输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，包括传感器组、太阳能电池板、蓄电池、AD转换电路和无线通信电路；传感器组与AD转换电路相连接，蓄电池与AD转换电路相连接，AD转换电路与无线通信电路相连接；传感器组包括风速传感器、风向传感器等传感器；太阳能电池板与蓄电池相连接；AD转换电路包括AD转换芯片U1、电阻R1～R2、译码器芯片U2、非门U3、锁存器U4、非门U5和与非门U6；无线通信电路包括一个GSM/GPRS无线通信芯片U7、电阻R3～R9、电容C1～C3和SIM卡接口芯片CON1。本实用新型的无线数据采集电路，具有可实时测量输电线路的风速等参数、提高输电线路运行的安全可靠性、电路简单且易于制作等优点。
【专利说明】输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种无线数据采集电路，尤其是一种用于输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路。
【背景技术】
[0002]在现在的生活中，电力已经成为生产生活必不可少的能源。但是目前的还只能使用导线和塔杆来输电，输电线路极易遭受天气因素的破坏。其中，强风对输电线路的影响尤为明显，因为强风而引起输电线路的故障十分频繁。强风会使导线发生风偏、风摆、震动，甚至塔杆的变形倒塌，严重威胁电力装置的安全运行。目前，在塔杆上，还没有建立相应的风灾数据采集装置，工作人员无法实时获得塔杆附件的风速、风压等参数。因此，建立一个输电线路大风灾害预警装置非常有必要，不仅可以实时监测风灾的变化，而且方便快捷，能够使安全故障导致的财产损失降到最低。
实用新型内容
[0003]本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，以将输电线路的塔杆附件的风速风压等参数实时传
递给预警装置。
[0004]本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。
[0005]输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其结构特点是，包括传感器组、太阳能电池板、蓄电池、AD转换电路和无线通信电路；所述传感器组与所述AD转换电路相连接，所述AD转换电路、所述传感器组和无线通信电路均与所述蓄电池相连接并由蓄电池提供电源，所述AD转换电路与所述无线通信电路相连接；
[0006]所述传感器组包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压传感器；
[0007]所述太阳能电池板与所述蓄电池相连接，用于在阳光充足时将太阳能转换为电能从而为蓄电池充电；
[0008]所述AD转换电路包括AD转换芯片U1、电阻Rl?R2、译码器芯片U2、非门U3、锁存器U4、非门U5和与非门U6 ;所述电阻Rl的一端与所述AD转换芯片Ul的端子REF_IN相连接，所述电阻R2的一端与所述AD转换芯片Ul的端子BPLRof相连接，所述电阻Rl的另一端与所述电阻R2的另一端相互连接后与所述AD转换芯片Ul的端子REF_out相连接；所述锁存器U4的端子POO?P07与所述AD转换芯片Ul的端子DB4?DBll相连接，所述锁存器U4的端子R/C与所述非门U5的输入端相连接，所述非门U5的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子A0/SC相连接；所述与非门U6的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子CE相连接；所述译码器芯片U2的端子CS与所述非门U3的输入端相连接，所述非门U3的输出端与所述锁存器U4相连接；
[0009]所述无线通信电路包括一个GSM/GPRS无线通信芯片U7、电阻R3?R9、电容Cl?C3和SM卡接口芯片CONl ;所述SM卡接口芯片CONl与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接；所述电阻R3与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RXD相连接，所述电阻R4与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TXD相连接；所述电阻R7的一端连接电源VDD，所述电阻R7的另一端通过电阻R5与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RST相连接；所述电阻R8的一端连接电源VDD，所述电阻R8的另一端通过电阻R6与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TERM_0N相连接；所述电阻R9与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子UART-RI相连接；所述电容Cl的一端和电容C2的一端连接接地端GND，所述电容Cl的另一端和电容C2的另一端与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接。
[0010]本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路的结构特点也在于:
[0011]所述AD转换电路的所述AD转换芯片Ul为芯片AD574。
[0012]所述AD转换电路的所述译码器芯片U2为芯片74LS138。
[0013]所述AD转换电路的所述非门U3和非门U5为74LS04。
[0014]所述AD转换电路的所述锁存器U4为芯片74LS373。
[0015]所述AD转换电路的所述与非门U6为74LS00。
[0016]所述无线通信电路的所述GSM/GPRS无线通信芯片U7为芯片EM310。
[0017]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0018]本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，由于电路结构简单，可以制作成小型化的结构，直接安装在电力线路的塔杆或者砼杆上，直接对电力线路附近的风速等参数进行实时测量，并将测量信号实时发给设置信号接收端的预警装置，工作人员可通过工作室内设置的预警装置得知塔杆的实时状态，并对其可能发生的风灾进行预测，从而可降低输电线路由于大风导致故障的可能性，提高输电线路运行的安全可靠性。
[0019]本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，具有可实时测量输电线路的风速等参数、提高输电线路运行的安全可靠性、电路简单且易于制作等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路的结构框图。
[0021]图2为本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路的AD转换电路。
[0022]图3为本实用新型的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路的单片机和无线通信电路。
[0023]以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0024]参见附图1?图3，输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其包括传感器组、太阳能电池板、蓄电池、AD转换电路和无线通信电路；所述传感器组与所述AD转换电路相连接，所述AD转换电路、所述传感器组和无线通信电路均与所述蓄电池相连接并由蓄电池提供电源，所述AD转换电路与所述无线通信电路相连接；
[0025]所述传感器组包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压传感器；
[0026]所述太阳能电池板与所述蓄电池相连接，用于在阳光充足时将太阳能转换为电能从而为蓄电池充电；
[0027]所述AD转换电路包括AD转换芯片U1、电阻Rl?R2、译码器芯片U2、非门U3、锁存器U4、非门U5和与非门U6 ;所述电阻Rl的一端与所述AD转换芯片Ul的端子REF_IN相连接，所述电阻R2的一端与所述AD转换芯片Ul的端子BPLRof相连接，所述电阻Rl的另一端与所述电阻R2的另一端相互连接后与所述AD转换芯片Ul的端子REF_out相连接；所述锁存器U4的端子POO?P07与所述AD转换芯片Ul的端子DB4?DBll相连接，所述锁存器U4的端子R/C与所述非门U5的输入端相连接，所述非门U5的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子A0/SC相连接；所述与非门U6的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子CE相连接；所述译码器芯片U2的端子CS与所述非门U3的输入端相连接，所述非门U3的输出端与所述锁存器U4相连接；
[0028]所述无线通信电路包括一个GSM/GPRS无线通信芯片U7、电阻R3?R9、电容Cl?C3和SM卡接口芯片CONl ;所述SM卡接口芯片CONl与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接(二者之间的连接关系见图3，U7和CONl之间名称相应的端子相互连接在一起)；所述电阻R3与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RXD相连接，所述电阻R4与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TXD相连接；所述电阻R7的一端连接电源VDD，所述电阻R7的另一端通过电阻R5与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RST相连接；所述电阻R8的一端连接电源VDD，所述电阻R8的另一端通过电阻R6与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TERM_0N相连接；所述电阻R9与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子UART-RI相连接；所述电容Cl的一端和电容C2的一端连接接地端GND，所述电容Cl的另一端和电容C2的另一端与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接。
[0029]工作时，由太阳能电池板为蓄电池充电，所述AD转换电路、所述传感器组和无线通信电路由蓄电池提供电源，使得本实用新型的数据采集电路不需要额外配置电源，环保性能好。各传感器将测得的风速、风压、温湿度和大气压等参数传输给AD转换电路，由AD转换电路对传感器获得的测量信号进行AD转换后发送给所述无线通信电路。所述无线通信电路将测量信号通过GSM/GPRS无线通信芯片U7将测量信号发送给输电线路大风灾害在线预警装置的数据接收端，至此就完成了数据的无线采集功能。本实用新型的无线数据采集电路，由于电路结构简单，可以制作成小型化的结构，直接安装在电力线路的塔杆或者砼杆上，直接对电力线路附近的风速等参数进行实时测量，并将测量信号实时发给设置信号接收端的预警装置，工作人员可通过工作室内设置的预警装置得知塔杆的实时状态，并对其可能发生的风灾进行预测，从而可降低输电线路由于大风导致故障的可能性，提高输电线路运行的安全可靠性。
[0030]所述AD转换电路的所述AD转换芯片Ul为芯片AD574。
[0031]所述AD转换电路的所述译码器芯片U2为芯片74LS138。
[0032]所述AD转换电路的所述非门U3和非门U5为74LS04。[0033]所述AD转换电路的所述锁存器U4为芯片74LS373。
[0034]所述AD转换电路的所述与非门U6为74LS00。
[0035]所述无线通信电路的所述GSM/GPRS无线通信芯片U7为芯片EM310。
[0036]图2所示的是AD转换电路的电路原理图。系统采用了美国模拟公司推出的AD574芯片，该芯片为高速12位AD转换器，其外接原件少，功耗低，精度高并具有自动校零、自动极性转换的特点。在AD574上连接了 74LS373锁存器和74LS138译码器，AD574的片选端CS由译码器控制，AD574的转换状态和读取结果由锁存器控制。当启动A/D转换时，将AO与R/C置低，一段时间延迟，即可读出A/D的数值。
[0037]图2的AD转换电路与图3的无线通信电路之间通过一个SN74HC16?芯片相连接。AD转换电路的锁存器U4与SN74HC16?芯片(该芯片在图中未示出)相连接，由SN74HC16?芯片获得由锁存器输出的12位并行数字信号。SN74HC16?芯片与无线通信电路的EM310的RXD端相连接。12位并行数字信号再由SN74HC16?芯片进行并入/串出处理后送入无线通信芯片EM310的RXD端。SN74HC16?芯片是8位并联负载移位寄存器。
[0038]图3所示的是无线通信电路的电路原理图。该电路包括无线通信芯片EM310。EM310是一款兼容型GSM/GPRS通信模块，支持FR、EFR、HR和AMR的语音编码，支持免提通话，提供回声抑制功能。无线通信芯片EM310用以获取AD转换电路发送的传感器的采集信息，并将信息按时发送给输电线路大风灾害在线预警装置的数据接收端。为增强稳定性，该芯片工作电压采用4.0V,不使用边缘值电压，否则电压波动会造成模块工作不稳定。为方便调试，也可以在LPG管脚上接一个LED，当EM310接收到信息时，能驱动LED闪烁，同时，该模块集成了符合IS07816-3标准的SM卡接口，并能够自动检测3.0V和1.8V的SM卡。为滤除射频信号的干扰，在SIM-VCC与SIM-GND之间并联一个0.1uF的电容。
【权利要求】
1.输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，包括传感器组、太阳能电池板、蓄电池、AD转换电路和无线通信电路；所述传感器组与所述AD转换电路相连接，所述AD转换电路、所述传感器组和无线通信电路均与所述蓄电池相连接并由蓄电池提供电源，所述AD转换电路与所述无线通信电路相连接； 所述传感器组包括风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器和大气压传感器； 所述太阳能电池板与所述蓄电池相连接，用于在阳光充足时将太阳能转换为电能从而为蓄电池充电； 所述AD转换电路包括AD转换芯片Ul、电阻Rl?R2、译码器芯片U2、非门U3、锁存器U4、非门U5和与非门U6 ;所述电阻Rl的一端与所述AD转换芯片Ul的端子REF_IN相连接，所述电阻R2的一端与所述AD转换芯片Ul的端子BPLRof相连接，所述电阻Rl的另一端与所述电阻R2的另一端相互连接后与所述AD转换芯片Ul的端子REF_out相连接；所述锁存器U4的端子POO?P07与所述AD转换芯片Ul的端子DB4?DBll相连接，所述锁存器U4的端子R/C与所述非门U5的输入端相连接，所述非门U5的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子A0/SC相连接；所述与非门U6的输出端与所述AD转换芯片Ul的端子CE相连接；所述译码器芯片U2的端子CS与所述非门U3的输入端相连接，所述非门U3的输出端与所述锁存器U4相连接； 所述无线通信电路包括一个GSM/GPRS无线通信芯片U7、电阻R3?R9、电容Cl?C3和SM卡接口芯片CONl ;所述SM卡接口芯片CONl与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接；所述电阻R3与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RXD相连接，所述电阻R4与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TXD相连接；所述电阻R7的一端连接电源VDD，所述电阻R7的另一端通过电阻R5与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子RST相连接；所述电阻R8的一端连接电源VDD，所述电阻R8的另一端通过电阻R6与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子TERM_0N相连接；所述电阻R9与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7的端子UART-RI相连接；所述电容Cl的一端和电容C2的一端连接接地端GND，所述电容Cl的另一端和电容C2的另一端与所述GSM/GPRS无线通信芯片U7相连接。
2.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述AD转换电路的所述AD转换芯片Ul为芯片AD574。
3.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述AD转换电路的所述译码器芯片U2为芯片74LS138。
4.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述AD转换电路的所述非门U3和非门U5为74LS04。
5.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述AD转换电路的所述锁存器U4为芯片74LS373。
6.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述AD转换电路的所述与非门U6为74LS00。
7.根据权利要求1所述的输电线路大风灾害在线预警装置的无线数据采集电路，其特征是，所述无线通信电路的所述GSM/GPRS无线通信芯片U7为芯片EM310。
【文档编号】G01D21/02GK203704982SQ201420096797
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】李伟, 范明豪, 程登峰, 费婷婷, 杨可军, 周保亮, 孙登第, 阮瑞 申请人:国家电网公司, 国网安徽省电力公司电力科学研究院, 安徽大学, 安徽继远电网技术有限责任公司