CN102426056B - 输电线路舞动监测远程智能传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种输电线路舞动监测远程智能传感器，由于输电线路的舞动通常发生在环境恶劣的偏远地区，要求监测传感器运输和安装的便利，本发明通过集成主/备传感器芯片，将主/备传感器芯片分别与主/备时钟芯片、主/备看门狗芯片、主/备DSP芯片连接，并将主/备传感器芯片与ZigBee芯片和SD卡连接，各芯片集成于一块电路板上，体积小，便于运输和安装。本发明的数据经过FFT运算后通过ZigBee芯片将数据发送出去，数据丢失率低、数据量小、功耗超低、数据传输不依赖于外网；通过SD卡储存数据，有历史数据的保留。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及一种超低功耗的短距离无线数据传输的输电线路舞动监测远程智能传感器。
背景技术
输电线路在运行过程中会因自然条件的作用而发生多种灾害事故，舞动就是其中危害较为严重的一种。舞动是导线截面在风激励作用下不均匀受力产生的一种低频率（0.1~3Hz）、大振幅（20~300d）的自激振动现象。导线舞动的危害是多方面的，轻者会引起相邻线路闪络、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏、甚至倒塔等。
目前，国内外的研究人员对架空线路输电导线舞动进行过研究，在导线舞动机理、导线舞动防治等领域取得了一定的成果。在导线舞动方面也有一些方案及设备。但现有的监测系统大多体积大、准确度低、功耗大、数据传输丢失率高、不易安装和扩展。
申请号为200820099619的发明专利公开了一种高压输电线舞动在线监测仪，其通过红外摄像头进行视频数据采集，数据量巨大，增加了数据传输压力和系统功耗；使用的GSM无线数据收发模块对网络运营商有依赖，数据传输的可靠性不能自行保证，在运营商的网络覆盖不到的地方或者信号不理想的地方无法使用。
发明内容
针对现有的输电线路舞动监测装置体积大、功耗高和数据传输丢失率高的不足，申请人经过研究改进，提供一种输电线路舞动监测远程智能传感器，体积小、数据传输丢失率低、功耗超低。
本发明的技术方案如下：
一种输电线路舞动监测远程智能传感器，包括第一DSP芯片和第二DSP芯片；所述第一DSP芯片与第一传感器芯片、第一时钟芯片以及第一看门狗芯片相连接，一起作为主芯片；所述第二DSP芯片与第二传感器芯片、第二时钟芯片以及第二看门狗芯片，一起作为备用芯片；所述第一DSP芯片和第二DSP芯片分别与ZigBee芯片相连接；所述第一DSP芯片和第二DSP芯片分别与SD卡相连接。
本发明的有益技术效果是：
一、本发明可以实时监测输电线路舞动情况。
二、本发明体积小，方便运输和安装。
三、采用低速无线网络ZigBee技术，数据丢失率低、功耗低和有自组网能力，因此本发明的数据传输可靠性高、功耗低、不依赖外网，可以用于野外等环境恶劣的场合。
四、同一条输电线路所需的本发明输电线路舞动监测远程智能传感器的数量少，不需要支付网络使用费，可降低用户使用成本。
附图说明
图1是本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明包括ZigBee芯片1、第一传感器芯片2、第一DSP芯片3、第二DSP芯片4、第二传感器芯片5、第一看门狗芯片6、第一时钟芯片7、第二时钟芯片8、第二看门狗芯片9以及SD卡10。
本实施例中，第一传感器芯片2和第二传感器芯片5选用ADXL312，第一时钟芯片7和第二时钟芯片8选用TX8025T，第一看门狗芯片6和第二看门狗芯片9选用CAT1161，第一DSP芯片3、和第二DSP芯片4选用TMS320F28035PNT，SD卡10选用金士顿SD卡，ZigBee芯片1选用CC2530F256。
如图1所示，第一传感器芯片2、第一时钟芯片7、第一看门狗芯片6均通过I2C总线与第一DSP芯片3进行数据交互。其中，第一传感器芯片2（ADXL312）的26脚、24脚分别与第一DSP芯片3（TMS320F28035PNT）的3脚、2脚连接。第一时钟芯片7（TX8025T）的10脚、2脚、13脚分别与第一DSP芯片3（TMS320F28035PNT）的4脚、3脚、2脚连接。第一看门狗芯片6（CAT1161）的6脚、5脚、7脚分别与第一DSP芯片3（TMS320F28035PNT）的3脚、2脚、9脚连接。
金士顿SD卡10通过SPI总线与第一DSP芯片3进行数据交互。其中，金士顿SD卡10的1脚、5脚、2脚、7脚分别与第一DSP芯片3（TMS320F28035PNT）的55脚、41脚、42脚、46脚连接。
ZigBee芯片1通过UART总线与第一DSP芯片3进行数据交互。其中，ZigBee芯片1（CC2530F256）的17脚、16脚、20脚分别与第一DSP芯片3（TMS320F28035PNT）的40脚、34脚、25脚连接。
同样，第二传感器芯片5、第二时钟芯片8、第二看门狗芯片9均通过I2C总线与第二DSP芯片4进行数据交互。其中，第二传感器芯片5（ADXL312）的26脚、24脚分别与第二DSP芯片4（TMS320F28035PNT）的3脚、2脚连接。第二时钟芯片8（TX8025T）的10脚、2脚、13脚分别与第二DSP芯片4（TMS320F28035PNT）的4脚、3脚、2脚连接。第二看门狗芯片9（CAT1161）的6脚、5脚、7脚分别与第二DSP芯片4（TMS320F28035PNT）的3脚、2脚、9脚连接。
金士顿SD卡10通过SPI总线与第二DSP芯片4进行数据交互。其中，金士顿SD卡10的1脚、5脚、2脚、7脚分别与第二DSP芯片4（TMS320F28035PNT）的55脚、41脚、42脚、46脚连接。
ZigBee芯片1通过UART总线与第二DSP芯片4进行数据交互。其中，ZigBee芯片1（CC2530F256）的17脚、16脚、20脚分别与第二DSP芯片4（TMS320F28035PNT）的40脚、34脚、75脚连接。
本发明中，第一传感器芯片2、第一时钟芯片7、第一看门狗芯片6以及第一DSP芯片3为主芯片，平时处于运行状态。第二传感器芯片5、第二看门狗芯片9、第二时钟芯片8、第二DSP芯片4都是备用芯片，平时处于不运行状态，当主芯片出现故障时，通过ZigBee芯片1将第二传感器芯片5、第二看门狗芯片9、第二时钟芯片8、第二DSP芯片4升级为主芯片，处于运行状态，原来的主芯片不工作。
本发明的工作过程如下：通过第一传感器芯片2进行加速度数据采集，采集到的加速度数据经过I2C总线传输给第一DSP芯片3进行快速傅里叶变换（FFT）运算，经过FFT运算后，数据量可以减少到直接采集到的数据量的10%左右，降低了数据传输压力并提高了数据传输效率。第一时钟芯片7进行时钟数据采集，采集到的时钟数据经过I2C总线传输给第一DSP芯片3进行世纪秒处理。第一DSP芯片3将处理后的数据一方面通过ZigBee芯片1发送出去，另一方面将采集到的数据和处理后的数据存储到金士顿SD卡10中保存，以备用户调用历史数据。第一看门狗芯片6用于监测第一DSP芯片3的运行状态，防止程序跑飞。
基于上述结构，本发明通过集成传感器芯片、时钟芯片、DSP（数字信号处理）芯片、看门狗芯片、ZigBee芯片和SD卡于一块电路板上，进而安放于箱体内，达到缩小装置体积的目的；利用ZigBee数据传输丢失率低、自组网能力和超低功耗的特点，并且采集到的数据经过DSP芯片经FFT处理后数据量大大减少，从而达到降低数据传输压力、降低数据丢失率及减少功耗的目的。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：包括第一DSP芯片（3）和第二DSP芯片（4）；所述第一DSP芯片（3）与第一传感器芯片（2）、第一时钟芯片（7）以及第一看门狗芯片（6）相连接，一起作为主芯片；所述第二DSP芯片（4）与第二传感器芯片（5）、第二时钟芯片（8）以及第二看门狗芯片（9）相连接，整体作为备用芯片；所述第一DSP芯片（3）和第二DSP芯片（4）分别与ZigBee芯片（1）相连接；所述第一DSP芯片（3）和第二DSP芯片（4）分别与SD卡（10）相连接。
2.根据权利要求1所述输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：所述第一传感器芯片（2）、第一时钟芯片（7）、第一看门狗芯片（6）通过I2C总线与第一DSP芯片（3）相连接。
3.根据权利要求1所述输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：所述第二传感器芯片（5）、第二时钟芯片（8）、第二看门狗芯片（9）通过I2C总线与第二DSP芯片（4）相连接。
4.根据权利要求1所述输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：所述ZigBee芯片（1）通过UART总线与第一DSP芯片（3）以及第二DSP芯片（4）相连接。
5.根据权利要求1所述输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：所述SD卡（10）通过SPI总线与第一DSP芯片（3）以及第二DSP芯片（4）相连接。
6.根据权利要求1所述输电线路舞动监测远程智能传感器，其特征在于：所述第一传感器芯片（2）和第二传感器芯片（5）选用ADXL312，所述第一时钟芯片（7）和第二时钟芯片（8）选用TX8025T，所述第一看门狗芯片（6）和第二看门狗芯片（9）选用CAT1161，所述第一DSP芯片（3）和第二DSP芯片（4）选用TMS320F28035PNT，所述ZigBee芯片（1）选用CC2530F256；
所述第一传感器芯片（2）的26脚、24脚分别与第一DSP芯片（3）的3脚、2脚连接；所述第一时钟芯片（7）的10脚、2脚、13脚分别与第一DSP芯片（3）的4脚、3脚、2脚连接；所述第一看门狗芯片（6）的6脚、5脚、7脚分别与第一DSP芯片（3）的3脚、2脚、9脚连接；
所述第二传感器芯片（5）的26脚、24脚分别与第二DSP芯片（4）的3脚、2脚连接；所述第二时钟芯片（8）的10脚、2脚、13脚分别与第二DSP芯片（4）的4脚、3脚、2脚连接；所述第二看门狗芯片（9）的6脚、5脚、7脚分别与第二DSP芯片（4）的3脚、2脚、9脚连接；
所述SD卡（10）的1脚、5脚、2脚、7脚分别与第一DSP芯片（3）以及第二DSP芯片（4）的55脚、41脚、42脚、46脚连接；
所述ZigBee芯片（1）的17脚、16脚、20脚分别与第一DSP芯片（3）的40脚、34脚、25脚以及第二DSP芯片（4）的40脚、34脚、75脚连接。
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