一種測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置的製作方法

2023-07-20 14:53:16 1

專利名稱：一種測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，屬於防雷檢測接地阻值測量技術領域。
技術背景良好的接地是分流和洩放直擊雷和雷電電磁幹擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補償系統基礎。雷電流通過避雷帶、引下線、接地體向大地洩放，從而保護建築物、 人員和設備的安全，所以檢測樓頂避雷帶接地阻值是否合格十分重要。目前各防雷中心最常用的是4102、4102A、4105或MI21M等接地電阻測量儀檢測接地電阻是否合格，具體方法是在地面打兩個輔助極，引兩根線到測量儀上，然後再從樓頂避雷帶引一根線接到測量儀上，即三極法(0.618法)或30°法。在DL/T621-1997 「交流電氣裝置的接地」中的名詞術語中有如下規定接地極或自然接地極的對地電阻和接地線 (引下線)電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。所以接地電阻是包括接引下線電阻的。 而且現在很多新建樓房，都利用建築物的主筋作為引下線，在樓牆腳沒有斷接卡子或外露測點，因此必須把測量線接到樓面避雷帶上。原有測量避雷帶接地阻值存在以下不足1、檢測人員比較辛苦、測量過程比較累。檢測人員經常得爬到高樓樓頂，從樓頂往下扔測試線，測完後再收線。現在高樓越來越多，所需測試線很長，盤成好大一盤很重，所以很累很苦。不僅增加了維護的勞動強度， 浪費大量的人力物力，而且隨著城市化發展，路面硬化越來越多，被測建築物周圍難找到可供打輔助極的土壤。2、檢測過程具有危險性。檢測人員站在樓頂比較危險，而且還出現過四川省某防雷中心檢測人員檢測避雷帶阻值時，從高樓頂向下扔測試線時，測試線落在高壓線上，檢測人員當即觸電死亡的意外事件。另外也有使用鉗式接地電阻測量儀進行測試的，但仍需上到高樓頂，而且一些危險場所，檢測人員也不便過去進行檢測。3、檢測時存在電磁幹擾。為了測量高層建築物頂部接閃器的接地電阻，加長的E線從高空拋到地面的 「4102」上，在空中組成了很大的閉合迴路，當附近有電磁場時(如電力線、無線電)，就會在該測量迴路中產生幹擾電流，閉合迴路面積越大，幹擾電流越大，有時發現未按下按鍵，指針就打表。這個幹擾是隨機的，無法定量計算誤差的大小。即使利用ETCR2000鉗型接地電阻測量儀時，仍然需要爬到樓頂去測量，而且對於利用建築物混凝土內鋼筋做引下線的情況時，鋼筋構成閉合迴路情況也無法測量。

實用新型內容實用新型目的[0013]本實用新型的目的是提供一種採用無線方式測量避雷帶接地阻值的裝置，解決避雷帶接地阻值原有檢測方法勞動強度大和有一定危險性問題，提高檢測效率。技術方案本實用新型為實現上述實用新型目的採用如下技術方案一種測量樓頂避雷帶接地阻值的方法的裝置，包括用於測量樓頂避雷帶的接地阻值的電阻測量儀、用於接收電阻測量儀的測量數據地面接收儀；所述電阻測量儀包括測量表、數據採集與控制模塊、第一無線通信模塊；其中所述測量表依次與數據採集與控制模塊、第一無線通信模塊相連接；所述地面接收儀包括電源模塊、單片機模塊、第二無線通信模塊；其中所述電源模塊分別與單片機模塊、第二無線通信模塊連接，單片機模塊、第二無線通信模塊相互連接。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，數據採集與控制模塊採用晶片MSP430作為中央處理單元CPU，所述晶片MSP430內嵌12/14ADC。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，第一無線通信模塊採用GPRS模塊。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，地面接收儀的第二無線通信模塊採用集成無線數據收發晶片NRF403。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，地面接收儀的電源模塊採用兩節5號乾電池供電。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，樓頂的電阻測量儀還包括金屬外殼，所述金屬外殼和避雷帶連接。進一步地，前述的採用無線方式測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，地面接收儀的單片機模塊包括A/D轉換電路。有益效果1、本實用新型快捷、簡單、效率高，利於在夏季雷暴來臨之前快速檢測高層建築物接地電阻，發現問題，及時整改，免遭雷擊；此外，減輕檢測人員的勞動強度，不用爬樓梯到樓頂，不用拉很長的測試線；再次，不用到高樓樓頂，降低了測量時的危險性；最後，可以減少測量時外界電磁場的幹擾和影響。2、接地系統中因土壤或某些接地體的腐蝕或接觸不良，會使整個接地迴路電阻變大。因為腐蝕或接觸不良的情況不一定存在於土壤中接地體上，而可能存在於引下線等位置，故僅依靠測量接地體自身的接地電阻不一定可以發現。本實用新型測得的是迴路電阻， 因此不但可以測接地體接地電阻值，還可以發現整個接地迴路的接觸情況和連接情況，這是傳統的接地電阻測試方法一般做不到的。

圖1是本實用新型的測量方法原理流程圖。圖2(a)是測量儀的測量示意圖；圖2(b)是測量儀的測量電路原理圖。圖3是本實用新型的測量儀的硬體原理框圖。圖4是本實用新型的數據採集與控制電路圖。圖5是本實用新型的測量儀、接收儀的工作流程圖。[0032]圖6是本實用新型的測量儀安放位置的示意圖。圖7是本實用新型的另設引下線測量儀安放位置示意圖。圖中標號1、暗敷引下線；2、測量儀；3、避雷帶；4、支持卡；5、獨立引下線；6、鋼筋框架。
具體實施方案
以下結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述如圖1所示，本實用新型的避雷帶接地阻值的測量方法的流程，在樓頂採用測量儀測量出樓頂避雷帶接地阻值後，將該阻值信息轉換成數位訊號，然後通過無線傳輸系統， 將數位訊號傳送至樓底的地面接收系統。如圖2所示，圖2(a)中，樓頂裝置測量儀包括三部分①在避雷帶、引下線、接地體、大地構成的迴路中產生電勢E的電路；②在此電勢E的作用下迴路中產生電流I，並分別測量E和I的數值的電路；③計算電路R = E/I。測量儀鉗口部分提供測試電勢E，同時測量產生的電流I。圖2(b)中，測量結果 & = Rx+(R1ZVR2ZVR3//…//to)，並聯電極禮、1 2、...、Rn 的總電阻小於被測電阻&的電阻，則可得到Rx ^ &。如果測量結果小於允許值，則實際值肯定在安全範圍內，即實際值甚至比測試值還小。如圖3所示，當收到開始信號後，單片機先完成對埠和系統時鐘的設置，接地迴路中的幹擾信號通過電流鉗口感應到前置放大器中，經過低通濾波器濾波後整形成方波， 方波信號接入到單片機，根據檢測到的幹擾頻率選擇激勵信號的頻率，將濾波器設置在相應激勵頻率的帶通模式下。各個參數設置完畢後，啟動DAC發出激勵電壓信號，然後啟動 ADC對電壓電流信號採樣，採樣結束後再對採樣的數據進行數字濾波，通過計算可以得到接地電阻的值。如圖4所示，測量儀將測量的數據輸入到MSP432中，經過D/A轉換為模擬信號後， 然後經過GPRS無線數據傳輸系統，傳給地面接收系統。地面接收到信號後，再進行A/D轉換，解碼顯示，然後對數據進行處理保存。如圖5所示，本實用新型的測量裝置主要包括樓頂測量阻值以及信息傳輸部分、 地面信息接收處理部分。地面接收儀對其發出測試信號後，開始測量避雷帶接地阻值，阻值轉為數位訊號，利用無線裝置傳輸到地面，地面裝置接受到信號進行處理，從而實現無線方式測量避雷帶接地阻值。如圖6所示，樓頂測量儀裝置鉗口卡在避雷帶引下線上，自動檢測避雷帶接地阻值，然後把數據用GPRS(GSM)傳輸下來，由地面接受儀接受，並且對數據進行分析，檢測人員通過察看結果及時告訴樓主防雷是否存在問題，存在什麼問題，怎樣整改。支持卡用於支持託住避雷帶，其高度15-20cm，間距80-100cm，安裝在女兒牆頂部。如圖7所示，現在的很多高樓都是鋼筋框架結構，牆內鋼筋都構成閉合環路，引下線用柱內鋼筋來實現的，這樣即便把測量儀卡在引下線上測出的也是某一鋼筋閉合環路的電阻值，肯定不是真正的接地阻值。該阻值肯定很小，不能反映接地阻值是否合格。這時可在大樓建造時，另加一根引下線，該線與大樓鋼筋框架結構不交叉，只在頂端與避雷帶相連構成一個迴路，測量儀架在其上，測量避雷帶接地阻值。[0044]下面進一步說明本實用新型的實施例，本實用新型包括如下幾個部分1，測試部分樓頂裝置測量儀器包括三部分①在避雷帶、引下線、接地體、大地構成的迴路中產生電勢E的電路；②在此電勢E的作用下產生電流I，並分別測量E和I的數值的電路；③計算電路R = E/I。2，控制部分當檢測時，在地面發出一個開始信號，使樓頂測量儀開始工作。檢測完畢數據傳完後髮結束信號，測量儀進入休眠狀態，等待下次測試。測量數據採集與控制模塊採用美國TI公司的超低功耗晶片MSP430作為中央處理單元CPU，通過對測量表的測試電壓採樣獲取數據。該晶片內嵌12/14ADC，最多達8個傳輸通道。3，傳輸部分利用無線數據傳輸模塊，可以採用GPRS。GPRS無線通信模塊採用新型無線通訊模塊，實現對數據的無縫連接和雙向通信功能，其數據傳輸率可達171kB/s。4，接收部分，地面接收系統，先發出開始信號，使樓頂測量儀開始工作。測試開始工作，將測試數據轉換為信號往下傳輸，地面接收系統開始接收。將信號轉化為數據，接著進行分析，將結果反饋給用戶。利用單片機實現，用C語言編程實現其功能。地面接受儀兼容，多個建築物樓頂測量儀可共用一個接收儀。接收系統能記錄下檢測阻值和檢測時間等。接收部分利用挪威Nordic公司開發的集成無線數據收發晶片NRF403。它是一單晶片ISM頻段雙頻點G33MHZ和315MHZ)免調試無線收發晶片。它具有FSK調製和解調能力，抗幹擾能力強；採用PLL頻率合成技術，靈敏度高達_105dbm，完全滿足實驗要求，最大發射功率達+IOdbm ；具有2個信號通道，適合需要多信道工作的特殊場合；可直接與微控制器接口 ；數據速率可達20kB/S ；功耗低，接收待機狀態僅為SuA ；僅需外接一個晶體和幾個阻容，電感元件即可構成一個完整的射頻收發器，電路模塊尺寸為30mm*22mm*6mm，可以方便地嵌入各種測量系統當中。使用無需申請，理論上開闊地的使用距離最遠可達1000m。5、電源及自身防雷部分，樓頂部分用220V市電電壓供電，經過降壓交直流轉換為 24V的直流電源，供給測量儀以及控制和傳輸裝置。地面接收儀採用兩節5號乾電池供電。樓頂儀器位於樓頂頂面和避雷帶之間，在避雷帶的保護範圍之內，使其免遭直接雷擊。為防止雷擊電磁脈衝和雷電感應，把樓頂測量儀用鐵皮盒包起來進行屏蔽，鐵皮盒和避雷帶做良好連接。本實施例未公開的技術內容均屬於本領域普通技術常識，上述實施例示對本實用新型的上述內容作進一步的說明，但不應將此理解為本實用新型上述主題的範圍僅限於上述實施例，凡基於上述內容所實現的技術均屬於本實用新型的公開範圍。
權利要求1.一種測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於包括用於測量樓頂避雷帶的接地阻值的電阻測量儀、用於接收電阻測量儀的測量數據地面接收儀；所述電阻測量儀包括測量表、數據採集與控制模塊、第一無線通信模塊；其中所述測量表依次與數據採集與控制模塊、第一無線通信模塊相連接；所述地面接收儀包括電源模塊、單片機模塊、第二無線通信模塊；其中所述電源模塊分別與單片機模塊、第二無線通信模塊連接，單片機模塊、第二無線通信模塊相互連接。
2.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述數據採集與控制模塊採用晶片MSP430作為中央處理單元CPU，所述晶片MSP430內嵌12/14ADC。
3.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述第一無線通信模塊採用GPRS模塊。
4.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述地面接收儀的第二無線通信模塊採用集成無線數據收發晶片NRF403。
5.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述地面接收儀的電源模塊採用兩節5號乾電池供電。
6.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述樓頂的電阻測量儀還包括金屬外殼，所述金屬外殼和避雷帶連接。
7.根據權利要求1所述的測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，其特徵在於所述地面接收儀的單片機模塊包括A/D轉換電路。
專利摘要本實用新型提供一種測量樓頂避雷帶接地阻值的裝置，屬於防雷檢測接地阻值測量技術領域。本實用新型的裝置包括用於測量樓頂避雷帶的接地阻值的電阻測量儀、用於接收電阻測量儀的測量數據地面接收儀；電阻測量儀包括測量表、數據採集與控制模塊、第一無線通信模塊；地面接收儀包括電源模塊、單片機模塊、第二無線通信模塊；本實用新型快捷、簡單、效率高，可快速檢測高層建築物接地電阻，此外，減輕檢測人員的勞動強度，同時降低了測量時的危險性以及減少測量時外界電磁場的幹擾和影響。
文檔編號G01R27/20GK201965183SQ201020294289
公開日2011年9月7日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者朱傳林, 李京校, 李家啟, 樊榮, 肖穩安 申請人:南京信息工程大學