基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，它的工频电场传感器和工频磁场传感器均依次通过滤波器、放大器真有效值转换器连接中心控制模块，中心控制模块的第一信号输出端连接电控开关装置的第一开关组的输入触点，第二信号输出端连接第二开关组的输入触点，第一开关组的输出触点连接第一光纤通信模块，第二开关组的输出触点连接第一蓝牙通信模块，中心控制模块的开关控制输出端连接电控开关装置，第一光纤通信模块和第一蓝牙通信模块均连接远端分析显示装置；第一开关组为常闭，第二开关组为常开。本实用新型在无人监视条件下实现对待测交流输变电工程的工频电场和工频磁场的实时监测。
【专利说明】基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及交流输变电工程电磁环境监测【技术领域】，具体地指一种基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，输变电工程得到迅猛的发展，电网建设在支撑经济发展的同时，不可避免地带来了诸如电磁环境影响、公众环保投诉等一系列问题。随着社会和公众维护自身环保权益的意识不断提高，输变电工程建设项目越来越受到广泛的关注。这些年来，群众对于电力设施的建设所带来环境问题的关注度越来越高，输变电工程电磁环境监测工作已显得愈发重要。
[0003]目前，我国传统的交流输变电工程的电磁环境监测装置大多采用连接线、光缆等有线方式进行现场测量和数据传输，测量人员现场通过手工记录监测值、后期进行数据分析和挖掘，现场测量结果易因线缆长度短致人员距离近造成电磁环境畸变，导致测量结果失真(任何物体放入工频电场环境都会使得周围的电场环境产生畸变，而人体本身有生物电流，会对测量结果产生影响)；另一方面，单一的通讯模式较为简单，当连接线断股或接触不良时，轻则测量结果存在较大误差，重则无法获取实时监测数据。在此情况下，传统的监测装置从现场数据记录方式和单一通信模式上，给交流输变电工程电磁环境监测工作带来极大的不便。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是要提供一种基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，该系统以光纤通信通道为主、蓝牙通信通道为冷备用，当光纤通道正常通信时，蓝牙通道处于冗余冷备用状态，完全不工作；当光纤通道无法正常工作时，冗余的蓝牙通道接收控制指令，通过自动开关切换实现通信自维持运行，确保数据稳定、可靠发送至数据接收单元，非磁性防水防感应支架消除了空气湿度和支架本身对测量结果的影响，该监测系统可在无人监视条件下自动完成，最终实现工频电场和工频磁场的实时监测。
[0005]为实现此目的，本实用新型所设计的基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，其特征在于:它包括监控装置终端壳体、远端分析显示装置、与监控装置终端壳体连接的非磁性防水防感应支架，其中，所述监控装置终端壳体内设有工频电场传感器、工频磁场传感器、工频电场滤波器、工频电场放大器、工频电场真有效值转换器、工频磁场滤波器、工频磁场放大器、工频磁场真有效值转换器、中心控制模块、电控开关装置和第一数据通信模块；
[0006]所述工频电场传感器的信号输出端连接工频电场滤波器的信号输入端，工频电场滤波器的信号输出端连接工频电场放大器的信号输入端，工频电场放大器的信号输出端连接工频电场真有效值转换器的信号输入端，工频电场真有效值转换器的信号输出端连接中心控制模块的工频电场信号输入端；
[0007]所述工频磁场传感器的信号输出端连接工频磁场滤波器的信号输入端，工频磁场滤波器的信号输出端连接工频磁场放大器的信号输入端，工频磁场放大器的信号输出端连接工频磁场真有效值转换器的信号输入端，工频磁场真有效值转换器的信号输出端连接中心控制模块的工频磁场信号输入端；
[0008]所述中心控制模块的第一信号输出端连接电控开关装置的第一开关组的输入触点，中心控制模块的第二信号输出端连接电控开关装置的第二开关组的输入触点，电控开关装置的第一开关组的输出触点连接第一数据通信模块的第一光纤通信模块的第一通信端，电控开关装置的第二开关组的输出触点连接第一数据通信模块的第一蓝牙通信模块的第一通信端，所述中心控制模块的开关控制信号输出端连接电控开关装置的开关控制信号输入端，所述第一光纤通信模块的第二通信端和第一蓝牙通信模块的第二通信端均连接远端分析显示装置；
[0009]所述电控开关装置的第一开关组为常闭开关组，电控开关装置的第二开关组为常开开关组。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1、本实用新型可在无人监视条件下自动完成待测交流输变电工程工频感应电场和磁场数据的监测、发送、处理、挖掘与展示，实现对待测交流输变电工程的工频电场和工频磁场的实时监测；
[0012]2、本实用新型采用以光纤通信通道为主、蓝牙通信通道为冷备用的监测数据通信方式，可实现光纤通信模块或所述光纤出现故障的条件下，蓝牙通信模块自动切入投入运行，确保电磁环境数据可靠、稳定、实时的监测；
[0013]3、本实用新型的非磁性防水防感应支架消除了空气湿度和支架本身对监测结果的影响，提高了对待测交流输变电工程的工频电场和工频磁场的监测结果的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构示意图；
[0015]其中，I一工频电场传感器、2—工频磁场传感器、3—工频电场滤波器、4一工频电场放大器、5—工频电场真有效值转换器、6—工频磁场滤波器、7—工频磁场放大器、8—工频磁场真有效值转换器、9一中心控制模块、10—置位复位器、11 一电控开关装置、11.1一第一开关组、11.2—第二开关组、12—第一数据通信模块、12.1一第一光纤通信模块、12.2一第一蓝牙通信模块、13—通讯检测器、14一第二数据通信模块、14.1一第二光纤通信模块、14.2—第二蓝牙通信模块、15—数据处理模块、16—显示器、17—非磁性防水防感应支架、18—监控装置终端壳体。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0017]本实用新型以光纤通信通道为主、蓝牙通信通道为冷备用，当光纤通道正常通信时，蓝牙通道处于冗余冷备用状态，完全不工作；当光纤通道无法正常工作时，冗余的蓝牙通道接收中心控制模块的控制指令，通过自动开关切换实现通信自维持运行，确保数据稳定、可靠发送至远端分析显示装置，非磁性防水防感应支架消除了空气湿度和支架本身对测量结果的影响，最终实现工频电场和工频磁场的实时监测。本实用新型的具体结构如下:
[0018]如图1所示的基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，它包括监控装置终端壳体18(塑料壳体)、远端分析显示装置、与监控装置终端壳体18连接的非磁性防水防感应支架17，其中，所述监控装置终端壳体18内设有工频电场传感器1、工频磁场传感器
2、工频电场滤波器3、工频电场放大器4、工频电场真有效值转换器5、工频磁场滤波器6、工频磁场放大器7、工频磁场真有效值转换器8、中心控制模块9、电控开关装置11和第一数据通信模块12 ；
[0019]所述工频电场传感器I的信号输出端连接工频电场滤波器3的信号输入端，工频电场滤波器3的信号输出端连接工频电场放大器4的信号输入端，工频电场放大器4的信号输出端连接工频电场真有效值转换器5的信号输入端，工频电场真有效值转换器5的信号输出端连接中心控制模块9的工频电场信号输入端；
[0020]所述工频磁场传感器2的信号输出端连接工频磁场滤波器6的信号输入端，工频磁场滤波器6的信号输出端连接工频磁场放大器7的信号输入端,工频磁场放大器7的信号输出端连接工频磁场真有效值转换器8的信号输入端，工频磁场真有效值转换器8的信号输出端连接中心控制模块9的工频磁场信号输入端；
[0021]所述中心控制模块9的第一信号输出端连接电控开关装置11的第一开关组11.1的输入触点，中心控制模块9的第二信号输出端连接电控开关装置11的第二开关组11.2的输入触点，电控开关装置11的第一开关组11.1的输出触点连接第一数据通信模块12的第一光纤通信模块12.1的第一通信端，电控开关装置11的第二开关组11.2的输出触点连接第一数据通信模块12的第一蓝牙通信模块12.2的第一通信端，所述中心控制模块9的开关控制信号输出端连接电控开关装置11的开关控制信号输入端，所述第一光纤通信模块12.1的第二通信端和第一蓝牙通信模块12.2的第二通信端均连接远端分析显示装置；
[0022]所述电控开关装置11的第一开关组11.1为常闭开关组，电控开关装置11的第二开关组11.2为常开开关组。
[0023]上述工频电场传感器I和工频磁场传感器2实现对待测交流输变电工程周围的工频电场和工频磁场的模拟信号采集。
[0024]上述技术方案中，所述远端分析显示装置包括第二数据通信模块14、数据处理模块15和显示器16，其中，第二数据通信模块14包括第二光纤通信模块14.1和第二蓝牙通信模块14.2，所述第二光纤通信模块14.1的第一通信端连接所述第一光纤通信模块12.1的第二通信端，第二蓝牙通信模块14.2的第一通信端连接所述第一蓝牙通信模块12.2的第二通信端，所述第二光纤通信模块14.1和第二蓝牙通信模块14.2的第二通信端均连接数据处理模块15的信号输入端，数据处理模块15的信号输出端连接显不器16的信号输入端。
[0025]上述技术方案中，它还包括通讯检测器13，所述通讯检测器13的输入端连接第一光纤通信模块12.1和第一蓝牙通信模块12.2的第三通信端，通讯检测器13的输出端连接中心控制模块9的检测信号输入端。
[0026]上述技术方案中，它还包括置位复位器10，所述置位复位器10的信号输入端连接中心控制模块9的复位控制信号输出端，所述置位复位器10的信号输出端连接工频磁场传感器2的复位控制端。
[0027]上述技术方案中，所述工频电场传感器1、中心控制模块9、第一光纤通信模块12.1、第二光纤通信模块14.1、第一蓝牙通信模块12.2和第二蓝牙通信模块14.2的工作电压为3.3V ;所述工频磁场传感器2、工频电场放大器4中的运算放大器、工频磁场放大器7中的运算放大器、工频电场真有效值转换器5、工频磁场真有效值转换器8、置位复位器10、工频电场滤波器3、工频磁场滤波器6的工作电压为±5V，上述3.3V和±5V电压由12V锂电池通过DC/DC (直流转直流电源)电源转换模块转换得来。
[0028]上述双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统的工作过程为:
[0029]1、所述监控装置终端壳体18通过非磁性防水防感应支架17架设在待测交流输变电工程周围的指定位置处(一般在输电线路的沿线各位置如(输电线路正下方5米处等)，离地高度一般1.5至2米变电站的话一般在主设备附近)，所述工频电场传感器I感应待测交流输变电工程周围指定位置处的实时工频电场信号，并将感应到的实时工频电场信号转换为实时工频电场模拟信号，工频电场传感器I将该工频电场模拟信号输送给工频电场滤波器3 ;
[0030]所述工频磁场传感器2感应待测交流输变电工程周围指定位置处的实时工频磁场信号，并将感应到的实时工频磁场信号转换为实时工频磁场模拟信号，工频磁场传感器2将该工频磁场模拟信号输送给工频磁场滤波器6 ；
[0031]2、所述工频电场滤波器3和工频电场放大器4依次对工频电场模拟信号进行滤波和放大处理，所述工频电场放大器4将滤波和放大处理后的工频电场模拟信号传输给工频电场真有效值转换器5 ；
[0032]所述工频磁场滤波器6和工频磁场放大器7依次对工频磁场模拟信号进行滤波和放大处理，所述工频磁场放大器7将滤波和放大处理后的工频磁场模拟信号传输给工频磁场真有效值转换器8 ；
[0033]3、所述工频电场真有效值转换器5对滤波和放大处理后的工频电场模拟信号进行真有效值转换处理，得到工频电场模拟信号的有效值，工频电场真有效值转换器5将得到的工频电场模拟信号的有效值传输给中心控制模块9 ；
[0034]同时，所述工频磁场真有效值转换器8对滤波和放大处理后的工频磁场模拟信号进行真有效值转换处理，得到工频磁场模拟信号的有效值，工频磁场真有效值转换器8将得到的工频磁场模拟信号的有效值传输给中心控制模块9 ；
[0035]4、所述中心控制模块9将工频电场模拟信号的有效值和工频磁场模拟信号的有效值进行模数转换分别生成对应的工频电场数字信号和工频磁场数字信号(上述工频电场数字信号和工频磁场数字信号被打包处理在一起)，所述中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1闭合，同时第二开关组11.2断开，此时，中心控制模块9将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过电控开关装置11的第一开关组11.1传输到第一光纤通信模块12.1，第一光纤通信模块12.1将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过光纤传输给远端分析显示装置；
[0036]当第一光纤通信模块12.1或所述光纤出现故障后，中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1断开，同时第二开关组11.2闭合，此时，中心控制模块9将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过电控开关装置11的第二开关组11.2传输到第一蓝牙通信模块12.2，第一蓝牙通信模块12.2将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过蓝牙信号传输给远端分析显示装置；
[0037]5、所述远端分析显示装置对工频电场数字信号和工频磁场数字信号进行数据分析，并将分析结果进行显示。
[0038]上述技术方案中，所述远端分析显示装置的第二光纤通信模块14.1依次通过光纤和第一光纤通信模块12.1向通讯检测器13的输入端发送实时光纤通信线路状态信号；所述远端分析显示装置的第二蓝牙通信模块14.2通过第一蓝牙通信模块12.2向通讯检测器13的输入端发送实时蓝牙通信线路状态信号，所述通讯检测器13对实时光纤通信线路状态信号和实时蓝牙通信线路状态信号进行检测，并将检测结果发送给中心控制模块9 ；
[0039]如果通讯检测器13检测出光纤通信线路状态和蓝牙通信线路状态均正常，则中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1闭合，同时第二开关组11.2断开；
[0040]如果通讯检测器13检测出光纤通信线路状态存在异常，则中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1断开，同时第二开关组11.2闭合；
[0041]如果通讯检测器13检测出蓝牙通信线路状态存在异常，则中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1闭合，同时第二开关组11.2断开。整个过程中光纤通道和蓝牙通道的相互切换仅需要5秒。
[0042]上述技术方案中，所述中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1闭合，同时第二开关组11.2断开，第一光纤通信模块12.1将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过光纤传输给远端分析显示装置的第二光纤通信模块14.1中，第二光纤通信模块14.1将工频电场数字信号和工频磁场数字信号传输给数据处理模块15，数据处理模块15对工频电场数字信号和工频磁场数字信号进行信号解析、校验和无用数据剔除处理，并将处理的结果传输给显示器16进行显示；
[0043]当第一光纤通信模块12.1或所述光纤出现故障后，中心控制模块9控制电控开关装置11的第一开关组11.1断开，同时第二开关组11.2闭合，第一蓝牙通信模块12.2将工频电场数字信号和工频磁场数字信号通过蓝牙信号传输给远端分析显示装置的第二蓝牙通信模块14.2中，第二蓝牙通信模块14.2中将工频电场数字信号和工频磁场数字信号传输给数据处理模块15，数据处理模块15对工频电场数字信号和工频磁场数字信号进行信号解析、校验和无用数据剔除处理，并将处理的结果传输给显示器16进行显示。
[0044]上述数据处理模块15对工频电场数字信号和工频磁场数字信号进行信号解析和校验的具体过程为:当数据处理模块15接收到监测数据后，将数据放入一个Byte数组中，判断数组的第一个字节是否为0XFA，如果不是0XFA，则不进行后续操作，如果接收首字节为0XFA,进行下一步流程CRC(Cyclical Redundancy Check,循环冗余码)校验；若CRC校验正确，则接收数据与中心控制模块9发送的数据一致，进行下一步数据的解包，否则不进行后续操作；解包的数据通过拆分、计算、校准后更新到显示器16的信息展示页面，实现数据的实时化展示。
[0045]上述技术方案中，所述中心控制模块9通过置位复位器10每隔指定时间(默认一秒一次)向工频磁场传感器2的复位控制端发送复位信号。
[0046]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，其特征在于:它包括监控装置终端壳体(18)、远端分析显示装置、与监控装置终端壳体(18)连接的非磁性防水防感应支架(17)，其中，所述监控装置终端壳体(18)内设有工频电场传感器(I)、工频磁场传感器(2)、工频电场滤波器(3)、工频电场放大器(4)、工频电场真有效值转换器(5)、工频磁场滤波器(6)、工频磁场放大器(7)、工频磁场真有效值转换器(8)、中心控制模块(9)、电控开关装置(11)和第一数据通信模块(12)； 所述工频电场传感器(I)的信号输出端连接工频电场滤波器(3)的信号输入端，工频电场滤波器⑶的信号输出端连接工频电场放大器⑷的信号输入端，工频电场放大器(4)的信号输出端连接工频电场真有效值转换器(5)的信号输入端，工频电场真有效值转换器(5)的信号输出端连接中心控制模块(9)的工频电场信号输入端； 所述工频磁场传感器(2)的信号输出端连接工频磁场滤波器￠)的信号输入端，工频磁场滤波器(6)的信号输出端连接工频磁场放大器(7)的信号输入端，工频磁场放大器(7)的信号输出端连接工频磁场真有效值转换器(8)的信号输入端，工频磁场真有效值转换器(8)的信号输出端连接中心控制模块(9)的工频磁场信号输入端； 所述中心控制模块(9)的第一信号输出端连接电控开关装置(11)的第一开关组(11.D的输入触点，中心控制模块(9)的第二信号输出端连接电控开关装置(11)的第二开关组(11.2)的输入触点，电控开关装置(11)的第一开关组(11.1)的输出触点连接第一数据通信模块(12)的第一光纤通信模块(12.1)的第一通信端，电控开关装置(11)的第二开关组(11.2)的输出触点连接第一数据通信模块(12)的第一蓝牙通信模块(12.2)的第一通信端，所述中心控制模块(9)的开关控制信号输出端连接电控开关装置(11)的开关控制信号输入端，所述第一光纤通信模块(12.1)的第二通信端和第一蓝牙通信模块(12.2)的第二通信端均连接远端分析显示装置； 所述电控开关装置(11)的第一开关组(11.D为常闭开关组，电控开关装置(11)的第二开关组(11.2)为常开开关组。
2.根据权利要求1所述的基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，其特征在于:所述远端分析显示装置包括第二数据通信模块(14)、数据处理模块(15)和显示器(16)，其中，第二数据通信模块(14)包括第二光纤通信模块(14.1)和第二蓝牙通信模块(14.2)，所述第二光纤通信模块(14.1)的第一通信端连接所述第一光纤通信模块(12.1)的第二通信端，第二蓝牙通信模块(14.2)的第一通信端连接所述第一蓝牙通信模块(12.2)的第二通信端，所述第二光纤通信模块(14.1)和第二蓝牙通信模块(14.2)的第二通信端均连接数据处理模块(15)的信号输入端，数据处理模块(15)的信号输出端连接显不器(16)的信号输入端。
3.根据权利要求1所述的基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，其特征在于:它还包括通讯检测器(13)，所述通讯检测器(13)的输入端连接第一光纤通信模块(12.1)和第一蓝牙通信模块(12.2)的第三通信端，通讯检测器(13)的输出端连接中心控制模块(9)的检测信号输入端。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于双通信通道动态切换的电磁环境实时监测系统，其特征在于:它还包括置位复位器(10)，所述置位复位器(10)的信号输入端连接中心控制模块(9)的复位控制信号输出端，所述置位复位器(10)的信号输出端连接工频磁场传 感器(2)的复位控制端。
【文档编号】G01R33/02GK204028233SQ201420507069
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】张广洲, 冯智慧, 吴念, 张弓达, 许晓路, 汤紫霖, 张永 申请人:国家电网公司, 南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院