專利名稱：基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輸電線路無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，尤其是一種基于射頻識(shí)別的數(shù) 字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
據(jù)我國(guó)電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計(jì)表明，在高壓線路運(yùn)行的總跳閘次數(shù)中，雷擊引起的跳 閘次數(shù)占40% 70%;在日本，50%以上電網(wǎng)事故是由于雷擊輸電線路引起的；GIGRE公布的 美國(guó)、前蘇聯(lián)等12個(gè)國(guó)家輸電線路在連續(xù)三年運(yùn)行中雷害事故占總事故的60% ；世界上唯 一投入運(yùn)行的俄羅斯1150KV特高壓輸電線路的雷擊故障率達(dá)到80%。每一次雷擊閃絡(luò)，不 僅使系統(tǒng)出現(xiàn)一次強(qiáng)的擾動(dòng)，還可能造成線路設(shè)備的損傷，給線路維護(hù)帶來(lái)很大的工作量。 雷閃后形成的沖擊電壓波，以及重合時(shí)形成的操作過電壓，將對(duì)系統(tǒng)設(shè)備元件造成威脅，加 重了設(shè)備維修的工作負(fù)荷。國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的因雷擊而引起全系統(tǒng)解列的教訓(xùn)說明了對(duì)超高壓 和特高壓線路防雷工作應(yīng)該引起高度重視?，F(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)從80年代末的IG (First Generation，第一代)模擬移動(dòng)通系 統(tǒng)起步，至90年代中期被2G (Second Generation，第二代)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)代，2. 5G技 術(shù)突破了 2G電路交換技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的制約，引入了分組交換術(shù)，從而使數(shù)據(jù)傳輸速 率有所突破。3G (Third Generation，第三代)與前兩代的主要區(qū)別在于傳輸聲音和數(shù)據(jù) 的速度上的提升，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話 會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了提供這種服務(wù)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳 輸速度。即在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2MB/s、384kB/s以及144kB/s 的傳輸速度。系統(tǒng)是以2G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，平滑過渡演進(jìn)的系統(tǒng)，采用快速功率控制、多用戶信 號(hào)檢測(cè)、智能天線、軟件無(wú)線電等先進(jìn)技術(shù)。要解決雷電流信息的實(shí)時(shí)處理，就要解決數(shù)據(jù)的傳輸問題。隨著3G通信技術(shù)的發(fā) 展及成熟，越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用在車輛定位與監(jiān)控、信息家電控制、電力監(jiān)控、水情遙測(cè)、氣 象及環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、路燈監(jiān)控、石油礦山監(jiān)控等領(lǐng)域。當(dāng)前雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)中普遍采用的通信方式有有線數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、 GSM和GPRS網(wǎng)絡(luò)通信等。下面就各種通信方式分析它們的特點(diǎn)( 1)有線數(shù)據(jù)傳輸，主要采用電話線拔號(hào)、專線接入、光纖傳輸?shù)取＿@種方式存在建 設(shè)費(fèi)用高、施工周期長(zhǎng)、擴(kuò)展性差、設(shè)備維護(hù)難等缺點(diǎn)。(2)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)。無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)屬于專用網(wǎng)絡(luò)，利用無(wú)線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng) 絡(luò)可以覆蓋在二、三十公里范圍內(nèi)。無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸頻帶較寬，通信容量較大； 除了交每年的占頻費(fèi)外，平時(shí)運(yùn)行無(wú)需額外費(fèi)用。其缺點(diǎn)是需申請(qǐng)頻點(diǎn)使用權(quán)；受地形、氣 候的影響較大，系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性較差。(3)基于GSM短消息的數(shù)據(jù)傳輸。這是一種非連續(xù)性數(shù)據(jù)傳輸，具有通信范圍廣的 特點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是信息按條收費(fèi)，費(fèi)用較高；只能傳送小流量數(shù)據(jù)(限于160字符)；存 在短消息延時(shí)、丟失、擁塞等現(xiàn)象；實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。[0009](4) GPRS數(shù)據(jù)傳輸。它在GSM網(wǎng)絡(luò)中引入了分組交換能力，提高了無(wú)線頻率資源 的利用率，通過采用不同的編碼方式，將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到IOOlAps以上。GPRS在電網(wǎng)數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到了一定的應(yīng)用，但是其數(shù)據(jù)傳輸速率仍舊較低。從目前成熟的通信手段來(lái)看，沒有任何一種單一的通信手段能夠完全滿足雷電參 數(shù)系統(tǒng)多路高速實(shí)時(shí)采集的要求。因此，往往綜合采用多種通信方式，以減少通道數(shù)量和充 分發(fā)揮高速信道的能力，這樣就更增加了通信系統(tǒng)的建設(shè)難度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用無(wú)線傳輸系統(tǒng)對(duì) 雷電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能夠快速定位雷擊點(diǎn)，對(duì)雷害實(shí)施有效監(jiān)測(cè)和預(yù)警的基于射頻識(shí) 別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，包括雷電數(shù)據(jù)采集終端，雷電數(shù) 據(jù)采集終端通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控管理平臺(tái)相連。所述雷電數(shù)據(jù)采集終端包括數(shù)據(jù)預(yù)處理器，數(shù)據(jù)預(yù)處理器輸入端分別連接有羅戈 夫斯基線圈型電流傳感器(羅氏線圈傳感器)、耦合電容和超高頻方向天線(UHF天線)，輸出 端經(jīng)RS232/485/TTL模塊與主處理器連接，主處理器分別與電源模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器、 JTAG接口和電平轉(zhuǎn)換電路MX232相連，電平轉(zhuǎn)換電路MX232與3G數(shù)據(jù)終端模塊相連。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理器與羅戈夫斯基線圈型電流傳感器相連的積分器，與耦合電容相 連的電壓信號(hào)處理器，與超高頻方向天線相連的電磁電平檢測(cè)模塊，電磁電平檢測(cè)模塊與 運(yùn)算器相連，積分器、電壓信號(hào)處理器和運(yùn)算器均與多路信號(hào)采集器相連，多路信號(hào)采集器 與RS232/485/TTL模塊相連。所述3G數(shù)據(jù)終端模塊包括SIM4100模塊和SIM接口模塊。本實(shí)用新型中的所有硬件均為現(xiàn)有設(shè)備，在此不再贅述。本實(shí)用新型采用無(wú)源方式，傳感器測(cè)得的信號(hào)直接通過3G系統(tǒng)的無(wú)線發(fā)射傳輸 到變電站，要求滿足多路信號(hào)的同時(shí)高速長(zhǎng)時(shí)間采集與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。對(duì)于雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說，雷電采集裝置的數(shù)量眾多，分布分散，而且對(duì)通信的實(shí)時(shí) 性要求很高。最新興起的3G無(wú)線通信以其高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸、穩(wěn)定的通信質(zhì)量、廣域的 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，非常適合對(duì)雷害的遠(yuǎn)程監(jiān)控。3G網(wǎng)絡(luò)由移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商投資，可以節(jié)省巨大的網(wǎng)絡(luò)建 設(shè)費(fèi)用，而且免去了網(wǎng)絡(luò)的日常修改和維護(hù)，最大限度的節(jié)省了投資。3G網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳 輸能力還使得對(duì)實(shí)時(shí)全面監(jiān)控成為可能，提高了電網(wǎng)雷害的檢測(cè)水平。3G無(wú)線通信在雷電 監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，為提高電網(wǎng)雷擊分析水平提供了有力的技術(shù)手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。本實(shí)用新型涉及無(wú)線傳輸系統(tǒng)能對(duì)雷電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能夠快速定位雷擊 點(diǎn)，對(duì)雷害實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

圖1是本實(shí)用新型原理框圖；圖2是雷電數(shù)據(jù)采集終端硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1、2所示，一種基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，包括雷電數(shù)據(jù)采 集終端，雷電數(shù)據(jù)采集終端通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控管理平臺(tái)相連。所述雷電數(shù)據(jù)采集終端包括數(shù)據(jù)預(yù)處理器，數(shù)據(jù)預(yù)處理器輸入端分別連接有羅 戈夫斯基線圈型電流傳感器、耦合電容和超高頻方向天線，輸出端經(jīng)RS232/485/TTL模塊 與主處理器連接，主處理器分別與電源模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器、JTAG接口和電平轉(zhuǎn)換電路 MX232相連，電平轉(zhuǎn)換電路MX232與3G數(shù)據(jù)終端模塊相連。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理器與羅戈夫斯基線圈型電流傳感器相連的積分器，與耦合電容相 連的電壓信號(hào)處理器，與超高頻方向天線相連的電磁電平檢測(cè)模塊，電磁電平檢測(cè)模塊與 運(yùn)算器相連，積分器、電壓信號(hào)處理器和運(yùn)算器均與多路信號(hào)采集器相連，多路信號(hào)采集器 與RS232/485/TTL模塊相連。所述3G數(shù)據(jù)終端模塊包括SIM4100模塊和SIM接口模塊。本實(shí)用新型中的所有硬件均為現(xiàn)有設(shè)備，在此不再贅述。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸模塊包括主處理器S3C2410、SRAM&FLASH模塊、SIM4100 模塊、電源模塊、SIM接口模塊、RS232/485/TTL模塊。電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，由于 SIM4100模塊在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電流較大，所以要求電源必須能夠提供大電流，并具有快速 電流變化能力。SIM4100模塊提供了 3G接入的物理功能，接口電路提供RS232和RS485接 口和其它控制輔助信號(hào)線。3G網(wǎng)絡(luò)可使用SIM卡來(lái)識(shí)別終端設(shè)備，所以3G數(shù)據(jù)終端模塊在 使用時(shí)需要安裝SIM卡，并指定獲得唯一的設(shè)備ID，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心根據(jù)SIM4100的終端識(shí)別 號(hào)碼來(lái)進(jìn)行通信。SIM卡電路是SIM4100模塊的讀卡部分。SIM4100模塊具體性能如下SIM4100是一款雙模TD-SCDMA模塊解決方案，在TD-SCDMA模式下工作頻率為 2010-2025MHz;在GSM模式下，工作頻率為三頻900/1800/1900MHz。SIM4100模塊性能杰 出，是多種無(wú)線應(yīng)用的理想之選。SIM4100支持AMR語(yǔ)音、短信/彩信，上行速率最高為 128Kbps,下行速率最高為384Kbps。SIM4100中內(nèi)嵌了 PPP協(xié)議棧和TCP/IP協(xié)議棧，能夠 快速完成串行數(shù)據(jù)與IP數(shù)據(jù)包之間的轉(zhuǎn)換。主處理器是系統(tǒng)的控制核心，應(yīng)選用嵌入式高性能處理器芯片，S3CM10處理器是 基于ARM920T處理器內(nèi)核的32位微控制器，S3C2410處理器最高可運(yùn)行在203MHz。S3C2410 芯片集成了相當(dāng)豐富的片上資源。主處理器S3C2410采用RS232接口與雷電參數(shù)采集模塊連接，實(shí)現(xiàn)了雷電采集點(diǎn) 與數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)傳輸。S3CM10與SIM4100模塊之間的連接采用異步串行通信 接口 RS232，，通信速率可設(shè)定，最高可達(dá)115200bps。由于S3C2410的串行通信引腳T)(D和 RXD使用的邏輯電平為+3. 3V，與SIM4100模塊的RS232接口邏輯電平不匹配。所以我們必 須對(duì)電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)RS232串行通信。MAX3232是一款用于串行通信接口與RS232接 口之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的芯片。SIM4100模塊中集成了 TD-SCDMA的通信協(xié)議，S3C2410通過串口對(duì)SIM4100進(jìn)行 AT指令設(shè)置后，就可以通過AT指令來(lái)控制SIM4100的工作。SIM4100附著在TD-SCDMA網(wǎng) 絡(luò)上時(shí)，TD-SCDMA網(wǎng)關(guān)將為其分配一個(gè)動(dòng)態(tài)IP地址，此IP地址是TD-SCDMA內(nèi)網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP， 無(wú)法與監(jiān)控管理平臺(tái)的通信前置機(jī)建立通信。通過SIM4100的AT命令可以得到本地的IP地址，然后將該地址發(fā)送至預(yù)先設(shè)置好的中心站主機(jī)的IP地址和端口(為固定的IP)，就可 以實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信。JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)具有JTAG接口芯片的硬件電 路進(jìn)行邊界掃描和故障檢測(cè)，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試。ARM9微處理 器芯片帶有JTAG接口。JTAG測(cè)試允許多個(gè)器件通過JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)JTAG 鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試和ISP在系統(tǒng)編程，對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程。SDRAM是嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存，具有單位空間存儲(chǔ)容量大和價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)系 統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU首先從復(fù)位地址0x0處讀取啟動(dòng)代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一 般應(yīng)調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。同時(shí)系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在 SDRAM中。FLASH存儲(chǔ)器是一種可電擦寫、掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器，它具有低功耗、大容 量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫)、擦除等特點(diǎn)，并且可由內(nèi)部嵌入的算 法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存 儲(chǔ)器，F(xiàn)LASH在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用 戶數(shù)據(jù)等。電源是終端設(shè)計(jì)中的重要組成部分，主要是為各功能電路提供所需的工作電壓， 其穩(wěn)壓性能直接影響終端工作的可靠性和穩(wěn)定性。終端采用集成電路穩(wěn)壓電源，并選用 12V、1000mA鋰電池作為后備電源。終端正常由交流電供電時(shí)，可對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。監(jiān)控管理平臺(tái)根據(jù)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，建立的雷電參數(shù)反演計(jì)算方法，得 到準(zhǔn)確的雷電參數(shù)，并與氣象等部門進(jìn)行對(duì)比，從而建立雷電參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)及輸電線路易閃 段。根據(jù)特高壓輸電線路結(jié)構(gòu)、地域形貌等特征，從而對(duì)特高壓輸電線路雷害進(jìn)行評(píng)估與分 析。
權(quán)利要求1.一種基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括雷電數(shù)據(jù)采集終 端，雷電數(shù)據(jù)采集終端通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控管理平臺(tái)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所 述雷電數(shù)據(jù)采集終端包括數(shù)據(jù)預(yù)處理器，數(shù)據(jù)預(yù)處理器輸入端分別連接有羅戈夫斯基線圈 型電流傳感器、耦合電容和超高頻方向天線，輸出端經(jīng)RS232/485/TTL模塊與主處理器連 接，主處理器分別與電源模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器、JTAG接口和電平轉(zhuǎn)換電路MX232相連，電 平轉(zhuǎn)換電路MX232與3G數(shù)據(jù)終端模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于 所述數(shù)據(jù)預(yù)處理器與羅戈夫斯基線圈型電流傳感器相連的積分器，與耦合電容相連的電 壓信號(hào)處理器，與超高頻方向天線相連的電磁電平檢測(cè)模塊，電磁電平檢測(cè)模塊與運(yùn)算 器相連，積分器、電壓信號(hào)處理器和運(yùn)算器均與多路信號(hào)采集器相連，多路信號(hào)采集器與 RS232/485/TTL 模塊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所 述3G數(shù)據(jù)終端模塊包括SIM4100模塊和SIM接口模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于射頻識(shí)別的數(shù)字化雷電參數(shù)傳輸系統(tǒng)，包括雷電數(shù)據(jù)采集終端，雷電數(shù)據(jù)采集終端通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控管理平臺(tái)相連。本實(shí)用新型采用無(wú)源方式，傳感器測(cè)得的信號(hào)直接通過3G系統(tǒng)的無(wú)線發(fā)射傳輸?shù)阶冸娬荆鬂M足多路信號(hào)的同時(shí)高速長(zhǎng)時(shí)間采集與數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。本實(shí)用新型涉及無(wú)線傳輸系統(tǒng)能對(duì)雷電參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能夠快速定位雷擊點(diǎn)，對(duì)雷害實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201886619SQ20102063870
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉偉生, 劉宗杰, 劉西營(yíng), 李繼強(qiáng), 王彥良, 程冰, 肖云東 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司濟(jì)寧供電公司