一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和顯示層；服務(wù)層讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)顯示層進(jìn)行顯示。監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無(wú)線采集終端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；傳感器將電場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，無(wú)線采集終端采集該模擬電壓信號(hào)的同時(shí)，將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層中。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)特高壓輸電線路下地面合成電場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有友好的人機(jī)交互界面，并且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。
【專利說(shuō)明】一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各個(gè)行業(yè)對(duì)電力的需求不斷加大。我國(guó)的發(fā)電能源與用電需求在地理位置上極度不平衡決定了特高壓輸電的大規(guī)模發(fā)展。在輸電線路的建設(shè)過(guò)程中，其特高壓電磁環(huán)境對(duì)周?chē)O(shè)備以及生物的影響也越來(lái)越多地引起人們的關(guān)注。其中地面合成電場(chǎng)強(qiáng)度就是評(píng)價(jià)特高壓直流輸電線路下電磁環(huán)境干擾的重要指標(biāo)之一。
[0003]現(xiàn)有的特高壓輸電線路下地面合成電場(chǎng)測(cè)量軟件系統(tǒng)存在以下兩個(gè)問(wèn)題:
[0004](I)就數(shù)據(jù)傳輸方式而言，分為有線和無(wú)線兩種方式，有線測(cè)量系統(tǒng)的模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減并受到特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響，且每次試驗(yàn)布線工作量大，不方便用戶使用。而早期的無(wú)線測(cè)量系統(tǒng)大多基于433MHz無(wú)線射頻技術(shù)，雖然大大減少了現(xiàn)場(chǎng)布線的工作量，但需要用戶自定義通信協(xié)議，可靠性不高，容易受到周?chē)h(huán)境因素的干擾，丟包率和誤碼率較高；
[0005](2)就上位機(jī)而言，都缺乏良好的人機(jī)交互界面，數(shù)據(jù)顯示不夠直觀，操作比較麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)特高壓輸電線路下地面合成電場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有友好的人機(jī)交互界面,并且數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0008]提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和顯示層；所述服務(wù)層讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)顯示層進(jìn)行顯示。
[0009]所述數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)簽，以使用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析；所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期和各節(jié)點(diǎn)位置信息。
[0010]所述服務(wù)層將讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成串口通訊、各子節(jié)點(diǎn)掃描、信道切換和低電壓報(bào)警。
[0011]所述顯示層對(duì)服務(wù)層的處理結(jié)果進(jìn)行顯示，處理結(jié)果包括各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值和各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)；所述狀態(tài)參數(shù)包括各節(jié)點(diǎn)的電池使用狀態(tài)、無(wú)線通信質(zhì)量狀況和無(wú)線連網(wǎng)狀態(tài)。
[0012]各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以列表和曲線形式顯示，各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)以列表形式顯不O[0013]同時(shí)提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無(wú)線采集終端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述傳感器將電場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，所述無(wú)線采集終端采集該模擬電壓信號(hào)的同時(shí)，將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層中。
[0014]所述傳感器為旋轉(zhuǎn)式電場(chǎng)儀，通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)將電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，該模擬電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)剿鰺o(wú)線采集終端。
[0015]所述無(wú)線采集終端包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、ARM處理器和無(wú)線模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊的串口傳輸?shù)骄彌_區(qū)；所述ARM處理器對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]1.服務(wù)層能夠準(zhǔn)確不漏地掃描到網(wǎng)絡(luò)中所有工作的子節(jié)點(diǎn)；
[0018]2.顯示層能夠顯示當(dāng)前信道及其信號(hào)強(qiáng)度值，并提供多個(gè)可選信道供用戶選擇，切換信道成功后會(huì)有信息提示；
[0019]3.直流電場(chǎng)轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓信號(hào)在無(wú)線采集終端直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，直接發(fā)送到接收端，避免了有線測(cè)量系統(tǒng)的模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減并受到特高壓直流輸電的電磁環(huán)境影響的不利影響，提高了測(cè)試結(jié)果的精度；
[0020]4.可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)無(wú)線采集終端進(jìn)行睡眠和喚醒控制，可實(shí)現(xiàn)直流電場(chǎng)測(cè)量的遠(yuǎn)程化操作。
[0021]5.無(wú)線采集終端的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息可實(shí)時(shí)反饋至監(jiān)控系統(tǒng)，有利于測(cè)量人員遠(yuǎn)程掌握設(shè)備工作狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中服務(wù)層操作流程圖；
[0025]圖4是直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]如圖1，提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和顯示層；所述服務(wù)層讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)顯示層進(jìn)行顯示。
[0028]所述數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)簽，以使用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析；所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期和各節(jié)點(diǎn)位置信息。
[0029]如圖3，所述服務(wù)層將讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成串口通訊、各子節(jié)點(diǎn)掃描、信道切換和低電壓報(bào)警。串口通訊，用于PC機(jī)與上位機(jī)之間的通訊；各子節(jié)點(diǎn)掃描，用于掃描網(wǎng)絡(luò)中所有工作的子節(jié)點(diǎn)；切換信道，用于切換網(wǎng)絡(luò)工作的信道；控制采集，用于控制系統(tǒng)采集的開(kāi)始與結(jié)束；節(jié)點(diǎn)低功耗控制，用于控制整個(gè)系統(tǒng)的睡眠和喚醒；節(jié)點(diǎn)低電壓報(bào)警，用于設(shè)置節(jié)點(diǎn)低電壓報(bào)警的電壓值；節(jié)點(diǎn)狀態(tài)顯示，用于顯示網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)和電池電量；分布式柱狀圖顯示，用于實(shí)時(shí)顯示輸電線路下電場(chǎng)的分步情況；歷史數(shù)據(jù)查詢，用于顯示采集到的歷史數(shù)據(jù)。
[0030]服務(wù)層操作流程為:建立一個(gè)工程文件(.mdb)作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)測(cè)量的電場(chǎng)強(qiáng)度值，然后打開(kāi)串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與PC機(jī)的通訊，接著用戶在發(fā)送掃描節(jié)點(diǎn)的命令之后將返回所有節(jié)點(diǎn)的信息(包括最重要的64-bit物理地址和標(biāo)識(shí)號(hào))，然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前信道的質(zhì)量，若存在較大的干擾則會(huì)自動(dòng)切換至另一個(gè)信道上。最后用戶在錄入各通道連接的探頭系數(shù)k、b (用于將采集到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值)和采樣頻率(輪詢每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間間隙)之后，開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，便可得到各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸電線路下各位置的電場(chǎng)強(qiáng)度值。
[0031]將串口獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)SQL命令寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的表格中；還將通過(guò).NET下SerialPort類(lèi)中GetPortNamesO方法獲取當(dāng)前所有可用的串口號(hào)；
[0032]從發(fā)送AT命令返回的信息提取有效的信息并在人際交互界面上顯示出來(lái)；
[0033]服務(wù)層啟動(dòng)一個(gè)Timer組件，定時(shí)觸發(fā)(Tick)采集事件，而采樣周期就是定時(shí)器的時(shí)間間隔(Interval)。
[0034]所述顯示層對(duì)服務(wù)層的處理結(jié)果進(jìn)行顯示，處理結(jié)果包括各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值和各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)；所述狀態(tài)參數(shù)包括各節(jié)點(diǎn)的電池使用狀態(tài)、無(wú)線通信質(zhì)量狀況和無(wú)線連網(wǎng)狀態(tài)。
[0035]各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以列表和曲線形式顯示，各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)以列表形式顯不O
[0036]如圖2和圖4，同時(shí)提供一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無(wú)線采集終端和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述傳感器將電場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，所述無(wú)線采集終端采集該模擬電壓信號(hào)的同時(shí)，將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層中。
[0037]所述傳感器為旋轉(zhuǎn)式電場(chǎng)儀，通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)將電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，該模擬電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)剿鰺o(wú)線采集終端。
[0038]所述無(wú)線采集終端包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、ARM處理器和無(wú)線模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊的串口傳輸?shù)骄彌_區(qū)；所述ARM處理器對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0039]睡眠命令發(fā)送之后，無(wú)線模塊進(jìn)入循環(huán)睡眠/喚醒狀態(tài)，無(wú)線采集終端的液晶關(guān)閉，傳感器停止工作，喚醒命令剛好與之相反；
[0040]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和顯示層；所述服務(wù)層讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)顯示層進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)簽，以使用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析；所述數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中同時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期和各節(jié)點(diǎn)位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述服務(wù)層將讀取數(shù)據(jù)層中存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成串口通訊、各子節(jié)點(diǎn)掃描、信道切換和低電壓報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示層對(duì)服務(wù)層的處理結(jié)果進(jìn)行顯示，處理結(jié)果包括各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值和各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)；所述狀態(tài)參數(shù)包括各節(jié)點(diǎn)的電池使用狀態(tài)、無(wú)線通信質(zhì)量狀況和無(wú)線連網(wǎng)狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:各子節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度值以列表和曲線形式顯示，各子節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)以列表形式顯示。
6.一種直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、無(wú)線采集終端和如權(quán)利要求1-5所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述傳感器將電場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，所述無(wú)線采集終端采集該模擬電壓信號(hào)的同時(shí)，將該模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器為旋轉(zhuǎn)式電場(chǎng)儀，通過(guò)葉片的旋轉(zhuǎn)將電場(chǎng)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，該模擬電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)剿鰺o(wú)線采集終端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電場(chǎng)監(jiān)控用監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)線采集終端包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、ARM處理器和無(wú)線模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，所述數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊的串口傳輸?shù)骄彌_區(qū)；所述ARM處理器對(duì)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103472769SQ201310268971
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】趙錄興, 袁海文, 崔勇, 陸家榆, 鞠勇, 王秋生, 劉元慶, 劉穎異 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 北京航空航天大學(xué)