基于計(jì)算機(jī)的智能防雷監(jiān)測(cè)設(shè)備的制作方法

本發(fā)明涉及一種防雷監(jiān)測(cè)設(shè)備，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)的智能防雷監(jiān)測(cè)設(shè)備。

背景技術(shù)：

大部分防雷裝置在安裝使用過(guò)程中，對(duì)其工作狀態(tài)和使用環(huán)境，一直沒(méi)有有效的監(jiān)控。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范僅規(guī)定對(duì)防雷裝置的檢測(cè)周期為1年或半年一次，對(duì)防雷裝置的故障因監(jiān)測(cè)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(wú)人值守變電站和無(wú)人值守通信機(jī)房的防雷裝置等都提出了對(duì)防雷裝置的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障預(yù)防等要求，因此，防雷裝置的智能化監(jiān)測(cè)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(shí)際要求，用于防雷裝置的智能監(jiān)測(cè)應(yīng)滿足下列四個(gè)基本要求：

第一，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(cè)功能，并能將狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)貯存、分析和集中監(jiān)測(cè)；

第二，可根據(jù)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)功能的擴(kuò)展；

第三，可根據(jù)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)通道的電氣連接擴(kuò)展；

第四，可將被監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和異常狀態(tài)傳輸?shù)胶笈_(tái)，給予貯存、異常報(bào)警和顯示。

技術(shù)實(shí)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(diǎn)和不足，提供一種基于計(jì)算機(jī)的智能防雷監(jiān)測(cè)設(shè)備；要求此監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)具備監(jiān)測(cè)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(diǎn)，并采用不同功能的監(jiān)測(cè)單元疊置結(jié)構(gòu)和監(jiān)測(cè)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(cè)裝置和后臺(tái)計(jì)算機(jī)；

防雷裝置、監(jiān)測(cè)裝置和后臺(tái)計(jì)算機(jī)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(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)的裝置；

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

所述的后臺(tái)計(jì)算機(jī)是一種包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器和rj45電纜的裝置。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

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

②多個(gè)監(jiān)測(cè)單元可并聯(lián)組合，實(shí)現(xiàn)多通道的監(jiān)測(cè)擴(kuò)展；

③通過(guò)計(jì)算機(jī)，可對(duì)室內(nèi)外的防雷裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、記錄和貯存。

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

附圖說(shuō)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(cè)單元11的電原理圖；

圖4是工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元12的電原理圖；

圖5是雷電流監(jiān)測(cè)單元13的電原理圖。

圖中：

00—防雷裝置；

10—監(jiān)測(cè)裝置，

11—電壓監(jiān)測(cè)單元，

12—防雷裝置工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，

13—雷電流監(jiān)測(cè)單元13；

20—后臺(tái)計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明：

1、總體

如圖1，本設(shè)備包括工作對(duì)象——防雷裝置00；

設(shè)置有監(jiān)測(cè)裝置10和后臺(tái)計(jì)算機(jī)20；

防雷裝置00、監(jiān)測(cè)裝置10和后臺(tái)計(jì)算機(jī)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(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06的裝置；

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

所述的后臺(tái)計(jì)算機(jī)20是一種包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、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(cè)量線05、動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)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(cè)量線05和電源端子03連接，測(cè)量防雷裝置00的工作電壓；

動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06和熱熔斷器02機(jī)械聯(lián)動(dòng)，工作溫度傳感器07和動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06連接，測(cè)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(cè)量流經(jīng)防雷裝置00的雷電流。

其工作機(jī)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(guò)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(zhǎng)期帶電工作和雷電流作用下劣化短路引起的高溫時(shí)從電路中切除防雷元件01，避免火災(zāi)等。

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

熱熔斷器02的動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06與熱熔斷器02采用機(jī)械連桿連接，當(dāng)熱熔斷器02動(dòng)作時(shí)，動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06和內(nèi)嵌的工作溫度傳感器07串聯(lián)，動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06監(jiān)測(cè)熱熔斷器02的斷開(kāi)，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(guò)電阻值變化測(cè)定，確定防雷裝置00的工作狀態(tài)；

電流傳感器08通過(guò)穿過(guò)其中心環(huán)的防雷裝置00的接地引線，在雷電流流過(guò)時(shí)，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(cè)裝置10的雷擊記錄單元13的雷電流信號(hào)輸入端子j3。

1）監(jiān)測(cè)裝置10

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

（1）電壓監(jiān)測(cè)單元11

如圖3，電壓監(jiān)測(cè)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(guò)壓保護(hù)管tvs1、電壓輸入端子j1、第1電壓信號(hào)輸出端子j2-1和第2電壓信號(hào)輸出端子j2-2；

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

輸出電阻r2和電壓互感器t的次級(jí)線圈并聯(lián)構(gòu)成工作電壓信號(hào)的輸出回路，經(jīng)第1電壓信號(hào)輸出端子j2-1和第2電壓信號(hào)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(cè)裝置10之間的高電壓連接。

其工作機(jī)理是：

輸入電阻r1和電壓互感器t的初級(jí)線圈串聯(lián)，經(jīng)電壓輸入端子j1與工作電壓測(cè)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(jí)線圈，構(gòu)成電壓信號(hào)輸出回路，經(jīng)第1電壓信號(hào)輸出端子j2-1和第2電壓信號(hào)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(hào)輸出回路通過(guò)電流型電壓互感器t的鐵芯的電磁感應(yīng)作用實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)傳輸和電隔離。

（2）工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元12

工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元12是一種實(shí)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(cè)單元12包括第1高速運(yùn)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(guò)壓保護(hù)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(yùn)放芯片u1內(nèi)的直流穩(wěn)壓電源+5v供電，第1高速運(yùn)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(yùn)放芯片u1的供電引腳端；

第5電阻r5的一端接第1高速運(yùn)放芯片u1的負(fù)腳，另一端接第1高速運(yùn)放芯片u1的輸出腳；

第4電阻r4一端接第1高速運(yùn)放芯片u1的負(fù)腳，另外一端接地；

第2過(guò)壓保護(hù)管tvs2的一端接高速運(yùn)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(guò)電纜連接防雷裝置00的動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)06；

第1高速運(yùn)放芯片u1的輸出腳通過(guò)接線端子j5與雷電流監(jiān)測(cè)單元13連接。

其工作機(jī)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(yùn)放芯片u1提供防雷裝置00的工作狀態(tài)的信號(hào)，通過(guò)第1高速運(yùn)放芯片u1得到放大，輸出到雷電流監(jiān)測(cè)單元13，第2過(guò)壓保護(hù)管tvs2用于防止雷電過(guò)電壓對(duì)第1高速運(yùn)放芯片u1損壞，第1電容c1對(duì)輸入信號(hào)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(shí)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(yùn)放芯片u2，第3高速運(yùn)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(hào)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(hào)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(yùn)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(diǎn)，另一端接地；雙向二極管d的一端接第2運(yùn)算放大器u2的正輸入腳，另一端接電源+5v，第2運(yùn)算放大器u2的負(fù)腳與第2運(yùn)算放大器u2的輸出端短接；第9電阻r9的一端與第2運(yùn)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(yùn)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(fù)腳與輸出腳短接；第10電阻r10的一端接第3運(yùn)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(yùn)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(diǎn)，另一端接地；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器a/d的數(shù)字信號(hào)8位二進(jìn)制輸出端接入微處理器cpu，同時(shí)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(hào)輸出器out的輸入腳，信號(hào)輸出器out的輸出端接rj45電纜。

其工作機(jī)理是：

第3高速運(yùn)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(hào)分壓后傳輸?shù)降?高速運(yùn)放芯片u2；

第8電阻r8、第9電阻r9組成輸入信號(hào)跟隨器，輸入雷電流信號(hào)，經(jīng)運(yùn)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(hào)，接線端子j2-1、j2-2、j5、j6接收的電壓信號(hào)、工作狀態(tài)信號(hào)分別輸入到微處理器cpu，經(jīng)過(guò)運(yùn)算和處理，通過(guò)信號(hào)輸出器out轉(zhuǎn)換為rs485信號(hào)、can信號(hào)或rj45信號(hào)傳送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)20。

2）后臺(tái)計(jì)算機(jī)20

后臺(tái)計(jì)算機(jī)20包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、顯示器和rj45電纜；

計(jì)算機(jī)主機(jī)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(cè)裝置10通過(guò)rj45電纜，連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)，計(jì)算機(jī)主機(jī)與顯示器連接。

其工作機(jī)理是：

通過(guò)后臺(tái)計(jì)算機(jī)20的運(yùn)行，接收、貯存和計(jì)算監(jiān)測(cè)裝置10傳送的防雷裝置00的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并在顯示器上顯示，將計(jì)算結(jié)果與設(shè)置的閥值對(duì)比，對(duì)超過(guò)閥值的數(shù)據(jù)進(jìn)行提示和顯示，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果以表格格式輸出，輸出監(jiān)測(cè)報(bào)表。