专利名称：直流合成场强测量仪及直流合成场强测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流输电检测领域，特别涉及一种直流合成场强测量仪及一种直流合成场强测量系统。
背景技术：
近年来，我国电力事业迅猛发展，电力技术水平突飞猛进，高压与超高压直流输电网的架设与投入运行已经走在世界前列，直流输电设施周围的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。对直流输电设施的环境影响因素的检测技术也日益成为电力及环保行业关注的焦点。直流合成场强是直流输电线路和换流站的主要电磁环境参数，随着我国对超高压直流输变电工程环境影响评价工作的开展，对直流合成场强的检测已成为一项重要工作。电力行业标准《直流换流站与线路合成场强、离子流密度测量方法》(DL/T1089-2008)推荐直流合成场强的测量仪器为场磨型直流合成场强测量仪。场磨型直流合成场强测量仪由上下安装的两组扇片组成，下面的扇片是感应扇片，上面的旋转扇片由电机驱动旋转，从而在下面的感应扇片上产生周期性的感应信号，通过将直流的场强转化为交流的场强来进行直流合成场强的测量。上述直流合成场强测量标准要求场磨应用ImX Im的金属板作为接地板，直流合成场强测量仪上表面与接地板的上表面同高度，以避免场的畸变导致测量的误差。对于这一要求，实际应用中接地板离地面的高度不超过20cm，电源开关在直流合成场强测量仪的侧边或者底部，安放好接地板后，人站在外面看不到开关的位置，隔着接地板伸手无法打开开关。因此测量布置时，一般是要先把直流合成场强测量仪开机，电机带动旋转扇片运转，摆放好直流合成场强测量仪后再安放接地板，而测量结束后也需要先收起接地板，再关闭直流合成场强测量仪的电机。此时由于旋转扇片直接暴露于外面，电机开启后，在扇片旋转的情况下装卸接地板可能会导致接地板与旋转中的扇片碰撞，导致仪器损坏甚至人身安全事故。另外直流合成场强测量标准还要求直流合成场强测量必须多点同时进行，也就是测量必须同步；一般需要检测仪同时开机，这样才能严格保证测量数据的同步性。这样存在的问题是一般的检测仪都是人工开启的，多个检测仪，一般只能依次开启，这样检测的时间难以保证严格的同步。因此，如何解决直流合成场强测量仪安全开关机及同步测量的问题，就成为该领域技术人员需要考虑的问题。
实用新型内容本实用新型提供了一种直流合成场强测量仪，能够实现直流合成场强测量仪安全开关机。[0010]本实用新型提供了一种直流合成场强测量系统，进一步实现直流合成场强测量仪的同步测量。为达上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的:一种直流合成场强测量仪，包括电源模块和测量仪探头，还包括:第一无线通信模块、主控模块、开关机电路；所述第一无线通信模块与所述主控模块相连接，所述主控模块输出与所述开关机电路输入相连；所述开关机电路输出与所述测量仪探头输入相连；所述测量仪探头输出与所述主控模块相连接；所述电源模块分别与所述第一无线通信模块、所述主控模块和所述开关机电路相连。所述第一无线通信模块包括:紫蜂(Zigbee)模块、蓝牙(Bluetooth)模块、通用分组无线服务技术(GPRS)模块和无线保真(WIFI)模块中的任意一种或多种。所述主控模块为微控制单元(MCU)控制芯片，包括:进阶精简指令集机器(ARM)、单片机、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理器(CPU)中的任意一种或多种。所述开关机电路，由一个电子-空洞-电子型(PNP)三极管、一个空洞-电子-空洞型(NPN)三极管及电阻R1、电阻R2、电阻R3连接而成；所述电阻R2串联于所述PNP三极管的基极与所述NPN三极管的集电极之间，所述电阻Rl并联于所述PNP三极管的发射极和基极之间，所述NPN三极管的基极与所述电阻R3串联，所述NPN三极管的发射极接地。所述测量仪探头，包括:旋转扇片、感应扇片和数字处理电路。所述感应扇片和所述旋转扇片上下设置，所述数字处理电路与所述旋转扇片和所述感应扇片连接,所述数字处理电路输出与所述主控模块相连。一种直流合成场强测量系统，包括:控制器、第二无线通信模块和多个如权利要求1-5所述的直流合成场强测量仪；所述控制器与所述第二无线通信模块连接，所述第二无线通信模块分别与所述多个直流合成场强测量仪中的第一无线通信模块无线连接。所述控制器为计算机、继电器、芯片中的一种或多种。所述第二无线通信模块包括:紫蜂Zigbee模块、蓝牙Bluetooth模块、通用分组无线服务技术GPRS模块和无线保真WIFI模块中的任意一种或多种。所述主控模块为微控制单元MCU控制芯片，包括:进阶精简指令集机器ARM、单片机、现场可编程门阵列FPGA、中央处理器CPU中的任意一种或多种。所述开关机电路，由一个电子-空洞-电子型PNP三极管、一个空洞-电子-空洞型NPN三极管及电阻R1、电阻R2、电阻R3连接而成；所述电阻R2串联于所述PNP三极管的基极与所述NPN三极管的集电极之间，所述电阻Rl并联于所述PNP三极管的发射极和基极之间，所述NPN三极管的基极与所述电阻R3串联，所述NPN三极管的发射极接地。[0031]由上述技术方案可见，本实用新型的这种直流合成场强测量仪，设有第一无线通信模块，接收开关机命令，并通过主控模块及开关机电路控制电源模块导通给测量仪探头供电，从而实现无线方式的开关机。采用本实用新型的直流合成场强测量仪，可以在摆放好直流合成场强测量仪及接地板后，确认安全才通过无线的方式开启直流合成场强测量仪；在测量后，可以先通过无线的方式关闭直流合成场强测量仪，在安全的情况下卸装直流合成场强测量仪。解决了现有直流合成场强测量仪在电机启动、扇片旋转的情况下安装和卸装仪器所带来的仪器安全及人身安全隐患。在进一步的方案中，通过控制器发送指令，第二无线通信模块与多个第一无线通信模块相连，组成直流合成场强测量系统，因为采取无线通信模块组成星型通信网络，网络结构简单，连接方便，扩展性强，网络延迟时间小，发送无线指令即可实现多个测量仪开关机时间的同步，严格保证了数据采集的同步性；并且无线开关机的方式大大减少了开关机的工作量，提高了工作效率。在进一步的方案中，无线通信模块为紫蜂Zigbee模块、蓝牙Bluetooth模块、通用分组无线服务技术GPRS模块、无线保真WIFI模块，技术成熟，安全，数据传输稳定可靠。在进一步的方案中，主控模块为ARM、单片机、FPGA或CPU等MCU控制芯片，可靠、经济、方便。在近一步的方案中，开关机电路应用三极管的开关效应根据控制信号控制电源输出或关闭，使直流合成场强测量仪中开关机电路的电源输出可控，从而保证了测量仪探头工作状态可控。
图1是本实用新型的直流合成场强测量仪内部原理框图。图2是本实用新型的直流合成场强测量仪整机结构示意图。图3是本实用新型的直流合成场强测量仪开关机电路电路图。图4是本实用新型的直流合成场强测量系统应用示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。如图1、2所示，本实用新型实施例一，直流合成场强测量仪I包括:第一无线通信模块2连接主控模块3，主控模块3输出连接开关机电路5输入，开关机电路5输出与测量仪探头6输入相连；测量仪探头6输出与主控模块3相连接。电源模块4分别与第一无线通信模块2、主控模块3和开关机电路5相连。测量直流合成场强时，先将直流合成场强测量仪I开机，摆放好后安装接地板9，当第一无线通信模块2接收外部开机命令后，发送指令给主控模块3，主控模块3控制开关机电路5导通，电源模块4的供电通过开关机电路5供给测量仪探头6，测量仪探头6开始工作；当第一无线通信模块2接收外部关机命令，发送指令给主控模块3，主控模块3控制开关机电路5关闭，电源模块4不再给测量仪探头6供电，测量仪探头6结束工作。避免测量仪探头6在工作状态、旋转扇片8旋转时装卸接地板9可能会导致的接地板与旋转扇片8碰撞，避免导致仪器损坏甚至人身安全事故等问题。为了满足控制通信的需求，第一无线通信模块2可以采用紫蜂Zigbee模块、蓝牙Bluetooth模块、通用分组无线服务技术GPRS模块和无线保真WIFI模块等任意一种或多种无线通信模块；优选SZ05型Zigbee通信模块,技术成熟,安全,数据传输稳定可靠；主控模块3为微控制单元MCU控制芯片，可以采用进阶精简指令集机器ARM、单片机、现场可编程门阵列FPGA、中央处理器CPU等任意一种或多种MCU控制芯片；优选STM32F103VC型号的ARM芯片，可靠、经济、方便。本实用新型实施例一中的开关机电路5，可以是任何可实现开关机功能的电路，优选电路如图3所示:由一个电子-空洞-电子型PNP三极管10、一个空洞-电子-空洞型NPN三极管11及电阻R1、电阻R2、电阻R3连接而成；PNP三极管10基极与NPN三极管11集电极通过电阻R2串联，PNP三极管10的发射极和基极之间并联电阻Rl，NPN三极管11的基极串联电阻R3，NPN三极管11的发射极接地。开关机电路的电源输入端12为PNP三极管10的基极，电源输出端13为PNP三极管10的集电极，控制端14与NPN三极管11基极之间串联电阻R3。电源输入端12接电源模块4，电压为12V ;电源输出端13接测量仪探头6的电源输入端，主控模块3的输出端口接开关电路5的输入端。当控制端14输入TTL高电平时，NPN三极管11导通，R2的电位为0，电流从电源输入端12经电阻R1、电阻R2，NPN三极管11到地。电阻R2上产生压降，导致PNP三极管10导通，开关机电路5导通。电源输出端13的电压亦为12V，此时开关机电路5导通。当控制端14输入TTL低电平时，NPN三极管11不导通，R2为高电平。电源输入端12没有流经电阻R1、电阻R2的直流通路。电阻Rl的压降为零，PNP三极管10不导通。电源输出端13的电压为零，此时开关机电路5关闭。因此开关机电路5的开启和关闭状态可控，测量仪探头6的开启和关闭状态可控。采用上述开关电路实现简单，成本低。测量仪探头6包括旋转扇片8、感应扇片7和数字处理电路；旋转扇片8和感应扇片7上下设置，数字处理电路与旋转扇片8和所述感应扇片7连接，数字处理电路输出与主控模块3相连。方便将模拟信号转化为数字信号，得到测量数据，实现测量功能。另外，为达到数据采集的同步性，直流合成场强测量必须多点同时进行，也就是测量必须同步，因此需要实现多个直流合成场强测量仪I同时开关机，为了解决多个直流合成场强测量仪I同时开关机的问题，本实用新型还提出了如下的技术方案:如图4所示，本实用新型实施例二，直流合成场强测量系统包括控制器15、第二无线通信模块16和多个直流合成场强测量仪I。通过控制器15发送指令，第二无线通信模块16与多个第一无线通信模块2相连接，组成直流合成场强测量系统。因为采取无线通信模块组成星型通信网络，网络结构简单，连接方便，扩展性强，网络延迟时间小，发送无线指令即可实现多个测量仪开关机时间的同步，严格保证了数据采集的同步性；并且无线开关机的方式大大减少了开关机的工作量，提高了工作效率。控制器15可以是计算机、继电器、芯片等，方便快速、灵活的对直流合成场强系统进行控制。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
权利要求1.一种直流合成场强测量仪，包括电源模块和测量仪探头，其特征在于，所述测量仪还包括:第一无线通信模块、主控模块和开关机电路； 所述第一无线通信模块与所述主控模块相连接，所述主控模块与所述开关机电路相连接；所述开关机电路与所述测量仪探头相连接；所述测量仪探头与所述主控模块相连接；所述电源模块分别与所述第一无线通信模块、所述主控模块和所述开关机电路相连。
2.如权利要求1所述的直流合成场强测量仪，其特征在于，所述第一无线通信模块包括: 紫蜂Zigbee模块、蓝牙Bluetooth模块、通用分组无线服务技术GPRS模块和无线保真WIFI模块中的任意一种或多种。
3.如权利要求1所述的直流合成场强测量仪，其特征在于，所述主控模块为微控制单元MCU控制芯片，包括: 进阶精简指令集机器ARM、单片机、现场可编程门阵列FPGA、中央处理器CPU中的任意一种或多种。
4.如权利要求1所述的直流合成场强测量仪，其特征在于，所述开关机电路，由一个电子-空洞-电子型PNP三极管、一个空洞-电子-空洞型NPN三极管及电阻R1、电阻R2、电阻R3连接而成； 所述电阻R2串联于所述PNP三极管的基极与所述NPN三极管的集电极之间，所述电阻Rl并联于所述PNP三极管的发射极和基极之间，所述NPN三极管的基极与所述电阻R3串联，所述NPN三极管的发射极接地。
5.如权利要求1所述的直流合成场强测量仪，其特征在于，所述测量仪探头，包括:旋转扇片、感应扇片和数字处理电路； 所述旋转扇片和所述感应扇片上下设置，所述数字处理电路与所述旋转扇片和所述感应扇片连接，所述数字处理电路输出与所述主控模块相连。
6.一种直流合成场强测量系统，其特征在于，包括:控制器、第二无线通信模块和多个如权利要求1-5所述的直流合成场强测量仪； 所述控制器与所述第二无线通信模块连接，所述第二无线通信模块分别与所述多个直流合成场强测量仪中的第一无线通信模块无线连接。
7.如权利要求6所述的直流合成场强测量系统，其特征在于，所述控制器为计算机、继电器、芯片中的一种或多种。
8.如权利要求6所述的直流合成场强测量系统，其特征在于，所述第二无线通信模块包括: 紫蜂Zigbee模块、蓝牙Bluetooth模块、通用分组无线服务技术GPRS模块和无线保真WIFI模块中的任意一种或多种。
9.如权利要求6所述的直流合成场强测量系统，其特征在于，所述主控模块为微控制单元MCU控制芯片，包括: 进阶精简指令集机器ARM、单片机、现场可编程门阵列FPGA、中央处理器CPU中的任意一种或多种。
10.如权利要求6所述的直流合成场强测量系统，其特征在于，所述开关机电路，由一个电子-空洞-电子型PNP三极管、 一个空洞-电子-空洞型NPN三极管及电阻R1、电阻R2、电阻R3连接而成； 所述电阻R2串联于所述PNP三极管的基极与所述NPN三极管的集电极之间，所述电阻Rl并联于所述PNP三极管的发射极和基极之间，所述NPN三极管的基极与所述电阻R3串联， 所述NPN三极管的发射极接地。
专利摘要本实用新型公开了一种直流合成场强测量仪，包括第一无线通信模块、主控模块、开关机电路；第一无线通信模块与主控模块相连接，主控模块输出与开关机电路输入相连接；开关机电路输出与测量仪探头输入相连接；测量仪探头输出与主控模块相连接；电源模块分别与第一无线通信模块、主控模块和开关机电路相连。本实用新型还公开了一种直流合成场强测量系统，包括上述的直流合成场强测量仪和控制器、第二无线通信模块。该直流合成场强测量仪和直流合成场强测量系统，能够实现直流合成场强测量仪安全开关机，进一步实现直流合成场强测量仪的同步测量。
文档编号G01R29/08GK203012026SQ20132003442
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者陆德坚, 张立垚, 朱琨, 黄维 申请人:北京森馥科技有限公司