專利名稱：雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及雷擊監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雷電災(zāi)害已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)列為"最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一"，被國(guó) 際電工委員會(huì)稱為"電子時(shí)代的一大公害"。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷電災(zāi) 害造成財(cái)產(chǎn)損失上億元。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別 是由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，雷電災(zāi)害的危害程度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影 響越來越大。由于雷電防護(hù)的要求，市場(chǎng)需求對(duì)雷擊入侵實(shí)時(shí)科學(xué)量化監(jiān)測(cè)、 記錄的設(shè)備。
目前的雷擊檢測(cè)技術(shù)一般都采用感應(yīng)積分采集方式，用一個(gè)感應(yīng)頭綁在要 測(cè)試的回路上，把感應(yīng)回來的信號(hào)通過一個(gè)合適的積分電路后送到采樣回路上 進(jìn)行采樣，這樣方式只能采集雷擊的最大幅度值，并對(duì)于變化速率不一樣的波 形，其所引入的誤差是不一樣的，精度無法得到保障，也無法得到雷擊的具體
表現(xiàn)形式(真值、波行、持續(xù)時(shí)間等)；而且采用感應(yīng)頭采用捆梆式，對(duì)安裝的 精確度要求較高。
同時(shí)對(duì)于兩個(gè)雷擊時(shí)間間隔比較短的時(shí)候，由于前一個(gè)雷擊的積分波形還 沒有完成放電，下面一個(gè)雷擊馬上進(jìn)來就會(huì)無法檢測(cè)，且采樣速率較低， 一般 只有幾K而已，隨著對(duì)雷擊事故的鑒定、雷電入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防護(hù)技術(shù)的研究、 閃電探測(cè)定位的數(shù)據(jù)修正等各方面的需求，原有的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以解決 一種雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括在監(jiān)測(cè)線路上設(shè)有的可將雷擊信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)的雷擊電流傳感器，與雷擊電流傳感器相連接的采集終端，所述采集 終端通過通信接口連接數(shù)據(jù)處理中心，所述采集終端包括信號(hào)調(diào)理模塊、高速
數(shù)據(jù)采樣電路模塊、FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊和采集終端CPU-
所述信號(hào)調(diào)理模塊用于將雷擊電流傳感器傳來的電信號(hào)調(diào)理成0—2.5V的 模擬電壓信號(hào)；
所述高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊在FPGA的控制下，對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊傳來的模擬 電壓信號(hào)進(jìn)行持續(xù)高速采樣；
所述FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊送來的數(shù)據(jù)通過FPGA 芯片實(shí)時(shí)濾波，并將濾波后的雷擊數(shù)據(jù)存入FPGA內(nèi)部緩沖區(qū)；
所述采集終端CPU用于讀取FPGA內(nèi)部緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)組添加實(shí)時(shí)時(shí)標(biāo)后存入 CPU存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。
采用雷擊電流傳感器，結(jié)合持續(xù)高速采樣及實(shí)時(shí)濾波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于雷 擊波形的實(shí)時(shí)、持續(xù)、高精度采集，采樣速率一般能達(dá)到幾M以上，從而能夠 得到雷擊的真值、最大值、持續(xù)時(shí)間、極性等參數(shù)。采用持續(xù)檢測(cè)，使持續(xù)發(fā) 生多次雷擊也不會(huì)發(fā)生遺漏現(xiàn)象。
作為優(yōu)選，所述信號(hào)調(diào)理模塊以高速運(yùn)算放大器芯片AD8041負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)理。
作為優(yōu)選，所述高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊以高速A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206完成 雷擊信號(hào)的高速采集。
作為優(yōu)選，所述FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊以FPGA芯片XC3S250D對(duì)高速數(shù)據(jù) 采樣電路模塊送來的信號(hào)通過FPGA實(shí)時(shí)濾波，并控制信號(hào)調(diào)理模塊的持續(xù)高速采樣。
作為優(yōu)選，所述采集終端CPU包括CPU自帶FLASH程序空間、數(shù)據(jù)空間和 SRAM的ARM芯片STR710。
作為優(yōu)選，所述通信接口為232隔離接口或485隔離接口或XPORT模塊接 口或GR47模塊接口。根據(jù)不同接口選擇不同通訊方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送功能。
作為優(yōu)選，所述雷擊電流傳感器環(huán)穿設(shè)在監(jiān)測(cè)線路上。采用環(huán)穿的方式將 雷擊電流傳感器設(shè)在在監(jiān)測(cè)線路，其監(jiān)測(cè)時(shí)較全面，對(duì)安裝位置的精確度要求 可忽略不計(jì)。

圖1為本實(shí)施例的系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述 如圖1所示，圖中虛線帶箭頭方向?yàn)榭刂品较颍?一種雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，包括在監(jiān)測(cè)線路上設(shè)有的雷擊電流傳感器l，和與雷擊電流傳感器1相連接 的采集終端，所述采集終端通過通信接口連接數(shù)據(jù)處理中心9，所述雷擊電流傳
感器l將雷擊信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述采集終端包括信號(hào)調(diào)理模塊2、高速數(shù)據(jù) 采樣電路模塊3、 FPGA數(shù)據(jù)處理模塊4，采集終端CPU 5:所述信號(hào)調(diào)理模塊2 用于將雷擊電流傳感器1傳來的電信號(hào)調(diào)理成0 — 2. 5V的模擬信號(hào)；所述高速 數(shù)據(jù)采樣電路模塊3在FPGA的控制下，對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊2傳來的模擬信號(hào)進(jìn)行 持續(xù)高速采樣；所述FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊4對(duì)高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊3送來 的信號(hào)通過FPGA芯片實(shí)時(shí)濾波，并將濾波后的雷擊數(shù)據(jù)存入FPGA內(nèi)部緩沖區(qū)； 所述采集終端CPU 5用于讀取FPGA內(nèi)部緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)組添加實(shí)時(shí)時(shí)標(biāo)后存入CPU 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。
本實(shí)施例中，所述雷擊電流傳感器1環(huán)穿設(shè)在監(jiān)測(cè)線路上，所述雷擊電流
傳感器l將雷擊信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，送入所述信號(hào)調(diào)理模塊2，所述信號(hào)調(diào)理 模塊2以高速運(yùn)算放大器芯片AD8041負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)理，把電信號(hào)變成0-2. 5V的 電壓信號(hào)送入高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊3，所述高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊3以高速 A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206完成雷擊信號(hào)的高速采集，其是在FPGA控制數(shù)據(jù)處理模 塊的FPGA芯片的控制下完成對(duì)該雷擊信號(hào)的高速采集，所述FPGA芯片為 XC3S250D，所述XC3S250D芯片對(duì)從THS1206讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波處理，即 將過濾非雷擊數(shù)據(jù)，檢測(cè)并將超過預(yù)先設(shè)置的閥值的雷擊數(shù)據(jù)存入XC3S250D芯 片自帶的緩沖區(qū)內(nèi)，并通知采集終端CPU5讀取，可通過硬件中斷方式通知CPU5 來讀取，而對(duì)已讀取的數(shù)據(jù)，又能自動(dòng)清除出緩沖區(qū)。
所述采集終端CPU 5，包括CPU自帶flash程序空間、數(shù)據(jù)空間和SRAM的 ARM芯片STR710， CPU收到FPGA芯片發(fā)來的讀取數(shù)據(jù)中斷后，主動(dòng)讀取FPGA緩 沖區(qū)芯片的數(shù)據(jù)，把讀取的數(shù)據(jù)帶上當(dāng)前時(shí)間的時(shí)標(biāo)后存入CPU自己的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)區(qū)，并通過通信接口向數(shù)據(jù)處理中心傳送數(shù)據(jù)。
本實(shí)施例中，通信接口可以為232/485光電隔離接口，也可以為XPORT模 塊接口 ，或者GPRS模塊接口 ，根據(jù)不同接口選擇不同通訊方式,如以太網(wǎng)、RS485 、 SMS、 GPRS、 CDMA等)實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)處理中心9進(jìn)行分析處理。
雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，完成了對(duì)輸電(高、低壓)線路、信息傳輸線路 等雷擊入侵電流實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能。實(shí)現(xiàn)將監(jiān)測(cè)到的雷擊電流、極性、波形、 持續(xù)時(shí)間等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，并可以通過不同的通訊方式(以太網(wǎng)、RS485、 SMS、 GPRS、 CDMA等)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析處理。
總之，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利 范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括在監(jiān)測(cè)線路上設(shè)有的可將雷擊信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的雷擊電流傳感器(1)，及與雷擊電流傳感器(1)相連接的采集終端，所述采集終端通過通信接口連接數(shù)據(jù)處理中心(9)，其特征在于，所述采集終端包括信號(hào)調(diào)理模塊(2)、高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊(3)、FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊(4)，采集終端CPU(5)所述信號(hào)調(diào)理模塊(2)用于將雷擊電流傳感器(1)傳來的電信號(hào)調(diào)理成0-2.5V的模擬電壓信號(hào)；所述高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊(3)在FPGA的控制下，對(duì)信號(hào)調(diào)理模塊(2)傳來的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行持續(xù)高速采樣；所述FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊(4)對(duì)高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊(3)送來的數(shù)據(jù)通過FPGA芯片實(shí)時(shí)濾波，并將濾波后的雷擊數(shù)據(jù)存入FPGA的內(nèi)部緩沖區(qū)；所述采集終端CPU(5)用于讀取FPGA內(nèi)部緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)組添加實(shí)時(shí)時(shí)標(biāo)后存入CPU存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述信號(hào)調(diào)理模塊(2)以高速運(yùn)算放大器芯片AD8041負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊(3) 以高速A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206完成雷擊信號(hào)的高速采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊(4) 以FPGA芯片XC3S250D對(duì)高速數(shù)據(jù)采樣電路模塊(3)送來的信號(hào)通過 FPGA實(shí)時(shí)濾波，并控制信號(hào)調(diào)理模塊(2)的持續(xù)高速采樣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述采集終端 CPU (5)包括CPU自帶FLASH程序空間、數(shù)據(jù)空間和SRAM的ARM芯片STR710。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信接口為 232隔離接口或485隔離接口或XPORT模塊接口或GR47模塊接口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述一種雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述雷擊電流傳感器(1)環(huán)穿設(shè)在監(jiān)測(cè)線路上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雷擊實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括在監(jiān)測(cè)線路上設(shè)有的可將雷擊信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的雷擊電流傳感器，與雷擊電流傳感器相連接的采集終端，所述采集終端通過通信接口連接數(shù)據(jù)處理中心，所述采集終端包括信號(hào)調(diào)理模塊、高速數(shù)據(jù)采樣模塊、FPGA控制數(shù)據(jù)處理模塊和采集終端CPU。采用雷擊電流傳感器，結(jié)合持續(xù)高速采樣及實(shí)時(shí)濾波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于雷擊波形的實(shí)時(shí)、持續(xù)、高精度采集，采樣速率一般能達(dá)到幾M以上，從而能夠得到雷擊的真值、最大值、持續(xù)時(shí)間、極性等參數(shù)。采用持續(xù)檢測(cè)，使持續(xù)發(fā)生多次雷擊也不會(huì)發(fā)生遺漏現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01R29/08GK201069458SQ20072011310
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者劉西林, 包炳生, 童杭偉, 毅 羅, 肖忠根, 金祖山 申請(qǐng)人:杭州意能防雷技術(shù)有限公司