本發(fā)明涉及一種防雷監(jiān)測設(shè)備，尤其涉及一種基于計算機的智能防雷監(jiān)測設(shè)備。

背景技術(shù)：

大部分防雷裝置在安裝使用過程中，對其工作狀態(tài)和使用環(huán)境，一直沒有有效的監(jiān)控。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范僅規(guī)定對防雷裝置的檢測周期為1年或半年一次，對防雷裝置的故障因監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺失不能分析引起故障的原因，包括雷擊、防雷裝置老化或環(huán)境使用條件（溫度、電壓等）異變等因素。目前智能城市各系統(tǒng)的防雷裝置、無人值守變電站和無人值守通信機房的防雷裝置等都提出了對防雷裝置的運行進行監(jiān)測和故障預(yù)防等要求，因此，防雷裝置的智能化監(jiān)測已成為防雷裝置生產(chǎn)行業(yè)的重要研究課題。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和實際要求，用于防雷裝置的智能監(jiān)測應(yīng)滿足下列四個基本要求：

第一，采用現(xiàn)代計算機技術(shù)，使各分散安裝的防雷裝置都具有模塊化的狀態(tài)監(jiān)測功能，并能將狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€后臺進行數(shù)據(jù)貯存、分析和集中監(jiān)測；

第二，可根據(jù)被監(jiān)測對象的特點進行監(jiān)測功能的擴展；

第三，可根據(jù)被監(jiān)測對象的數(shù)量進行監(jiān)測通道的電氣連接擴展；

第四，可將被監(jiān)測對象的監(jiān)測數(shù)據(jù)和異常狀態(tài)傳輸?shù)胶笈_，給予貯存、異常報警和顯示。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在缺點和不足，提供一種基于計算機的智能防雷監(jiān)測設(shè)備；要求此監(jiān)測設(shè)備應(yīng)具備監(jiān)測防雷裝置的工作狀態(tài)、異常情況和數(shù)據(jù)傳輸性能等特點，并采用不同功能的監(jiān)測單元疊置結(jié)構(gòu)和監(jiān)測通道的串口連接。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

設(shè)置有監(jiān)測裝置和后臺計算機；

防雷裝置、監(jiān)測裝置和后臺計算機依次連接；

所述的防雷裝置是一種設(shè)置有防雷元件、熱熔斷器和動開觸點的裝置；

所述的監(jiān)測裝置是一種包括電壓監(jiān)測單元、工作狀態(tài)監(jiān)測單元和雷擊記錄單元的裝置；

所述的后臺計算機是一種包括計算機主機、顯示器和rj45電纜的裝置。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果：

①可根據(jù)監(jiān)測參數(shù)的不同，靈活更換監(jiān)測單元，形成安裝形式相同但具備不同監(jiān)測功能的裝置；

②多個監(jiān)測單元可并聯(lián)組合，實現(xiàn)多通道的監(jiān)測擴展；

③通過計算機，可對室內(nèi)外的防雷裝置的工作狀態(tài)進行監(jiān)測、記錄和貯存。

④適用于通信機房、直放站內(nèi)防雷裝置的運行狀態(tài)、工作電壓和雷電活動的智能監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方框圖；

圖2是防雷裝置00的電原理圖；

圖3是電壓監(jiān)測單元11的電原理圖；

圖4是工作狀態(tài)監(jiān)測單元12的電原理圖；

圖5是雷電流監(jiān)測單元13的電原理圖。

圖中：

00—防雷裝置；

10—監(jiān)測裝置，

11—電壓監(jiān)測單元，

12—防雷裝置工作狀態(tài)監(jiān)測單元，

13—雷電流監(jiān)測單元13；

20—后臺計算機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明：

1、總體

如圖1，本設(shè)備包括工作對象——防雷裝置00；

設(shè)置有監(jiān)測裝置10和后臺計算機20；

防雷裝置00、監(jiān)測裝置10和后臺計算機20依次連接；

所述的防雷裝置00是一種設(shè)置有防雷元件01、熱熔斷器02和動開觸點06的裝置；

所述的監(jiān)測裝置10是一種包括電壓監(jiān)測單元11、工作狀態(tài)監(jiān)測單元12和雷擊記錄單元13的裝置；

所述的后臺計算機20是一種包括計算機主機、顯示器和rj45電纜的裝置。

2、功能部件

0）防雷裝置00

如圖2，防雷裝置00包括防雷元件01、熱熔斷器02、電源端子03、接地端子04、工作電壓測量線05、動開觸點06、工作溫度傳感器07和電流傳感器08；

電源端子03、熱熔斷器02、防雷元件01和接地端子04依次連接構(gòu)成防雷主回路；

工作電壓測量線05和電源端子03連接，測量防雷裝置00的工作電壓；

動開觸點06和熱熔斷器02機械聯(lián)動，工作溫度傳感器07和動開觸點06連接，測量熱熔斷器02的通斷狀態(tài)；

電流傳感器08設(shè)置在接地端子04上，測量流經(jīng)防雷裝置00的雷電流。

其工作機理是：

防雷元件01與熱熔斷器02串聯(lián)，一端接在電源端子03上，另一端通過引線接在接地端子04上，防止雷電波的危害；熱熔斷器02用于在防雷元件01長期帶電工作和雷電流作用下劣化短路引起的高溫時從電路中切除防雷元件01，避免火災(zāi)等。

工作電壓測量線05的一端連接電源端子03、另一端連接到監(jiān)測裝置10中電壓監(jiān)測單元11的電壓信號輸入端子j1上。

熱熔斷器02的動開觸點06與熱熔斷器02采用機械連桿連接，當(dāng)熱熔斷器02動作時，動開觸點06由閉合轉(zhuǎn)為斷開，動開觸點06和內(nèi)嵌的工作溫度傳感器07串聯(lián)，動開觸點06監(jiān)測熱熔斷器02的斷開，工作溫度傳感器07可將防雷元件01的工作溫度的漸變通過電阻值變化測定，確定防雷裝置00的工作狀態(tài)；

電流傳感器08通過穿過其中心環(huán)的防雷裝置00的接地引線，在雷電流流過時，將雷電流的大小轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓大小經(jīng)電纜線輸入到監(jiān)測裝置10的雷擊記錄單元13的雷電流信號輸入端子j3。

1）監(jiān)測裝置10

如圖1，監(jiān)測裝置10包括電壓監(jiān)測單元11、工作狀態(tài)監(jiān)測單元12和雷擊記錄單元13；

（1）電壓監(jiān)測單元11

如圖3，電壓監(jiān)測單元11包括電流型電壓互感器t、輸入電阻r1、輸出電阻r2、第1過壓保護管tvs1、電壓輸入端子j1、第1電壓信號輸出端子j2-1和第2電壓信號輸出端子j2-2；

輸入電阻r1和電壓互感器t的初級線圈串聯(lián)，經(jīng)電壓輸入端子j1與工作電壓測量線05構(gòu)成工作電壓的輸入回路，第1過壓保護管tvs1和電壓互感器t的初級線圈并聯(lián)，防止過電壓；

輸出電阻r2和電壓互感器t的次級線圈并聯(lián)構(gòu)成工作電壓信號的輸出回路，經(jīng)第1電壓信號輸出端子j2-1和第2電壓信號輸出端子j2-2連接到雷擊記錄單元13；

電壓互感器t隔離防雷裝置00和監(jiān)測裝置10之間的高電壓連接。

其工作機理是：

輸入電阻r1和電壓互感器t的初級線圈串聯(lián)，經(jīng)電壓輸入端子j1與工作電壓測量線05連接和公共地構(gòu)成電壓輸入回路；

輸出電阻r2、電流型電壓互感器t的次級線圈，構(gòu)成電壓信號輸出回路，經(jīng)第1電壓信號輸出端子j2-1和第2電壓信號輸出端子j2-2連接到雷擊記錄單元13；

電壓輸入回路和電壓信號輸出回路通過電流型電壓互感器t的鐵芯的電磁感應(yīng)作用實現(xiàn)電壓信號傳輸和電隔離。

（2）工作狀態(tài)監(jiān)測單元12

工作狀態(tài)監(jiān)測單元12是一種實現(xiàn)防雷裝置工作狀態(tài)參數(shù)工作溫度采集處理和工作電壓處理的電路。

如圖4，工作狀態(tài)監(jiān)測單元12包括第1高速運放芯片u1、第3電阻r3、第4電阻r4、第5電阻r5、第1電容c1和第2過壓保護管tvs2、第1工作狀態(tài)輸入端子j4和第2工作狀態(tài)輸入端子j5；

其連接關(guān)系是：

第1高速運放芯片u1內(nèi)的直流穩(wěn)壓電源+5v供電，第1高速運放芯片u1的供電引腳端接電容c1到地；

第3電阻r3的一端接電源+5v，另一端接第1高速運放芯片u1的供電引腳端；

第5電阻r5的一端接第1高速運放芯片u1的負腳，另一端接第1高速運放芯片u1的輸出腳；

第4電阻r4一端接第1高速運放芯片u1的負腳，另外一端接地；

第2過壓保護管tvs2的一端接高速運放芯片的u1的引腳，另一端接地；

工作狀態(tài)輸入端子j4通過電纜連接防雷裝置00的動開觸點06；

第1高速運放芯片u1的輸出腳通過接線端子j5與雷電流監(jiān)測單元13連接。

其工作機理是：

工作溫度傳感器07經(jīng)與第3電阻r3組成電阻分壓電路，向第1高速運放芯片u1提供防雷裝置00的工作狀態(tài)的信號，通過第1高速運放芯片u1得到放大，輸出到雷電流監(jiān)測單元13，第2過壓保護管tvs2用于防止雷電過電壓對第1高速運放芯片u1損壞，第1電容c1對輸入信號起濾波作用。

（3）雷擊記錄單元13

雷擊記錄單元13是一種包括可編程芯片的實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和上傳的電路。

如圖5，雷擊記錄單元13包括第2高速運放芯片u2，第3高速運放芯片u3，第6、7、8、9、10電阻r6、r7、r8、r9、r10，第2、3、4、5、6、7、8電容c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8，雙向二極管d，模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d，微處理器cpu和信號輸出器out；

其連接關(guān)系是：

第6電阻r6的一端接雷電流信號的輸入端子j3，另一端接第8電阻r8，第8電阻r8的另一端接第2運算放大器u2的正輸入腳，第7電阻r7的一端接第6電阻r6和第8電阻r8的連接點，另一端接地；雙向二極管d的一端接第2運算放大器u2的正輸入腳，另一端接電源+5v，第2運算放大器u2的負腳與第2運算放大器u2的輸出端短接；第9電阻r9的一端與第2運算放大器u2的輸出腳連接，另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的ain端連接；第3運算放大器u3的正腳與模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的vref（27腳）連接，負腳與輸出腳短接；第10電阻r10的一端接第3運算放大器u3的輸出腳，另一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的ain端連接；

第2電容c2和第3電容c3并聯(lián)接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的reftf之間；第4電容c4的一端接地，另一端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的reftf腳；第5電容c5的一端接地，另一端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的reftf腳；第6電容c6和第7電容c7的一端接在第3運算放大器u3的正腳，另一端接地；第8電容c8一端接在第9電阻r9和第10電阻r10的公共點，另一端接地；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的數(shù)字信號8位二進制輸出端接入微處理器cpu，同時接線端子j2-1、j2-2、j5、j6分別接入微處理器cpu，微處理器cpu的輸出腳接信號輸出器out的輸入腳，信號輸出器out的輸出端接rj45電纜。

其工作機理是：

第3高速運放芯片u3、第10電阻r10組成基礎(chǔ)電壓跟隨器，提供基礎(chǔ)電壓；

第6電阻r6、第7電阻r7構(gòu)成分壓器，將輸入信號分壓后傳輸?shù)降?高速運放芯片u2；

第8電阻r8、第9電阻r9組成輸入信號跟隨器，輸入雷電流信號，經(jīng)運算后，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d輸出的數(shù)字信號，接線端子j2-1、j2-2、j5、j6接收的電壓信號、工作狀態(tài)信號分別輸入到微處理器cpu，經(jīng)過運算和處理，通過信號輸出器out轉(zhuǎn)換為rs485信號、can信號或rj45信號傳送到后臺計算機20。

2）后臺計算機20

后臺計算機20包括計算機主機、顯示器和rj45電纜；

計算機主機為通用pc配置，具備160g以上的存貯容量；

顯示器為17英寸的顯示屏；

其連接關(guān)系是：

監(jiān)測裝置10通過rj45電纜，連接到計算機主機，計算機主機與顯示器連接。

其工作機理是：

通過后臺計算機20的運行，接收、貯存和計算監(jiān)測裝置10傳送的防雷裝置00的監(jiān)測數(shù)據(jù)，記錄監(jiān)測數(shù)據(jù)并在顯示器上顯示，將計算結(jié)果與設(shè)置的閥值對比，對超過閥值的數(shù)據(jù)進行提示和顯示，對監(jiān)測結(jié)果以表格格式輸出，輸出監(jiān)測報表。