一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统的制作方法
一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统，数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；传感器将电场信号转化为模拟电压信号，无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，数字信号存储到数据采集系统的数据层中。本发明实现了对特高压输电线路下地面合成电场的实时监控，具有友好的人机交互界面，并且数据传输稳定、可靠。
【专利说明】一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通讯【技术领域】，具体涉及一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，各个行业对电力的需求不断加大。我国的发电能源与用电需求在地理位置上极度不平衡决定了特高压输电的大规模发展。在输电线路的建设过程中，其特高压电磁环境对周围设备以及生物的影响也越来越多地引起人们的关注。其中地面合成电场强度就是评价特高压直流输电线路下电磁环境干扰的重要指标之一。
[0003]现有的特高压输电线路下地面合成电场测量软件系统存在以下两个问题:
[0004](I)就数据传输方式而言，分为有线和无线两种方式，有线测量系统的模拟信号在长距离传输的过程中会发生衰减并受到特高压直流输电的电磁环境影响，且每次试验布线工作量大，不方便用户使用。而早期的无线测量系统大多基于433MHz无线射频技术，虽然大大减少了现场布线的工作量，但需要用户自定义通信协议，可靠性不高，容易受到周围环境因素的干扰，丢包率和误码率较高；
[0005](2)就上位机而言，都缺乏良好的人机交互界面，数据显示不够直观，操作比较麻烦。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统，实现了对特高压输电线路下地面合成电场的实时监控，具有友好的人机交互界面,并且数据传输稳定、可靠。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0008]提供一种直流电场监控用数据采集系统，所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
[0009]所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
[0010]所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。
[0011]所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
[0012]各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显不O[0013]同时提供一种直流电场监控用监控系统，所述监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
[0014]所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
[0015]所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0017]1.服务层能够准确不漏地扫描到网络中所有工作的子节点；
[0018]2.显示层能够显示当前信道及其信号强度值，并提供多个可选信道供用户选择，切换信道成功后会有信息提示；
[0019]3.直流电场转换得到的模拟电压信号在无线采集终端直接转换为数字信号，直接发送到接收端，避免了有线测量系统的模拟信号在长距离传输的过程中会发生衰减并受到特高压直流输电的电磁环境影响的不利影响，提高了测试结果的精度；
[0020]4.可通过监控系统对无线采集终端进行睡眠和唤醒控制，可实现直流电场测量的远程化操作。
[0021]5.无线采集终端的节点状态信息可实时反馈至监控系统，有利于测量人员远程掌握设备工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是直流电场监控用数据采集系统结构示意图；
[0023]图2是直流电场监控用监控系统结构示意图；
[0024]图3是直流电场监控用数据采集系统中服务层操作流程图；
[0025]图4是直流电场监控用监控系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0027]如图1，提供一种直流电场监控用数据采集系统，所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
[0028]所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
[0029]如图3，所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。串口通讯，用于PC机与上位机之间的通讯；各子节点扫描，用于扫描网络中所有工作的子节点；切换信道，用于切换网络工作的信道；控制采集，用于控制系统采集的开始与结束；节点低功耗控制，用于控制整个系统的睡眠和唤醒；节点低电压报警，用于设置节点低电压报警的电压值；节点状态显示，用于显示网络中每一个节点的工作状态和电池电量；分布式柱状图显示，用于实时显示输电线路下电场的分步情况；历史数据查询，用于显示采集到的历史数据。
[0030]服务层操作流程为:建立一个工程文件(.mdb)作为后台数据库用以存储测量的电场强度值，然后打开串口实现数据采集系统与PC机的通讯，接着用户在发送扫描节点的命令之后将返回所有节点的信息(包括最重要的64-bit物理地址和标识号)，然后系统会自动检测当前信道的质量，若存在较大的干扰则会自动切换至另一个信道上。最后用户在录入各通道连接的探头系数k、b (用于将采集到的数字信号转换为电场强度值)和采样频率(轮询每一个节点的时间间隙)之后，开始进行数据采集，便可得到各点对应的输电线路下各位置的电场强度值。
[0031]将串口获得的数据通过SQL命令写入数据库对应的表格中；还将通过.NET下SerialPort类中GetPortNamesO方法获取当前所有可用的串口号；
[0032]从发送AT命令返回的信息提取有效的信息并在人际交互界面上显示出来；
[0033]服务层启动一个Timer组件，定时触发(Tick)采集事件，而采样周期就是定时器的时间间隔(Interval)。
[0034]所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
[0035]各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显不O
[0036]如图2和图4，同时提供一种直流电场监控用监控系统，所述监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
[0037]所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
[0038]所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
[0039]睡眠命令发送之后，无线模块进入循环睡眠/唤醒状态，无线采集终端的液晶关闭，传感器停止工作，唤醒命令刚好与之相反；
[0040]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
2.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
3.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。
4.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
5.根据权利要求4所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显示。
6.一种直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述监控系统包括传感器、无线采集终端和如权利要求1-5所述的数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
7.根据权利要求6所述的直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
8.根据权利要求6所述的直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
【文档编号】G05B19/418GK103472769SQ201310268971
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】赵录兴, 袁海文, 崔勇, 陆家榆, 鞠勇, 王秋生, 刘元庆, 刘颖异 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 北京航空航天大学
【专利摘要】本发明提供一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统，数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；传感器将电场信号转化为模拟电压信号，无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，数字信号存储到数据采集系统的数据层中。本发明实现了对特高压输电线路下地面合成电场的实时监控，具有友好的人机交互界面，并且数据传输稳定、可靠。
【专利说明】一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通讯【技术领域】，具体涉及一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的飞速发展，各个行业对电力的需求不断加大。我国的发电能源与用电需求在地理位置上极度不平衡决定了特高压输电的大规模发展。在输电线路的建设过程中，其特高压电磁环境对周围设备以及生物的影响也越来越多地引起人们的关注。其中地面合成电场强度就是评价特高压直流输电线路下电磁环境干扰的重要指标之一。
[0003]现有的特高压输电线路下地面合成电场测量软件系统存在以下两个问题:
[0004](I)就数据传输方式而言，分为有线和无线两种方式，有线测量系统的模拟信号在长距离传输的过程中会发生衰减并受到特高压直流输电的电磁环境影响，且每次试验布线工作量大，不方便用户使用。而早期的无线测量系统大多基于433MHz无线射频技术，虽然大大减少了现场布线的工作量，但需要用户自定义通信协议，可靠性不高，容易受到周围环境因素的干扰，丢包率和误码率较高；
[0005](2)就上位机而言，都缺乏良好的人机交互界面，数据显示不够直观，操作比较麻烦。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种直流电场监控用数据采集系统和监控系统，实现了对特高压输电线路下地面合成电场的实时监控，具有友好的人机交互界面,并且数据传输稳定、可靠。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0008]提供一种直流电场监控用数据采集系统，所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
[0009]所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
[0010]所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。
[0011]所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
[0012]各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显不O[0013]同时提供一种直流电场监控用监控系统，所述监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
[0014]所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
[0015]所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0017]1.服务层能够准确不漏地扫描到网络中所有工作的子节点；
[0018]2.显示层能够显示当前信道及其信号强度值，并提供多个可选信道供用户选择，切换信道成功后会有信息提示；
[0019]3.直流电场转换得到的模拟电压信号在无线采集终端直接转换为数字信号，直接发送到接收端，避免了有线测量系统的模拟信号在长距离传输的过程中会发生衰减并受到特高压直流输电的电磁环境影响的不利影响，提高了测试结果的精度；
[0020]4.可通过监控系统对无线采集终端进行睡眠和唤醒控制，可实现直流电场测量的远程化操作。
[0021]5.无线采集终端的节点状态信息可实时反馈至监控系统，有利于测量人员远程掌握设备工作状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是直流电场监控用数据采集系统结构示意图；
[0023]图2是直流电场监控用监控系统结构示意图；
[0024]图3是直流电场监控用数据采集系统中服务层操作流程图；
[0025]图4是直流电场监控用监控系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0027]如图1，提供一种直流电场监控用数据采集系统，所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
[0028]所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
[0029]如图3，所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。串口通讯，用于PC机与上位机之间的通讯；各子节点扫描，用于扫描网络中所有工作的子节点；切换信道，用于切换网络工作的信道；控制采集，用于控制系统采集的开始与结束；节点低功耗控制，用于控制整个系统的睡眠和唤醒；节点低电压报警，用于设置节点低电压报警的电压值；节点状态显示，用于显示网络中每一个节点的工作状态和电池电量；分布式柱状图显示，用于实时显示输电线路下电场的分步情况；历史数据查询，用于显示采集到的历史数据。
[0030]服务层操作流程为:建立一个工程文件(.mdb)作为后台数据库用以存储测量的电场强度值，然后打开串口实现数据采集系统与PC机的通讯，接着用户在发送扫描节点的命令之后将返回所有节点的信息(包括最重要的64-bit物理地址和标识号)，然后系统会自动检测当前信道的质量，若存在较大的干扰则会自动切换至另一个信道上。最后用户在录入各通道连接的探头系数k、b (用于将采集到的数字信号转换为电场强度值)和采样频率(轮询每一个节点的时间间隙)之后，开始进行数据采集，便可得到各点对应的输电线路下各位置的电场强度值。
[0031]将串口获得的数据通过SQL命令写入数据库对应的表格中；还将通过.NET下SerialPort类中GetPortNamesO方法获取当前所有可用的串口号；
[0032]从发送AT命令返回的信息提取有效的信息并在人际交互界面上显示出来；
[0033]服务层启动一个Timer组件，定时触发(Tick)采集事件，而采样周期就是定时器的时间间隔(Interval)。
[0034]所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
[0035]各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显不O
[0036]如图2和图4，同时提供一种直流电场监控用监控系统，所述监控系统包括传感器、无线采集终端和数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
[0037]所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
[0038]所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
[0039]睡眠命令发送之后，无线模块进入循环睡眠/唤醒状态，无线采集终端的液晶关闭，传感器停止工作，唤醒命令刚好与之相反；
[0040]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述数据采集系统包括数据层、服务层和显示层；所述服务层读取数据层中存储的测量数据，并对读取的数据进行处理，处理结果通过显示层进行显示。
2.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述数据层包括数据库服务器，所述数据库服务器存储各子节点的电场强度值以及对应的时间标签，以使用户进行数据统计与分析；所述数据库服务器中同时存储数据采集系统的采样周期和各节点位置信息。
3.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述服务层将读取数据层中存储的测量数据进行处理，完成串口通讯、各子节点扫描、信道切换和低电压报警。
4.根据权利要求1所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:所述显示层对服务层的处理结果进行显示，处理结果包括各子节点的电场强度值和各子节点的状态参数；所述状态参数包括各节点的电池使用状态、无线通信质量状况和无线连网状态。
5.根据权利要求4所述的直流电场监控用数据采集系统，其特征在于:各子节点的电场强度值以列表和曲线形式显示，各子节点的状态参数以列表形式显示。
6.一种直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述监控系统包括传感器、无线采集终端和如权利要求1-5所述的数据采集系统；所述传感器将电场信号转化为模拟电压信号，所述无线采集终端采集该模拟电压信号的同时，将该模拟电压信号转换成数字信号，所述数字信号存储到数据采集系统的数据层中。
7.根据权利要求6所述的直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述传感器为旋转式电场仪，通过叶片的旋转将电场转化为模拟电压信号，该模拟电压信号通过导线传输到所述无线采集终端。
8.根据权利要求6所述的直流电场监控用监控系统，其特征在于:所述无线采集终端包括A/D转换模块、ARM处理器和无线模块；所述A/D转换模块将模拟电压信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块的串口传输到缓冲区；所述ARM处理器对转换得到的数字信号进行处理，处理结果通过无线模块传输到数据采集系统。
【文档编号】G05B19/418GK103472769SQ201310268971
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】赵录兴, 袁海文, 崔勇, 陆家榆, 鞠勇, 王秋生, 刘元庆, 刘颖异 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 北京航空航天大学
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