專利名稱：直流合成場強測量儀及直流合成場強測量系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直流輸電檢測領域，特別涉及一種直流合成場強測量儀及一種直流合成場強測量系統。
背景技術：
近年來，我國電力事業(yè)迅猛發(fā)展，電力技術水平突飛猛進，高壓與超高壓直流輸電網的架設與投入運行已經走在世界前列，直流輸電設施周圍的電磁環(huán)境問題愈來愈引起人們的關注。對直流輸電設施的環(huán)境影響因素的檢測技術也日益成為電力及環(huán)保行業(yè)關注的焦點。直流合成場強是直流輸電線路和換流站的主要電磁環(huán)境參數，隨著我國對超高壓直流輸變電工程環(huán)境影響評價工作的開展，對直流合成場強的檢測已成為一項重要工作。電力行業(yè)標準《直流換流站與線路合成場強、離子流密度測量方法》(DL/T1089-2008)推薦直流合成場強的測量儀器為場磨型直流合成場強測量儀。場磨型直流合成場強測量儀由上下安裝的兩組扇片組成，下面的扇片是感應扇片，上面的旋轉扇片由電機驅動旋轉，從而在下面的感應扇片上產生周期性的感應信號，通過將直流的場強轉化為交流的場強來進行直流合成場強的測量。上述直流合成場強測量標準要求場磨應用ImX Im的金屬板作為接地板，直流合成場強測量儀上表面與接地板的上表面同高度，以避免場的畸變導致測量的誤差。對于這一要求，實際應用中接地板離地面的高度不超過20cm，電源開關在直流合成場強測量儀的側邊或者底部，安放好接地板后，人站在外面看不到開關的位置，隔著接地板伸手無法打開開關。因此測量布置時，一般是要先把直流合成場強測量儀開機，電機帶動旋轉扇片運轉，擺放好直流合成場強測量儀后再安放接地板，而測量結束后也需要先收起接地板，再關閉直流合成場強測量儀的電機。此時由于旋轉扇片直接暴露于外面，電機開啟后，在扇片旋轉的情況下裝卸接地板可能會導致接地板與旋轉中的扇片碰撞，導致儀器損壞甚至人身安全事故。另外直流合成場強測量標準還要求直流合成場強測量必須多點同時進行，也就是測量必須同步；一般需要檢測儀同時開機，這樣才能嚴格保證測量數據的同步性。這樣存在的問題是一般的檢測儀都是人工開啟的，多個檢測儀，一般只能依次開啟，這樣檢測的時間難以保證嚴格的同步。因此，如何解決直流合成場強測量儀安全開關機及同步測量的問題，就成為該領域技術人員需要考慮的問題。

實用新型內容本實用新型提供了一種直流合成場強測量儀，能夠實現直流合成場強測量儀安全開關機。[0010]本實用新型提供了一種直流合成場強測量系統，進一步實現直流合成場強測量儀的同步測量。為達上述目的，本實用新型的技術方案具體是這樣實現的:一種直流合成場強測量儀，包括電源模塊和測量儀探頭，還包括:第一無線通信模塊、主控模塊、開關機電路；所述第一無線通信模塊與所述主控模塊相連接，所述主控模塊輸出與所述開關機電路輸入相連；所述開關機電路輸出與所述測量儀探頭輸入相連；所述測量儀探頭輸出與所述主控模塊相連接；所述電源模塊分別與所述第一無線通信模塊、所述主控模塊和所述開關機電路相連。所述第一無線通信模塊包括:紫蜂(Zigbee)模塊、藍牙(Bluetooth)模塊、通用分組無線服務技術(GPRS)模塊和無線保真(WIFI)模塊中的任意一種或多種。所述主控模塊為微控制單元(MCU)控制芯片，包括:進階精簡指令集機器(ARM)、單片機、現場可編程門陣列(FPGA)、中央處理器(CPU)中的任意一種或多種。所述開關機電路，由一個電子-空洞-電子型(PNP)三極管、一個空洞-電子-空洞型(NPN)三極管及電阻R1、電阻R2、電阻R3連接而成；所述電阻R2串聯于所述PNP三極管的基極與所述NPN三極管的集電極之間，所述電阻Rl并聯于所述PNP三極管的發(fā)射極和基極之間，所述NPN三極管的基極與所述電阻R3串聯，所述NPN三極管的發(fā)射極接地。所述測量儀探頭，包括:旋轉扇片、感應扇片和數字處理電路。所述感應扇片和所述旋轉扇片上下設置，所述數字處理電路與所述旋轉扇片和所述感應扇片連接,所述數字處理電路輸出與所述主控模塊相連。一種直流合成場強測量系統，包括:控制器、第二無線通信模塊和多個如權利要求1-5所述的直流合成場強測量儀；所述控制器與所述第二無線通信模塊連接，所述第二無線通信模塊分別與所述多個直流合成場強測量儀中的第一無線通信模塊無線連接。所述控制器為計算機、繼電器、芯片中的一種或多種。所述第二無線通信模塊包括:紫蜂Zigbee模塊、藍牙Bluetooth模塊、通用分組無線服務技術GPRS模塊和無線保真WIFI模塊中的任意一種或多種。所述主控模塊為微控制單元MCU控制芯片，包括:進階精簡指令集機器ARM、單片機、現場可編程門陣列FPGA、中央處理器CPU中的任意一種或多種。所述開關機電路，由一個電子-空洞-電子型PNP三極管、一個空洞-電子-空洞型NPN三極管及電阻R1、電阻R2、電阻R3連接而成；所述電阻R2串聯于所述PNP三極管的基極與所述NPN三極管的集電極之間，所述電阻Rl并聯于所述PNP三極管的發(fā)射極和基極之間，所述NPN三極管的基極與所述電阻R3串聯，所述NPN三極管的發(fā)射極接地。[0031]由上述技術方案可見，本實用新型的這種直流合成場強測量儀，設有第一無線通信模塊，接收開關機命令，并通過主控模塊及開關機電路控制電源模塊導通給測量儀探頭供電，從而實現無線方式的開關機。采用本實用新型的直流合成場強測量儀，可以在擺放好直流合成場強測量儀及接地板后，確認安全才通過無線的方式開啟直流合成場強測量儀；在測量后，可以先通過無線的方式關閉直流合成場強測量儀，在安全的情況下卸裝直流合成場強測量儀。解決了現有直流合成場強測量儀在電機啟動、扇片旋轉的情況下安裝和卸裝儀器所帶來的儀器安全及人身安全隱患。在進一步的方案中，通過控制器發(fā)送指令，第二無線通信模塊與多個第一無線通信模塊相連，組成直流合成場強測量系統，因為采取無線通信模塊組成星型通信網絡，網絡結構簡單，連接方便，擴展性強，網絡延遲時間小，發(fā)送無線指令即可實現多個測量儀開關機時間的同步，嚴格保證了數據采集的同步性；并且無線開關機的方式大大減少了開關機的工作量，提高了工作效率。在進一步的方案中，無線通信模塊為紫蜂Zigbee模塊、藍牙Bluetooth模塊、通用分組無線服務技術GPRS模塊、無線保真WIFI模塊，技術成熟，安全，數據傳輸穩(wěn)定可靠。在進一步的方案中，主控模塊為ARM、單片機、FPGA或CPU等MCU控制芯片，可靠、經濟、方便。在近一步的方案中，開關機電路應用三極管的開關效應根據控制信號控制電源輸出或關閉，使直流合成場強測量儀中開關機電路的電源輸出可控，從而保證了測量儀探頭工作狀態(tài)可控。

圖1是本實用新型的直流合成場強測量儀內部原理框圖。圖2是本實用新型的直流合成場強測量儀整機結構示意圖。圖3是本實用新型的直流合成場強測量儀開關機電路電路圖。圖4是本實用新型的直流合成場強測量系統應用示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。如圖1、2所示，本實用新型實施例一，直流合成場強測量儀I包括:第一無線通信模塊2連接主控模塊3，主控模塊3輸出連接開關機電路5輸入，開關機電路5輸出與測量儀探頭6輸入相連；測量儀探頭6輸出與主控模塊3相連接。電源模塊4分別與第一無線通信模塊2、主控模塊3和開關機電路5相連。測量直流合成場強時，先將直流合成場強測量儀I開機，擺放好后安裝接地板9，當第一無線通信模塊2接收外部開機命令后，發(fā)送指令給主控模塊3，主控模塊3控制開關機電路5導通，電源模塊4的供電通過開關機電路5供給測量儀探頭6，測量儀探頭6開始工作；當第一無線通信模塊2接收外部關機命令，發(fā)送指令給主控模塊3，主控模塊3控制開關機電路5關閉，電源模塊4不再給測量儀探頭6供電，測量儀探頭6結束工作。避免測量儀探頭6在工作狀態(tài)、旋轉扇片8旋轉時裝卸接地板9可能會導致的接地板與旋轉扇片8碰撞，避免導致儀器損壞甚至人身安全事故等問題。為了滿足控制通信的需求，第一無線通信模塊2可以采用紫蜂Zigbee模塊、藍牙Bluetooth模塊、通用分組無線服務技術GPRS模塊和無線保真WIFI模塊等任意一種或多種無線通信模塊；優(yōu)選SZ05型Zigbee通信模塊,技術成熟,安全,數據傳輸穩(wěn)定可靠；主控模塊3為微控制單元MCU控制芯片，可以采用進階精簡指令集機器ARM、單片機、現場可編程門陣列FPGA、中央處理器CPU等任意一種或多種MCU控制芯片；優(yōu)選STM32F103VC型號的ARM芯片，可靠、經濟、方便。本實用新型實施例一中的開關機電路5，可以是任何可實現開關機功能的電路，優(yōu)選電路如圖3所示:由一個電子-空洞-電子型PNP三極管10、一個空洞-電子-空洞型NPN三極管11及電阻R1、電阻R2、電阻R3連接而成；PNP三極管10基極與NPN三極管11集電極通過電阻R2串聯，PNP三極管10的發(fā)射極和基極之間并聯電阻Rl，NPN三極管11的基極串聯電阻R3，NPN三極管11的發(fā)射極接地。開關機電路的電源輸入端12為PNP三極管10的基極，電源輸出端13為PNP三極管10的集電極，控制端14與NPN三極管11基極之間串聯電阻R3。電源輸入端12接電源模塊4，電壓為12V ;電源輸出端13接測量儀探頭6的電源輸入端，主控模塊3的輸出端口接開關電路5的輸入端。當控制端14輸入TTL高電平時，NPN三極管11導通，R2的電位為0，電流從電源輸入端12經電阻R1、電阻R2，NPN三極管11到地。電阻R2上產生壓降，導致PNP三極管10導通，開關機電路5導通。電源輸出端13的電壓亦為12V，此時開關機電路5導通。當控制端14輸入TTL低電平時，NPN三極管11不導通，R2為高電平。電源輸入端12沒有流經電阻R1、電阻R2的直流通路。電阻Rl的壓降為零，PNP三極管10不導通。電源輸出端13的電壓為零，此時開關機電路5關閉。因此開關機電路5的開啟和關閉狀態(tài)可控，測量儀探頭6的開啟和關閉狀態(tài)可控。采用上述開關電路實現簡單，成本低。測量儀探頭6包括旋轉扇片8、感應扇片7和數字處理電路；旋轉扇片8和感應扇片7上下設置，數字處理電路與旋轉扇片8和所述感應扇片7連接，數字處理電路輸出與主控模塊3相連。方便將模擬信號轉化為數字信號，得到測量數據，實現測量功能。另外，為達到數據采集的同步性，直流合成場強測量必須多點同時進行，也就是測量必須同步，因此需要實現多個直流合成場強測量儀I同時開關機，為了解決多個直流合成場強測量儀I同時開關機的問題，本實用新型還提出了如下的技術方案:如圖4所示，本實用新型實施例二，直流合成場強測量系統包括控制器15、第二無線通信模塊16和多個直流合成場強測量儀I。通過控制器15發(fā)送指令，第二無線通信模塊16與多個第一無線通信模塊2相連接，組成直流合成場強測量系統。因為采取無線通信模塊組成星型通信網絡，網絡結構簡單，連接方便，擴展性強，網絡延遲時間小，發(fā)送無線指令即可實現多個測量儀開關機時間的同步，嚴格保證了數據采集的同步性；并且無線開關機的方式大大減少了開關機的工作量，提高了工作效率?？刂破?5可以是計算機、繼電器、芯片等，方便快速、靈活的對直流合成場強系統進行控制。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
權利要求1.一種直流合成場強測量儀，包括電源模塊和測量儀探頭，其特征在于，所述測量儀還包括:第一無線通信模塊、主控模塊和開關機電路； 所述第一無線通信模塊與所述主控模塊相連接，所述主控模塊與所述開關機電路相連接；所述開關機電路與所述測量儀探頭相連接；所述測量儀探頭與所述主控模塊相連接；所述電源模塊分別與所述第一無線通信模塊、所述主控模塊和所述開關機電路相連。
2.如權利要求1所述的直流合成場強測量儀，其特征在于，所述第一無線通信模塊包括: 紫蜂Zigbee模塊、藍牙Bluetooth模塊、通用分組無線服務技術GPRS模塊和無線保真WIFI模塊中的任意一種或多種。
3.如權利要求1所述的直流合成場強測量儀，其特征在于，所述主控模塊為微控制單元MCU控制芯片，包括: 進階精簡指令集機器ARM、單片機、現場可編程門陣列FPGA、中央處理器CPU中的任意一種或多種。
4.如權利要求1所述的直流合成場強測量儀，其特征在于，所述開關機電路，由一個電子-空洞-電子型PNP三極管、一個空洞-電子-空洞型NPN三極管及電阻R1、電阻R2、電阻R3連接而成； 所述電阻R2串聯于所述PNP三極管的基極與所述NPN三極管的集電極之間，所述電阻Rl并聯于所述PNP三極管的發(fā)射極和基極之間，所述NPN三極管的基極與所述電阻R3串聯，所述NPN三極管的發(fā)射極接地。
5.如權利要求1所述的直流合成場強測量儀，其特征在于，所述測量儀探頭，包括:旋轉扇片、感應扇片和數字處理電路； 所述旋轉扇片和所述感應扇片上下設置，所述數字處理電路與所述旋轉扇片和所述感應扇片連接，所述數字處理電路輸出與所述主控模塊相連。
6.一種直流合成場強測量系統，其特征在于，包括:控制器、第二無線通信模塊和多個如權利要求1-5所述的直流合成場強測量儀； 所述控制器與所述第二無線通信模塊連接，所述第二無線通信模塊分別與所述多個直流合成場強測量儀中的第一無線通信模塊無線連接。
7.如權利要求6所述的直流合成場強測量系統，其特征在于，所述控制器為計算機、繼電器、芯片中的一種或多種。
8.如權利要求6所述的直流合成場強測量系統，其特征在于，所述第二無線通信模塊包括: 紫蜂Zigbee模塊、藍牙Bluetooth模塊、通用分組無線服務技術GPRS模塊和無線保真WIFI模塊中的任意一種或多種。
9.如權利要求6所述的直流合成場強測量系統，其特征在于，所述主控模塊為微控制單元MCU控制芯片，包括: 進階精簡指令集機器ARM、單片機、現場可編程門陣列FPGA、中央處理器CPU中的任意一種或多種。
10.如權利要求6所述的直流合成場強測量系統，其特征在于，所述開關機電路，由一個電子-空洞-電子型PNP三極管、 一個空洞-電子-空洞型NPN三極管及電阻R1、電阻R2、電阻R3連接而成； 所述電阻R2串聯于所述PNP三極管的基極與所述NPN三極管的集電極之間，所述電阻Rl并聯于所述PNP三極管的發(fā)射極和基極之間，所述NPN三極管的基極與所述電阻R3串聯， 所述NPN三極管的發(fā)射極接地。
專利摘要本實用新型公開了一種直流合成場強測量儀，包括第一無線通信模塊、主控模塊、開關機電路；第一無線通信模塊與主控模塊相連接，主控模塊輸出與開關機電路輸入相連接；開關機電路輸出與測量儀探頭輸入相連接；測量儀探頭輸出與主控模塊相連接；電源模塊分別與第一無線通信模塊、主控模塊和開關機電路相連。本實用新型還公開了一種直流合成場強測量系統，包括上述的直流合成場強測量儀和控制器、第二無線通信模塊。該直流合成場強測量儀和直流合成場強測量系統，能夠實現直流合成場強測量儀安全開關機，進一步實現直流合成場強測量儀的同步測量。
文檔編號G01R29/08GK203012026SQ20132003442
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權日2013年1月22日
發(fā)明者陸德堅, 張立垚, 朱琨, 黃維 申請人:北京森馥科技有限公司