一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，包含采集单元、通信单元、上位机端，采集单元中包含有局部放电互感器和采样及转换单元，局部放电互感器的输出端接采样机转换单元，采集单元与通信单元之间通过ZigBee无线网络进行信号的传输，通信单元与上位机端通过光纤传输信号。本实用新型采用一种基于ZigBee无线传感网络代替矿用电缆在线绝缘监测系统的局部有线传输，其特征在于安装方便，可靠性高，成本低等优点。
【专利说明】一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电缆在线绝缘监测装置的零部件，特别涉及一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置。
【背景技术】
[0002]煤矿高压电缆在线绝缘监测设备的有效运行是煤矿井下安全生产的重要保证。传统的高压电缆在线绝缘监测系统主要构建在有线电缆通信的基础上，通信链路容易受井下现场环境的影响，传感器节点接入很不灵活，监测范围很窄，不能适应现代化高效矿井生产的需要。工业级无线传感网络技术的不断进步，为解决传统的弊端提供新的条件。新一代ZigBee无线传感网络技术以其低成本、低功耗、网络容量大、组网自适应性强等优点，被广泛应用于低数据传输速率的工业场合。
[0003]ZigBee技术作为近年来出现并迅猛发展普及的近距离射频识别通信技术，以其组网容易、功耗低、协议简单、成本低等特点，在智能家居系统控制、楼宇自动化和工业监控领域都具有广阔的应用需求和市场空间。ZigBee技术的特点恰好适用于煤矿井下复杂环境特点，将ZigBee技术应用于煤矿井下高压电缆在线绝缘监测系统，可以极大地增强系统可靠性和灵活性。工业级无线传感网络技术的出现和不断进步为解决传统矿井有线电缆通信系统的弊病提供了新的条件。这种无线传输装置为一种基于ZigBee的无线传感网络，具有安装方便，可靠性高，成本低等优点。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是采用ZigBee无线传输网络，提供一种适用于煤矿井下的成本低、安装方便、数据传输可靠、又符合安全规范要求煤矿用的高压电缆的局部放电监测的信号传输装置。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0006]本实用新型提供一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，包含采集同轴电缆放电信息的采集单元，采集单元与通信单元之间通过ZigBee无线网络进行信号的传输，通信单元与上位机端通过光纤传输信号；每个采集单元中包含有局部放电互感器和采样及转换单元，局部放电互感器的输出端接采样及转换单。
[0007]采样及转换单元包含信号调理电路、A/D转换电路、无线发射模块，信号调理电路的输出端接A/D转换电路，A/D转换电路的输出端接无线发射模块；
[0008]通信单元包含无线接收模块、DSP控制器、第一光电转换装置，无线接收模块输出端接DSP控制器，DSP输出端接第一光电转换装置；所述上位机端包含第二光电转换装置和上位机，第二光电转换装置连接上位机端。
[0009]所述第一光电转换装置包含依次相连的传输编码器、第一电平转换器、光纤发送器；
[0010]所述第二光电转换装置包含依次相连的光纤接收器、第二电平转换器、接收解码器。
[0011]所述局部放电互感器为矿用防爆罗氏宽频脉冲电流传感器。
[0012]所述局部放电互感器钳接在矿用电缆两端接地线上。
[0013]每两个采集单元检测一根矿用电缆，所有采集单元对应一个通信单元。
[0014]所述DSP控制器上连接有报警装置和显示装置。
[0015]所述采样及转换单元和所述通信单元分别封装在防爆壳内。
[0016]采用以上技术方案的本实用新型，可以达到以下有益效果:
[0017](I)在矿用电缆的监测中采用ZigBee无线通信技术，可以使用无线设备传输信号，减少了线路建设的资金投入和施工周期，并且可以有效解决因为受到矿下现场恶劣环境的影响，造成的系统通信故障阻碍信息的快速有效传输，同时可以很好地解决有线通信方式布线难度大、成本高、不以维护和升级的问题，具有较高的组网灵活性和传输可靠性。
[0018](2)通信单元的信息通过光纤传输信号，可以避免井下的电磁干扰。
[0019](3)采用的是非侵入分布式监控，不会对现有的矿用电缆设施造成任何破坏，并且不受煤矿井下电缆拓扑结构的影响，能够随时进行扩充。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的安装示意图。
[0021]图2为本实用新型原理框图。
[0022]图3是第一光电转换装置。
[0023]图4是第二光电转换装置。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型进行详细的说明。
[0025]如图1所示，本实用新型是一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，包含多个采集单元、通信单元和上位机端，采集单元和通信单元之间通过无线ZigBee网络传输信息，通信单元和上位机端采用光纤传输信息。
[0026]如图2所示，本实用新型的每个采集单元包含局部放电互感器、信号调理电路、A/D转换电路、无线发射模块，局部放电互感器采用矿用防爆罗氏宽频脉冲电流传感器，并钳接在矿用电缆两端接地线上，通过电磁耦合的原理来监测接地线两端的脉冲电流，局部放电传感器将监测到的脉冲电流的信息通过高频同轴电缆传递到信号调理电路，信号调理电路主要有滤波电路、调理电路、运放电路组成，罗氏宽频脉冲电流传感器将采集到的信号经过滤波电路的滤波后再经过调理电路对传送过来的电压量进行消除噪声处理，运放电路将处理后的信号进行放大后，传送给A/D转换电路将放大的信号转换为数字信号，通过无线发射模块发射出去，通过ZigBee无线网络进行传输，通信单元中的无线接收模块接收到信号以后，送入DSP控制器，再由DSP控制器送入第一光电转换装置，第一光转换装置将信号经由传输编码器编码并输出至第一电平转换器进行电平转换，转换后的电平信号经光纤发送器转换成光信号后输入至光纤传送至上位机端，上位机端的第二光电转换装置中的光纤接收器将输入的光信号转换成电信号输入至第二电平转换器，进而将输入的电信号转换成普通的电平信号，并将该普通电平信号输入至接收解码器最终得到监测到的局部脉冲电流信号，进而将电流信号传入上位机。
[0027]作为一种优选的实施方式，上述的ZigBee无线发射模块和无线接收模块采用TI公司的CC2430芯片，而A/D转换电路采用型号为ADS1672的数模转换器来实现，DSP控制器则采用Dpspic30F6014型的DSP处理器。
[0028]本实用新型采用ZigBee无线通信技术，可以使用无线设备传输信号，减少了线路建设的资金投入和施工周期，并且可以有效解决因为受到矿下现场恶劣环境的影响，造成的系统通信故障阻碍信息的快速有效传输，同时可以很好地解决有线通信方式布线难度大、成本高、不以维护和升级的问题，具有较高的组网灵活性和传输可靠性；同时通信单元的信息通过光纤传输信号，可以避免井下的电磁干扰，并且本实用新型的安装方式采用的是非侵入分布式监控，不会对现有的矿用电缆设施造成任何破坏，并且不受煤矿井下电缆拓扑结构的影响，能够随时进行扩充。
[0029]上述的无线传输装置中，DSP控制器上连接有显示装置和报警装置，也可以在井下时直接观察局部放电情况，而不需要必须要地面的上位机中观察。同时为了增加装置的安全性，采样及转换单元及通信单元分别封装在防爆壳内。
【权利要求】
1.一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:包含采集同轴电缆放电信息的采集单元，采集单元与通信单元之间通过ZigBee无线网络进行信号的传输，通信单元与上位机端通过光纤传输信号；每个采集单元中包含有局部放电互感器和采样及转换单元，局部放电互感器的输出端接采样及转换单元。
2.根据权利要求1所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:采样及转换单元包含信号调理电路、A/D转换电路、无线发射模块，信号调理电路的输出端接A/D转换电路，A/D转换电路的输出端接无线发射模块。
3.根据权利要求1所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:通信单元包含无线接收模块、DSP控制器、第一光电转换装置，无线接收模块输出端接DSP控制器，DSP输出端接第一光电转换装置；所述上位机端包含第二光电转换装置和上位机，第二光电转换装置连接上位机端。
4.根据权利要求2所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:所述第一光电转换装置包含依次相连的传输编码器、第一电平转换器、光纤发送器； 所述第二光电转换装置包含依次相连的光纤接收器、第二电平转换器、接收解码器。
5.根据权利要求1所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:所述局部放电互感器为矿用防爆罗氏宽频脉冲电流传感器。
6.根据权利要求1或2所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:所述局部放电互感器钳接在矿用电缆两端接地线上。
7.根据权利要求1所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特征在于:每两个采集单元检测一根矿用电缆，所有采集单元对应一个通信单元。
8.根据权利要求2所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特点在于:所述DSP控制器上连接有报警装置和显示装置。
9.根据权利要求1所述的一种矿用高压电缆在线绝缘监测设备的无线传输装置，其特点在于:所述采样及转换单元和所述通信单元分别封装在防爆壳内。
【文档编号】H04B1/38GK204145483SQ201420566966
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】汪旭东, 马星河, 周涛, 封海潮, 许孝卓, 马利, 向东, 王力生 申请人:平顶山天安煤业股份有限公司, 河南理工大学