，所述第二光纖通信模塊14.1的第一通信端連接所述第一光纖通信模塊12.1的第二通信端，第二藍牙通信模塊14.2的第一通信端連接所述第一藍牙通信模塊12.2的第二通信端，所述第二光纖通信模塊14.1和第二藍牙通信模塊14.2的第二通信端均連接數據處理模塊15的信號輸入端，數據處理模塊15的信號輸出端連接顯不器16的信號輸入端。
[0025]上述技術方案中，它還包括通訊檢測器13，所述通訊檢測器13的輸入端連接第一光纖通信模塊12.1和第一藍牙通信模塊12.2的第三通信端，通訊檢測器13的輸出端連接中心控制模塊9的檢測信號輸入端。
[0026]上述技術方案中，它還包括置位復位器10，所述置位復位器10的信號輸入端連接中心控制模塊9的復位控制信號輸出端，所述置位復位器10的信號輸出端連接工頻磁場傳感器2的復位控制端。
[0027]上述技術方案中，所述工頻電場傳感器1、中心控制模塊9、第一光纖通信模塊12.1、第二光纖通信模塊14.1、第一藍牙通信模塊12.2和第二藍牙通信模塊14.2的工作電壓為3.3V ;所述工頻磁場傳感器2、工頻電場放大器4中的運算放大器、工頻磁場放大器7中的運算放大器、工頻電場真有效值轉換器5、工頻磁場真有效值轉換器8、置位復位器10、工頻電場濾波器3、工頻磁場濾波器6的工作電壓為±5V，上述3.3V和±5V電壓由12V鋰電池通過DC/DC (直流轉直流電源)電源轉換模塊轉換得來。
[0028]上述雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統的工作過程為:
[0029]1、所述監控裝置終端殼體18通過非磁性防水防感應支架17架設在待測交流輸變電工程周圍的指定位置處(一般在輸電線路的沿線各位置如(輸電線路正下方5米處等)，離地高度一般1.5至2米變電站的話一般在主設備附近)，所述工頻電場傳感器I感應待測交流輸變電工程周圍指定位置處的實時工頻電場信號，並將感應到的實時工頻電場信號轉換為實時工頻電場模擬信號，工頻電場傳感器I將該工頻電場模擬信號輸送給工頻電場濾波器3 ;
[0030]所述工頻磁場傳感器2感應待測交流輸變電工程周圍指定位置處的實時工頻磁場信號，並將感應到的實時工頻磁場信號轉換為實時工頻磁場模擬信號，工頻磁場傳感器2將該工頻磁場模擬信號輸送給工頻磁場濾波器6 ；
[0031]2、所述工頻電場濾波器3和工頻電場放大器4依次對工頻電場模擬信號進行濾波和放大處理，所述工頻電場放大器4將濾波和放大處理後的工頻電場模擬信號傳輸給工頻電場真有效值轉換器5 ；
[0032]所述工頻磁場濾波器6和工頻磁場放大器7依次對工頻磁場模擬信號進行濾波和放大處理，所述工頻磁場放大器7將濾波和放大處理後的工頻磁場模擬信號傳輸給工頻磁場真有效值轉換器8 ；
[0033]3、所述工頻電場真有效值轉換器5對濾波和放大處理後的工頻電場模擬信號進行真有效值轉換處理，得到工頻電場模擬信號的有效值，工頻電場真有效值轉換器5將得到的工頻電場模擬信號的有效值傳輸給中心控制模塊9 ；
[0034]同時，所述工頻磁場真有效值轉換器8對濾波和放大處理後的工頻磁場模擬信號進行真有效值轉換處理，得到工頻磁場模擬信號的有效值，工頻磁場真有效值轉換器8將得到的工頻磁場模擬信號的有效值傳輸給中心控制模塊9 ；
[0035]4、所述中心控制模塊9將工頻電場模擬信號的有效值和工頻磁場模擬信號的有效值進行模數轉換分別生成對應的工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號(上述工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號被打包處理在一起)，所述中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1閉合，同時第二開關組11.2斷開，此時，中心控制模塊9將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過電控開關裝置11的第一開關組11.1傳輸到第一光纖通信模塊12.1，第一光纖通信模塊12.1將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過光纖傳輸給遠端分析顯示裝置；
[0036]當第一光纖通信模塊12.1或所述光纖出現故障後，中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1斷開，同時第二開關組11.2閉合，此時，中心控制模塊9將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過電控開關裝置11的第二開關組11.2傳輸到第一藍牙通信模塊12.2，第一藍牙通信模塊12.2將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過藍牙信號傳輸給遠端分析顯示裝置；
[0037]5、所述遠端分析顯示裝置對工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號進行數據分析，並將分析結果進行顯示。
[0038]上述技術方案中，所述遠端分析顯示裝置的第二光纖通信模塊14.1依次通過光纖和第一光纖通信模塊12.1向通訊檢測器13的輸入端發送實時光纖通信線路狀態信號；所述遠端分析顯示裝置的第二藍牙通信模塊14.2通過第一藍牙通信模塊12.2向通訊檢測器13的輸入端發送實時藍牙通信線路狀態信號，所述通訊檢測器13對實時光纖通信線路狀態信號和實時藍牙通信線路狀態信號進行檢測，並將檢測結果發送給中心控制模塊9 ；
[0039]如果通訊檢測器13檢測出光纖通信線路狀態和藍牙通信線路狀態均正常，則中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1閉合，同時第二開關組11.2斷開；
[0040]如果通訊檢測器13檢測出光纖通信線路狀態存在異常，則中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1斷開，同時第二開關組11.2閉合；
[0041]如果通訊檢測器13檢測出藍牙通信線路狀態存在異常，則中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1閉合，同時第二開關組11.2斷開。整個過程中光纖通道和藍牙通道的相互切換僅需要5秒。
[0042]上述技術方案中，所述中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1閉合，同時第二開關組11.2斷開，第一光纖通信模塊12.1將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過光纖傳輸給遠端分析顯示裝置的第二光纖通信模塊14.1中，第二光纖通信模塊14.1將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號傳輸給數據處理模塊15，數據處理模塊15對工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號進行信號解析、校驗和無用數據剔除處理，並將處理的結果傳輸給顯示器16進行顯示；
[0043]當第一光纖通信模塊12.1或所述光纖出現故障後，中心控制模塊9控制電控開關裝置11的第一開關組11.1斷開，同時第二開關組11.2閉合，第一藍牙通信模塊12.2將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號通過藍牙信號傳輸給遠端分析顯示裝置的第二藍牙通信模塊14.2中，第二藍牙通信模塊14.2中將工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號傳輸給數據處理模塊15，數據處理模塊15對工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號進行信號解析、校驗和無用數據剔除處理，並將處理的結果傳輸給顯示器16進行顯示。
[0044]上述數據處理模塊15對工頻電場數位訊號和工頻磁場數位訊號進行信號解析和校驗的具體過程為:當數據處理模塊15接收到監測數據後，將數據放入一個Byte數組中，判斷數組的第一個字節是否為0XFA，如果不是0XFA，則不進行後續操作，如果接收首字節為0XFA,進行下一步流程CRC(Cyclical Redundancy Check,循環冗餘碼)校驗；若CRC校驗正確，則接收數據與中心控制模塊9發送的數據一致，進行下一步數據的解包，否則不進行後續操作；解包的數據通過拆分、計算、校準後更新到顯示器16的信息展示頁面，實現數據的實時化展示。
[0045]上述技術方案中，所述中心控制模塊9通過置位復位器10每隔指定時間(默認一秒一次)向工頻磁場傳感器2的復位控制端發送復位信號。
[0046]本說明書未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，其特徵在於:它包括監控裝置終端殼體(18)、遠端分析顯示裝置、與監控裝置終端殼體(18)連接的非磁性防水防感應支架(17)，其中，所述監控裝置終端殼體(18)內設有工頻電場傳感器(I)、工頻磁場傳感器(2)、工頻電場濾波器(3)、工頻電場放大器(4)、工頻電場真有效值轉換器(5)、工頻磁場濾波器(6)、工頻磁場放大器(7)、工頻磁場真有效值轉換器(8)、中心控制模塊(9)、電控開關裝置(11)和第一數據通信模塊(12)； 所述工頻電場傳感器(I)的信號輸出端連接工頻電場濾波器(3)的信號輸入端，工頻電場濾波器⑶的信號輸出端連接工頻電場放大器⑷的信號輸入端，工頻電場放大器(4)的信號輸出端連接工頻電場真有效值轉換器(5)的信號輸入端，工頻電場真有效值轉換器(5)的信號輸出端連接中心控制模塊(9)的工頻電場信號輸入端； 所述工頻磁場傳感器(2)的信號輸出端連接工頻磁場濾波器￠)的信號輸入端，工頻磁場濾波器(6)的信號輸出端連接工頻磁場放大器(7)的信號輸入端，工頻磁場放大器(7)的信號輸出端連接工頻磁場真有效值轉換器(8)的信號輸入端，工頻磁場真有效值轉換器(8)的信號輸出端連接中心控制模塊(9)的工頻磁場信號輸入端； 所述中心控制模塊(9)的第一信號輸出端連接電控開關裝置(11)的第一開關組(11.D的輸入觸點，中心控制模塊(9)的第二信號輸出端連接電控開關裝置(11)的第二開關組(11.2)的輸入觸點，電控開關裝置(11)的第一開關組(11.1)的輸出觸點連接第一數據通信模塊(12)的第一光纖通信模塊(12.1)的第一通信端，電控開關裝置(11)的第二開關組(11.2)的輸出觸點連接第一數據通信模塊(12)的第一藍牙通信模塊(12.2)的第一通信端，所述中心控制模塊(9)的開關控制信號輸出端連接電控開關裝置(11)的開關控制信號輸入端，所述第一光纖通信模塊(12.1)的第二通信端和第一藍牙通信模塊(12.2)的第二通信端均連接遠端分析顯示裝置； 所述電控開關裝置(11)的第一開關組(11.D為常閉開關組，電控開關裝置(11)的第二開關組(11.2)為常開開關組。
2.根據權利要求1所述的基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，其特徵在於:所述遠端分析顯示裝置包括第二數據通信模塊(14)、數據處理模塊(15)和顯示器(16)，其中，第二數據通信模塊(14)包括第二光纖通信模塊(14.1)和第二藍牙通信模塊(14.2)，所述第二光纖通信模塊(14.1)的第一通信端連接所述第一光纖通信模塊(12.1)的第二通信端，第二藍牙通信模塊(14.2)的第一通信端連接所述第一藍牙通信模塊(12.2)的第二通信端，所述第二光纖通信模塊(14.1)和第二藍牙通信模塊(14.2)的第二通信端均連接數據處理模塊(15)的信號輸入端，數據處理模塊(15)的信號輸出端連接顯不器(16)的信號輸入端。
3.根據權利要求1所述的基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，其特徵在於:它還包括通訊檢測器(13)，所述通訊檢測器(13)的輸入端連接第一光纖通信模塊(12.1)和第一藍牙通信模塊(12.2)的第三通信端，通訊檢測器(13)的輸出端連接中心控制模塊(9)的檢測信號輸入端。
4.根據權利要求1或2或3所述的基於雙通信通道動態切換的電磁環境實時監測系統，其特徵在於:它還包括置位復位器(10)，所述置位復位器(10)的信號輸入端連接中心控制模塊(9)的復位控制信號輸出端，所述置位復位器(10)的信號輸出端連接工頻磁場傳 感器(2)的復位控制端。
【文檔編號】G01R33/02GK204028233SQ201420507069
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】張廣洲, 馮智慧, 吳念, 張弓達, 許曉路, 湯紫霖, 張永 申請人:國家電網公司, 南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院