一种雷电流监测装置的制作方法

1.本实用新型实施例涉及雷电监测技术，尤其涉及一种雷电流监测装置。


背景技术：

2.面对智慧气象、全球气象等建设需求，防雷观测要素将更全、测量结果将更准、传输处理将更及时，气象观测设备朝着智能化、微型化方向迈进。防雷监测系统作为一种重要的地面观测设备，要实现高精度、低功耗、高集成、智能化、产品化，适用于各种自然环境。
3.目前市场上防雷监测主要采用离线方式进行，通过防雷元件测试仪对防雷器、电涌保护器等组件进行监测，通过压敏电压、漏电流、击穿电压等参数判断防雷功能是否失效。离线的监测方式会影响生产，缺乏及时性。也有部分通过压敏电阻失效后漏电流增大，自身发热，再经过热效应元器件和弹簧机构实现指示和遥信功能，但只能输出一个开关量信号，无法进一步定量分析。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种雷电流监测装置，以实现在线实时监测设备雷电流的效果。本实用新型实施例提供了一种雷电流监测装置，与待测设备连接，所述待测设备包括雷电流，包括：
5.传感器，用于监测所述待测设备的所述雷电流的电流变换率；
6.积分器，与所述传感器连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率；
7.控制模块，与所述积分器连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息。
8.可选的，还包括：ad采样器，所述ad采样器连接在所述积分器与所述控制模块之间，用于将所述电压变换率转换为快速变化的电压信号。
9.可选的，还包括：电源模块，与所述控制模块连接，用于提供直流工作电源。
10.可选的，还包括：转换模块，与所述电源模块连接，用于将所述直流工作电源转换为直流工作电源。
11.可选的，还包括：存储模块，所述存储模块与所述控制模块连接，用于将所述波形信息进行存储。
12.可选的，还包括：时钟模块，所述时钟模块与所述控制模块连接，用于记录所述电压变换率的发生时间。
13.可选的，还包括：通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连接，用于将所述控制模块与外部设备建立通讯连接。
14.可选的，所述通讯模块包括：无线通讯模块和有线通讯模块，所述无线通讯模块用于将所述控制模块与所述外部设备建立无线连接，所述有线通讯模块用于将所述控制模块与所述外部设备建立有线连接。
15.可选的，所述控制模块中包括mcu和cpu中的一种或者多种。
16.可选的，所述传感器连接在所述待测设备的接地线上。
17.本实用新型实施例公开了一种雷电流监测装置，与待测设备连接，所述待测设备包括雷电流，包括：传感器，用于监测所述待测设备的所述雷电流的电流变换率；积分器，与所述传感器连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率；控制模块，与所述积分器连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息。本实用新型实施例提供的一种雷电流监测装置，通过在线监测系统或设备遭受雷电冲击或电涌冲击的情况，并将该数据信息进行实时上传并保存，解决了现有技术中在监测雷电流的情况时通常为离线状态的技术问题，实现了在线实时监测设备雷电流的效果，提升了系统的安全性和用户的体验。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例一提供的一种雷电流监测装置的模块连接图；
19.图2为本实用新型实施例二提供的一种雷电流监测装置的模块连接图。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
21.在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
22.此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电压为第二电压，且类似地，可将第二电压称为第一电压。第一电压和第二电压两者都是电压，但其不是同一电压。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
23.实施例一
24.图1为本实用新型实施例一提供的一种雷电流监测装置的模块连接图，本实施例可适用于实时监测设备雷电流情况，本实施例提供的一种雷电流监测装置，与待测设备4连接，所述待测设备4包括雷电流，包括：传感器1、积分器2和控制模块3。
25.传感器1用于监测所述待测设备4的雷电流的电流变换率。所述传感器1 连接在所述待测设备4的接地线上。
26.在本实施例中，待测设备4为防雷器、电涌保护器等防雷电网组件，防雷电网组件为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，防雷电网组件能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。在本实施例中，传感器1于待测设备4连接并监
测待测设备4在对雷电流进行导通分流时的电流变换率，即单位时间内电流的变换量，本实施例中的传感器 1需套在待测设备4的防雷接地线上进行使用。在本实施例中，传感器1优选为开口的柔性罗柯夫斯基线圈，便于安装维护。线圈输出端连接线采用双层屏蔽线，具有更佳的抗干扰性能。当出现雷电流击中待测设备4时，待测设备4 的接地线所产生的任何雷电流冲击或电涌冲击将被线圈感知，并传输到模块上的传感器1接口上，宜采用可靠的bnc屏蔽接口。
27.积分器2与所述传感器1连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率。
28.在本实施例中，积分器2指将两个输入之差加以累计的模块。这些输入可以是变化率，或者是由脉冲计数器来的累加值。累加值与释放动作值进行比较，两个分离的输出是由累加值控制；当累加值达到释放限值时，其中一个输出起作用，另一个输出是当达到预释放值时起作用。在本实施例中，积分器2与传感器1连接，将传感器1输出的电流变换率通过传感器1内部的积分和i/v转换电路变成电压变换率，即线性电压信号，该线性电压信号能够发送到控制芯片中进行识别并分析。
29.控制模块3，与所述积分器2连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息。
30.在本实施例中，控制模块3中包括mcu(微控制单元，microcontroller unit) 和cpu(中央处理器，central processing unit)中的一种或者多种。示例性的，以mcu为例，mcu又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma 等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。在本实施例中，mcu接收到积分器2传输的变压变化率，并识别该变压变换率从而获得待测设备4的雷电流情况，例如获取该雷电流的电荷总量、电压峰值、电流峰值、电压变换率和电流变换率等等重要参数信息，还可以将这些采集的电压信号经过软件处理后将雷电流波形还原出来显示波形信息，波形信息同时包含雷电流峰值、极性、上升时间、半峰时间、能量比，以及遭受雷电入侵的次数和相应的时间，用户还可以根据需要给每个模块定义一个地点名称。也可以将该雷电流的相关参数信息实时传输到服务器中，方便运维人员对防雷电网组件的安全情况进行实时监控，实现了在线实时监测设备雷电流的效果，提升了系统的安全性，避免了防雷电网组件出现异常未及时处理导致安全事故的情况。
31.本实施例公开了一种雷电流监测装置，与待测设备连接，所述待测设备包括雷电流，包括：传感器，用于监测所述待测设备的所述雷电流的电流变换率；积分器，与所述传感器连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率；控制模块，与所述积分器连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息。本实用新型实施例提供的一种雷电流监测装置，通过在线监测系统或设备遭受雷电冲击或电涌冲击的情况，并将该数据信息进行实时上传并保存，解决了现有技术中在监测雷电流的情况时通常为离线状态的技术问题，实现了在线实时监测设备雷电流的效果，提升了系统的安全性和用户的体验。
32.实施例二
33.图2为本实用新型实施例二提供的一种雷电流监测装置的模块连接图，本实施例可适用于实时监测设备雷电流情况，本实施例提供的一种雷电流监测装置是在实施例一的基础上增加了更多的功能模块以实现其他功能，本实施例提供的一种雷电流监测装置与待
测设备4连接，所述待测设备4包括雷电流，包括：传感器1、积分器2、控制模块3、ad采样器5、电源模块6、转换模块7、存储模块、时钟模块8和通讯模块9。
34.传感器1用于监测所述待测设备4的雷电流的电流变换率。所述传感器1 连接在所述待测设备4的接地线上。
35.积分器2与所述传感器1连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率。
36.控制模块3，与所述积分器2连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息。
37.ad采样器5连接在所述积分器2与所述控制模块3之间，用于将所述电压变换率转换为快速变化的电压信号。
38.在本实施例中，ad采样器5由高速ad采集电路组成，ad采集电路主要用于把电路中的电流用采样元件转换为电压信号，然后用adc量化转换为相应的数字信号。示例性的，使用一个电阻串接到电路中，流过的电流会在电阻上形成相应的电压；另外也可以用电流互感器、霍尔元件等器件进行转换，也可以得到对应的电压。一般的cpu和mcu只能出识别数字信号，而积分器2得到的电压变换率为模拟信号，此时需要通过ad采样器5将模拟信号转换为数字信号，再输入到控制模块3中进行分析识别。
39.电源模块6与所述控制模块3连接，用于提供直流工作电源。
40.在本实施例中，电源模块6为24v的直流电源，可以是通过蓄电池提供，也可以通过连接直流电网提供。电源模块6提供的直流电源输送到控制模块3 中，供控制芯片正常工作。
41.转换模块7与所述电源模块6连接，用于将所述直流工作电源转换为直流工作电源。
42.在本实施例中，转换模块7为降压变压器或降压电路组成，在本实施中以降压变压器为例，降压变压器是把指输入端的较高电压，转换为输出相对偏低的理想电压，从而达到降压的目的变压器，通过电磁感应原理进行电压转换。一般地，mcu和cpu的正常工作电压均为5v直流电，电源模块6提供的24v 直流电压直接输送到mcu或cpu中会引起芯片损坏，造成不必要的损失。在本实施例中，降压变压器将电源模块6输入的24v直流电源转换为5v直流电源输入到控制模块3中的mcu中，供mcu进行正常工作。
43.存储模块与所述控制模块3连接，用于将所述波形信息进行存储。
44.在本实施例中，存储模块包括一个或多个存储器，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，存储模块将控制模块3分析的雷电流的峰值、极性、上升时间、半峰时间、能量比，以及遭受雷电入侵的次数和相应的时间等等重要参数信息进行存储，便于运维人员随时调出雷电流记录进行查看和分析。
45.时钟模块8与所述控制模块3连接，用于记录所述电压变换率的发生时间。
46.在本实施例中，时钟模块8为实时时钟电路，时钟电路就是产生像时钟一样准确运动的振荡电路，任何工作都按时间顺序，用于产生这个时间的电路就是时钟电路。时钟电路一般由晶体振荡器、晶振控制芯片和电容组成。在本实施例中，时钟电路通过与控制模块3连接，可以实时记录每次雷电流击中待测设备4的具体时间点，方便运维人员进行查询。
47.通讯模块9与所述控制模块3连接，用于将所述控制模块3与外部设备建立通讯连接。所述通讯模块9包括：无线通讯模块91和有线通讯模块92，所述无线通讯模块91用于将所述控制模块3与所述外部设备建立无线连接，所述有线通讯模块92用于将所述控制模块3与所述外部设备建立有线连接。
48.在本实施例中，有线通讯模块92通过网线或其他传输线连接到服务器或者其他终端设备中，服务器可以实时监测多个雷电流检测装置的工作情况以及记录的雷电流数据。无线通讯模块91包括wifi芯片、4g芯片或等其他通讯芯片，可以将多个雷电流检测装置的工作情况实时发送到运维人员的移动终端中，方便运维人员在进行故障排查的过程中实时查看每个雷电流检测装置的工作情况。在本实施例中，控制模块3通过通讯模块9可以与任意外部设备例如服务器、云端、移动终端等进行连接，实现每个雷电流检测装置的数据实时传输，用于在线监测系统或设备遭受雷电冲击或电涌冲击的情况，并将这些信息实时上传并保存。
49.本实施例公开了一种雷电流监测装置，与待测设备连接，所述待测设备包括雷电流，包括：传感器，用于监测所述待测设备的所述雷电流的电流变换率；积分器，与所述传感器连接，用于将所述电流变换率转换为电压变换率；控制模块，与所述积分器连接，用于将所述电压变换率进行分析并显示波形信息； ad采样器连接在所述积分器与所述控制模块之间，用于将所述电压变换率转换为快速变化的电压信号。电源模块，与所述控制模块连接，用于提供直流工作电源。转换模块与所述电源模块连接，用于将所述直流工作电源转换为直流工作电源。存储模块所述存储模块与所述控制模块连接，用于将所述波形信息进行存储。时钟模块与所述控制模块连接，用于记录所述电压变换率的发生时间。通讯模块与所述控制模块连接，用于将所述控制模块与外部设备建立通讯连接。本实用新型实施例提供的一种雷电流监测装置，通过在线监测系统或设备遭受雷电冲击或电涌冲击的情况，并将该数据信息进行实时上传并保存，解决了现有技术中在监测雷电流的情况时通常为离线状态的技术问题，实现了在线实时监测设备雷电流的效果，提升了系统的安全性和用户的体验。
50.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。