一種地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地網智能檢測系統(tǒng)及方法，該測試方法包括將接地電極按要求預埋到測試區(qū)域地下，并將測試線接入主測試設備，接地電極與主測設備非測試期間不連接；當需要進行測試時，由遠端服務器發(fā)送指令或本地按下測試按鈕后，主測試設備將接地電極接入，使內部激勵電路給電極端加固定頻率的交流電壓，并注入測試電流，隨后主測設備采集部分對電流極進行電流采樣，最終根據(jù)歐姆定律計算出未經優(yōu)化的測試數(shù)據(jù)，之后將測試數(shù)據(jù)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境代入制定優(yōu)化算法進行優(yōu)化后輸出測試結果；最后，切斷預埋測試電極與主測設備之間的連接，斷開激勵源供電，主測設備進入正常顯示狀態(tài)，并隨時接受遠端及本地操作指令。
【專利說明】一種地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及地網無人值守監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉及一種地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法。

【背景技術】
[0002]目前接地電阻測試主要實現(xiàn)工具為搖表、接地電阻測試表等測試裝置，測試方法需要人工現(xiàn)場進行測試，這種傳統(tǒng)測試方法的缺點在于，因測試人員知識水平，能力素質差異，每次測試現(xiàn)場實施布線差異導致實際每次測試結果誤差較大，與實際接地電阻偏差較大，可參考意義降低。
[0003]目前接地電阻測試的主要問題表現(xiàn)為:
[0004]1、場地限制，測量無法按照標準要求布線。現(xiàn)有技術需在標準布線下測量，在實際測量時無法滿足要求。
[0005]由于機房一般都是建在偏遠山區(qū),周圍情況復雜,一面是鐵軌，另一面或是山坡、溝壑、公路等地理環(huán)境。受場地限制，能夠按照三極法標準要求的測量方法放線的機房幾乎沒有，所謂的三極法測量的原理如圖1所示，三極指待測接地裝置、輔助電流極、輔助電壓極，另外，測試線要求按照20m和40m的直線放線距離進行布線。因此，目前鐵路系統(tǒng)探測站接地電阻的測量方法都是非標準、不準確的。
[0006]2.電磁場環(huán)境復雜，對測試干擾大?，F(xiàn)有技術要求測量環(huán)境相對純凈，不能滿足復雜的測量環(huán)境。
[0007]由于機房周圍電磁環(huán)境復雜，上面是高壓接觸網，下面是鋼軌，機房周圍交叉敷設各種入戶電纜。強烈的電磁環(huán)境在接地電阻測量中存在電感與電容的耦合影響，還存在阻性耦合影響。當接觸網電流經鋼軌回流時，將會有一部分電流沿鋼軌漏泄入地，在入地電流點周圍相對于遠處的大地之間會產生電位，通過大地阻性耦合，在通信基站接地裝置間產生電位差。從而對接地電阻的測量造成影響，如圖2所示，因此，如果不采取一定防干擾措施進行測量，根本無法獲得準確有效的阻值信息。
[0008]如何在非標準三極法測試條件下和復雜的干擾環(huán)境里能夠及時準確檢測接地體的運行狀況，使得測量結果不再因人而異，測試條件不再受場地限制，測試精度不再受干擾環(huán)境影響，及早發(fā)現(xiàn)問題并采取相應的措施。成為針對鐵路機房特殊情況及接地電阻測試需要解決的技術問題。
[0009]3.現(xiàn)有技術測試過程中人身及設備安全無法保證。
[0010]機房一般采用接地搖表測量(三極法)，需要將接地裝置與設備斷開，這種斷開測量時設備處于不良運行環(huán)境中，特別是雷雨季測量人和設備都處于無保護狀態(tài)，因此存在安全隱患。
[0011]4.現(xiàn)有技術接地電阻測試財力、人力、物力費用過大。
[0012]目前，機房接地電阻等相關信息需要定期派工作人員去現(xiàn)場測量。由于站點多、距離相對較遠、交通不便等原因導致測量勞人、耗時、費錢。


【發(fā)明內容】

[0013]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種標準化的測試線預埋規(guī)范了布線標準，可自動化智能測量排除了人為因素使每次的測試結果都非常準確，獨特的誤差校準算法使測試值與真實值誤差最小，增強了可參考意義。更重要的一點，該系統(tǒng)一次性安裝，便可達到無人值守，通過遠程3G/GPRS網絡進行測試，采集測試數(shù)據(jù)，方便測試及現(xiàn)場維護的地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法。
[0014]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:提供一種地網智能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括預埋測試接地電極、主測設備和數(shù)據(jù)管理軟件，預埋測試接地電極通過電氣連接器件與主測設備連接；其中，預埋測試接地電極按照標準地阻測量的輔助電極布線要求預埋在地下；主測設備包括主電路板，主電路板上設有中央處理器，中央處理器通過電源模塊與電氣轉換器件連接，中央處理器還通過激勵電路與電氣連接器件連接，中央處理器還通過TTL電平轉換電路與單片機連接，中央處理器還通過數(shù)據(jù)線與通訊模塊連接，中央處理器還通過IXD接口與顯示器連接，在中央處理器上設置有USB接口、232串行接口和網絡接口 ；電源模塊通過電源轉換器件與開關電源連接；單片機通過數(shù)據(jù)總線與電氣連接器件的控制端及激勵電路的控制端連接，單片機通過數(shù)據(jù)線與RS485接口連接，單片機上還設有測試接口 JTAG，單片機上還與讀寫存儲器連接。
[0015]其中優(yōu)選的技術方案是，所述的電氣連接器件為繼電器，繼電器上的輸入電源接線端與激勵電路連接，繼電器上的輸出電源接線端與預埋測試接地極連接，繼電器上的控制端通過數(shù)據(jù)總線與單片機連接，單片機通過與其連接的按鈕和/或中央處理器控制主測設備與預埋測試接地極之間的聯(lián)通或斷開。
[0016]優(yōu)選的技術方案還有，所述的繼電器上的輸出電源接線端通過電涌保護器接地。
[0017]優(yōu)選的技術方案還有，所述電源模塊包括連接在中央處理器與電源轉換器件之間的12V轉5V電源模塊，連接在電源轉換器件與繼電器之間的12V轉9V電源模塊，連接在電源轉換器件與單片機之間的12V轉3.3V電源模塊，連接在電源轉換器件與通訊模塊之間的12V轉3.8V電源模塊，電源轉換器件與開關電源連接，開關電源再與220V交流電源連接。
[0018]優(yōu)選的技術方案還有，所述通訊模塊為GPRS/3G模塊。
[0019]優(yōu)選的技術方案還有，所述數(shù)據(jù)線為232數(shù)據(jù)線。
[0020]優(yōu)選的技術方案還有，在所述單片機上設有控制LED的輸出接口，屏蔽儀輸出接口和內部測試協(xié)議的芯片。
[0021]優(yōu)選的技術方案還有，所述中央處理器的型號為INTEL-XSCALE-PXA270，在中央處理器上設置有CF卡。
[0022]優(yōu)選的技術方案還有，所述顯示器為7寸液晶顯示器。
[0023]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的另一項技術方案是:提供一種地網智能檢測方法，所述測試方法包括以下步驟:
[0024]步驟1、采用預埋測試接地極的方法，將接地電極按要求預埋到測試區(qū)域地下，并將測試線接入主測試設備，接地電極與主測設備非測試期間不連接；
[0025]步驟2、進行測試時，由遠端服務器發(fā)送指令或本地按下測試按鈕后，將接地電極接入主測試設備,使內部激勵電路給電極端加固定頻率的交流電壓，并注入測試電流，隨后主測設備采集部分對電流極進行電流采樣，根據(jù)歐姆定律計算出未經優(yōu)化的測試數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器采用分布式算法即FFT算法，計算后輸出測試結果；
[0026]步驟3、切斷預埋測試電極與主測設備之間的連接，斷開激勵源供電，主測設備進入正常顯示狀態(tài)，并隨時接受遠端及本地操作指令。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0028]1、本發(fā)明所述地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法，可滿足標準及非標準布線情況下通過插入相關算法軟件實現(xiàn)接地電阻實時在線精準監(jiān)測，現(xiàn)有技術只能在標準布線情況下測量。
[0029]2、可遠程監(jiān)測，亦可現(xiàn)場測量。遠程可實現(xiàn)單一站點測量，也可實現(xiàn)多個站點同時測量；而現(xiàn)有技術只能現(xiàn)場人工布線，無法智能化進行多處設備測試。
[0030]3、本發(fā)明所述地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法，外圍配有按鍵，按下按鍵后測試回路閉合，儀表測量功能啟動。配有7寸液晶觸控顯示屏及CF卡，軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)查詢等功能。
[0031]4、本發(fā)明所述地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法具備阻值設置值超標報警功能，阻值超標，主機屏幕及遠程監(jiān)控平臺均自動彈出報警界面，報警閥值及電位極/電流極布線距離等參數(shù)由安裝人員現(xiàn)場通過7寸液晶觸控顯示屏進行設置，一次性設置，其后不可進行修改與調整。
[0032]5、本發(fā)明所述地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法具備固件程序及軟件遠程升級功能。
[0033]6、本發(fā)明所述地網智能檢測系統(tǒng)及測試方法的硬件具備100MB網絡接口，RS485接口，全功能串口，GPRS無線等豐富的功能。數(shù)據(jù)可以通過RS485接口、GPRS模塊、網口等接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)多樣化傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為現(xiàn)有接地電阻測試的三極法測量原理圖；
[0035]圖2為現(xiàn)有對接地電阻測量造成的影響示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明地網智能檢測系統(tǒng)的框圖；
[0037]圖4為圖中主測設備的結構框圖。
[0038]圖3中:A-預埋測試接地電極，B-主測設備，C-數(shù)據(jù)管理軟件；
[0039]圖4中:1-主電路板，2-中央處理器，3-電源模塊，3.1-12V轉5V電源模塊，3.2-12V轉9V電源模塊，3.3-12V轉3.3V電源模塊，3.4-12V轉3.8V電源模塊，3.5-9V電源模塊，4-電氣連接器件，5-激勵電路，6-TTL電平轉換電路，7-單片機，8-數(shù)據(jù)線，9-通訊模塊，10-LCD接口，11-顯示器，12-USB接口，13-232串行接口，14-網絡接口，15-電源轉換器件，16-開關電源，17-數(shù)據(jù)總線，18-RS485接口，19-測試接口 JTAG，20-讀寫存儲器，21-輸入電源接線端，22-輸出電源接線端，23-控制端，24-按鈕，25-電涌保護器，26-控制LED的輸出接口，27-屏蔽儀輸出接口，28、內部測試協(xié)議芯片，29-CF卡。

【具體實施方式】
[0040]如圖3、圖4所示，本發(fā)明是一種地網智能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括預埋測試接地電極A、主測設備B和數(shù)據(jù)管理軟件C，預埋測試接地電極A通過電氣連接器件與主測設備B連接；將預埋測試接地電極A按照標準地阻測量的輔助電極布線要求預埋在地下；主測設備B包括主電路板1，主電路板I上設有中央處理器2，中央處理器2通過電源模塊3與電氣轉換器件4連接，中央處理器2還通過激勵電路5與電氣連接器件4連接，中央處理器2還通過TTL電平轉換電路6與單片機7連接，中央處理器2還通過數(shù)據(jù)線8與通訊模塊9連接，中央處理器2還通過IXD接口 10與顯示器11連接，在中央處理器2上設置有USB接口12,232串行接口 13和網絡接口 14 ;電源模塊3通過電源轉換器件4與開關電源16連接；單片機7通過數(shù)據(jù)總線17與電氣連接器件15的控制端及激勵電路5的控制端連接，單片機7通過數(shù)據(jù)線8與RS485接口 18連接，單片機7上還設有測試接口 JTAG19，單片機7上還與讀寫存儲器20連接。
[0041]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案是，所述的電氣連接器件4為繼電器，繼電器上的輸入電源接線端21與激勵電路5連接，繼電器上的輸出電源接線端22與預埋測試接地極A連接，繼電器上的控制端23通過數(shù)據(jù)總線17與單片機7連接，單片機7通過與其連接的按鈕24和/或中央處理器2控制主測設備與預埋測試接地電極A之間的聯(lián)通或斷開。
[0042]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，所述的繼電器上的輸出電源接線端22通過電涌保護器25接地。
[0043]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，所述電源模塊3包括連接在中央處理器2與電源轉換器件15之間的12V轉5V電源模塊3.1，連接在電源轉換器件15與繼電器之間的12V轉9V電源模塊3.2，連接在電源轉換器件15與單片機7之間的12V轉3.3V電源模塊3.3，連接在電源轉換器件15與通訊模塊3之間的12V轉3.8V電源模塊3.4，電源轉換器件15與開關電源16連接，開關電源16再與220V交流電源連接，將9V電源模塊3.5與繼電器連接。
[0044]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，所述通訊模塊9為GPRS/3G模塊。
[0045]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，所述數(shù)據(jù)線8為232數(shù)據(jù)線。
[0046]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，在所述單片機7上設有控制LED的輸出接口 26，屏蔽儀輸出接口 27和內部測試協(xié)議芯片28。
[0047]在本發(fā)明中優(yōu)選的實施方案還有，所述中央處理器2的型號為INTEL-XSCALE-PXA270，在中央處理器上設置有CF卡29。
[0048]在本發(fā)明中優(yōu)選的技術方案還有，所述顯示器11為7寸液晶顯示器。
[0049]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的另一項實施方案是:提供一種地網智能檢測方法，該測試方法包括以下步驟:
[0050]步驟1、采用預埋測試接地極A的方法，將接地電極按要求預埋到測試區(qū)域地下，并將測試線接入主測試設備B，接地電極A與主測設備B非測試期間不連接；
[0051]步驟2、測試時，由遠端服務器發(fā)送指令或本地按下測試按鈕25后，將接地電極A接入主測試設備B，使內部激勵電路5給電極端加固定頻率的交流電壓，并注入測試電流，隨后主測設備B采集部分對電流極進行電流采樣，根據(jù)歐姆定律計算出未經優(yōu)化的測試數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器采用分布式算法即FFT算法，計算后輸出測試結果；
[0052]步驟3、切斷預埋測試電極A與主測設備B之間的連接，斷開激勵源供電，主測設備B進入正常顯示狀態(tài)，并隨時接受遠端及本地操作指令。
[0053]本發(fā)明全面的考慮了地理環(huán)境，電磁環(huán)境，人為素質差異帶來的影響，并以卓越的優(yōu)化算法改良了測試精度，同時兼具本地數(shù)據(jù)存儲、查看功能，遠程控制，管理等功能。
[0054]本發(fā)明主要由預埋測試接地極A，主測試設備B，數(shù)據(jù)管理軟件C組成.如圖3所
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[0055]如圖4所示，采用預埋測試接地極的A方法，將三級法用到的接地極按要求預埋到測試區(qū)域地下，并將測試線接入測試設備。為了避免雷擊損害及周圍干擾，接地極與設備平時是不連接的。當需要進行測試時，有遠端服務器發(fā)送指令或本地按下測試按鈕25后，主測試設備B將接地極接入，使用內部激勵源5為電壓極加固定頻率交流電壓，并注入測試電流，隨后主設備B采集部分對電流極進行電流采樣，最終根據(jù)歐姆定律計算出未經優(yōu)化的測試數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器采用分布式算法即FFT算法，計算后輸出測試結果。最后，切斷預埋測試極A與主設備B的連接，斷開激勵源5供電，設備進入正常顯示狀態(tài)，并隨時接受遠端及本地操作指令。
[0056]在圖4中:
[0057]1、主電路板:實現(xiàn)功能的統(tǒng)一管理，原始數(shù)據(jù)的采集、軟件算法的修正處理、數(shù)據(jù)的有線、無線傳輸控制；
[0058]2、RS485接口:實現(xiàn)數(shù)據(jù)的RS485總線數(shù)據(jù)傳輸；
[0059]3、3G/GPRS模塊:實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸口 ；
[0060]4、繼電器控制組:實現(xiàn)測試通斷控制；
[0061]5、E、P、C三端接口:實現(xiàn)預埋線的接口對接；
[0062]6、電涌保護器:提供設備自身雷電防護；
[0063]7、USB 接口:掛接 USB 設備；
[0064]8、串口:實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；
[0065]9、10/100M網口:互聯(lián)網及局域網組網接口；
[0066]10、7寸觸控顯示屏:實現(xiàn)用戶交互界面及觸控操作；
[0067]11、激勵電路:產生必要的激勵信號，實現(xiàn)接地電阻測試；
[0068]12、開關電源:實現(xiàn)內部電源供電；
[0069]13、220V插座:實現(xiàn)設備供電。
[0070]本發(fā)明不限于上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本發(fā)明的構思和所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括預埋測試接地電極、主測設備和數(shù)據(jù)管理軟件，預埋測試接地電極通過電氣連接器件與主測設備連接；其中，預埋測試接地電極按照標準地阻測量的輔助電極布線要求預埋在地下；主測設備包括主電路板，主電路板上設有中央處理器，中央處理器通過電源模塊與電氣轉換器件連接，中央處理器還通過激勵電路與電氣連接器件連接，中央處理器還通過TTL電平轉換電路與單片機連接，中央處理器還通過數(shù)據(jù)線與通訊模塊連接，中央處理器還通過IXD接口與顯示器連接，在中央處理器上設置有USB接口、232串行接口和網絡接口 ；電源模塊通過電源轉換器件與開關電源連接；單片機通過數(shù)據(jù)總線與電氣連接器件的控制端及激勵電路的控制端連接，單片機通過數(shù)據(jù)線與RS485接口連接，單片機上還設有測試接口 JTAG，單片機上還與讀寫存儲器連接。
2.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的電氣連接器件為繼電器，繼電器上的輸入電源接線端與激勵電路連接，繼電器上的輸出電源接線端與預埋測試接地極連接，繼電器上的控制端通過數(shù)據(jù)總線與單片機連接，單片機通過與其連接的按鈕和/或中央處理器控制主測設備與預埋測試接地極之間的聯(lián)通或斷開。
3.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的繼電器上的輸出電源接線端通過電涌保護器接地。
4.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊包括連接在中央處理器與電源轉換器件之間的12V轉5V電源模塊，連接在電源轉換器件與繼電器之間的12V轉9V電源模塊，連接在電源轉換器件與單片機之間的12V轉3.3V電源模塊，連接在電源轉換器件與通訊模塊之間的12V轉3.8V電源模塊，電源轉換器件與開關電源連接，開關電源再與220V交流電源連接。
5.如權利要求1或4所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊模塊為GPRS/3G模塊。
6.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)線為232數(shù)據(jù)線。
7.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，在所述單片機上設有控制LED的輸出接口，屏蔽儀輸出接口和內部測試協(xié)議的芯片。
8.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理器的型號為INTEL-XSCALE-PXA270，在中央處理器上設置有CF卡。
9.如權利要求1所述的地網智能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器為7寸液晶顯示器。
10.一種地網智能檢測方法，其特征在于，所述測試方法包括以下步驟: 步驟1、采用預埋測試接地極的方法，將接地電極按要求預埋到測試區(qū)域地下，并將測試線接入主測試設備，接地電極與主測設備非測試期間不連接； 步驟2、進行測試時，由遠端服務器發(fā)送指令或本地按下測試按鈕后，將接地電極接入主測試設備，使內部激勵電路給電極端加固定頻率的交流電壓，并注入測試電流,隨后主測設備采集部分對電流極進行電流采樣，根據(jù)歐姆定律計算出未經優(yōu)化的測試數(shù)據(jù)，并將測試數(shù)據(jù)通過數(shù)字濾波器采用分布式算法即FFT算法，計算后輸出測試結果； 步驟3、切斷預埋測試電極與主測設備之間的連接，斷開激勵源供電，主測設備進入正常顯示狀態(tài)，并隨時接受遠端及本地操作指令。
【文檔編號】G01R27/20GK104280617SQ201410532913
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權日:2014年10月10日
【發(fā)明者】石磊 申請人:北京清網華科技有限公司