CN103400483A - 一种直流电场测量用数据采集系统 - Google Patents

一种直流电场测量用数据采集系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103400483A
CN103400483A CN2013102700780A CN201310270078A CN103400483A CN 103400483 A CN103400483 A CN 103400483A CN 2013102700780 A CN2013102700780 A CN 2013102700780A CN 201310270078 A CN201310270078 A CN 201310270078A CN 103400483 A CN103400483 A CN 103400483A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
electric field
arm
eeprom
acquisition system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102700780A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103400483B (zh
Inventor
赵录兴
袁海文
崔勇
陆家榆
鞠勇
王秋生
刘元庆
刘颖异
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Beihang University
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Beihang University
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Beihang University, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201310270078.0A priority Critical patent/CN103400483B/zh
Publication of CN103400483A publication Critical patent/CN103400483A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103400483B publication Critical patent/CN103400483B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明提供一种直流电场测量用数据采集系统，包括模拟电路调理模块、ARM模块、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块；模拟信号电路调理模块对接收的模拟信号经过调理后传输给ARM模块，ARM模块将模拟信号进行处理，并将处理结果传送给ZIGBEE模块，EEPROM和看门狗模块对ARM模块中的ARM处理器进行上电复位，并对系统的电源电压和工作状态进行监视。本发明结合ZIGBEE模块的稳定无线传输特性和ARM处理器的高控制特性的数据采集系统，可以达到如传输特高压合成电场数据等应用领域所要求的数据实时可靠传输标准；采用的ZIGBEE模块连接上位机和ARM处理器，可以在系统以及上位机之间进行稳定的无线通讯，同时便于携带，采用低功耗技术适合于野外测量，可以在各种环境快速采集各种类型数据。

Description

一种直流电场测量用数据采集系统
技术领域
本发明属于电场测量技术领域，具体涉及一种直流电场测量用数据采集系统。
背景技术
随着国民经济的持续快速发展，用电需求越来越高，而我国地域辽阔，能源分布与消耗地区相距遥远，使得这一矛盾更为突出。特高压直流输电工程由于其输电能力强、损耗小、两侧交流系统不需要同步、发生故障时对电网造成的损失小，适用于远距离输电等诸多优点，在远距离、大容量输电工程中占有举足轻重的地位。发展特高压输电技术，不能忽视其对周围坏境的电磁影响。地面合成电场作为衡量电磁影响的重要参数，是输电工程设计、建设以及运行中必须考虑的重大技术问题。目前我国特高压直流输电下路下合称电场的测量主要以理论计算和实际测量相结合的方式。对于合成电场的测量可以验证理论模型的正确性，得到不同环境下的数据，对于电磁环境的检测有重要的意义。研究特高压直流输电线路下的合称电场需要获得不同线路段，不同环境条件下的测量数据。地面合成电场受电晕放电影响很大，电晕放电具有随机性，地面合称电场会随机波动。因此，在测量地面合称电场时，需要一段连续的测量时间，以便获得足够数据。
合称电场的测量需要在不同地点，长时间的连续测量，需要传输大量的数据，要求测量系统工作时间长，稳定可靠，易携带，功耗低。现有的测量系统主要还是采取有线连接的方式，传感器和数据采集终端通过电缆进行连接。数据采集终端体积大，布线困难，系统功耗大，不方便在野外进行测量。
随着ZIGBEE，嵌入式处理器等技术的发展，数据传输技术得到空前的发展，人们开始摆脱传统的有线数据传输方式，开始研究以ZIGBEE和嵌入式相结合的数据传输方法。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。嵌入式技术是近年来日渐普及的电子技术，因其功耗低、处理能力强，在工控领域发挥越来越大的作用。其中ARM处理器采用Cortex_M3内核，资源丰富，运算速度快，可移植操作系统。因此，需要研究一种能够结合ZIGBEE的稳定无线传输特性和ARM嵌入式处理器的高控制特性的基于ZIGBEE和ARM的数据传输方法，以达到如传输特高压合成电场数据等应用领域所要求的数据实时可靠传输标准。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种直流电场测量用数据采集系统，结合ZIGBEE模块的稳定无线传输特性和ARM处理器的高控制特性的数据采集系统，可以达到如传输特高压合成电场数据等应用领域所要求的数据实时可靠传输标准；采用的ZIGBEE模块连接上位机以及ARM处理器，可以在系统以及上位机之间进行稳定的无线通讯，同时便于携带，采用低功耗技术适合于野外测量，可以在各种环境快速采集各种类型数据。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种直流电场测量用数据采集系统，所述系统包括模拟电路调理模块、ARM模块、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块；所述模拟信号电路调理模块对接收的模拟信号经过调理后传输给所述ARM模块，所述ARM模块将模拟信号进行处理，并将处理结果传送给所述ZIGBEE模块，所述EEPROM和看门狗模块对所述ARM模块中的ARM处理器进行上电复位，并对系统的电源电压和工作状态进行监视。
所述模拟信号调理电路包括放大电路和滤波电路；电场采集装置将空间直流电场转换为模拟信号，并将该模拟信号发送给所述模拟信号调理电路，所述模拟信号调理电路接收模拟信号，通过放大电路和滤波电路依次对所述模拟信号进行放大和滤波处理，并将处理后的模拟信号发送给所述ARM模块。
所述ARM模块包括A/D采样单元、数据缓冲单元、ARM处理器、数据显示单元和时钟控制器；所述A/D采样单元接收调理后的模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，所述数字信号存储到所述数据缓冲单元中；所述ARM处理器读取数据缓冲单元中存储的数字信号并进行处理，并将处理结果传输给所述数据显示单元进行显示；所述时钟控制器为A/D采样单元、ARM处理器以及EEPROM和看门狗模块提供参考时钟，所述参考时钟包含分频和倍频电路以产生的时钟信号。
所述ARM处理器将处理后的数字信号按数据帧格式打包传送给所述ZIGBEE模块。
所述数据显示单元为128*64点阵液晶显示器。
所述EEPROM和看门狗模块包括串行EEPROM存储器，所述串行EEPROM存储器可对ARM处理器进行上电复位，还具有看门狗定时器的作用；所述EEPROM和看门狗模块监视系统的电源电压和工作状态的同时，对数据进行存储，使得数据掉电不丢失。
所述ARM处理器与EEPROM和看门狗模块之间通过串行总线相连接，即通过数据线MISO、数据线MOST、写保护WP和时间线CLK相连。
所述ZIGBEE模块包括无线收发装置，通过所述无线收发装置将数据传输到上位机。
所述ARM处理器是型号为STM32F106VET6的ARM芯片；所述EEPROM和看门狗模块为具有4K位SPI接口串行E2PROM的μP监控器，所述μP监控器的型号为X5043；所述ZIGBEE模块为XBEE模块，其型号为XBPRO802.15.4。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明结合ZIGBEE模块的稳定无线传输特性和ARM处理器的高控制特性的数据采集系统，可以达到如传输特高压合成电场数据等应用领域所要求的数据实时可靠传输标准；
2.本发明的系统采用ZIGBEE技术结合ARM处理器技术，将模拟电路调理模块、ARM模块、EEPROM模块和ZIGBEE模块通过串行总线构建成上数据采集系统，从而简化了数据传输的硬件设计，降低了制作成本；
3、本发明的系统采用ZIGBEE模块连接上位机以及ARM处理器，可以在系统以及上位机之间进行稳定的无线通讯，同时便于携带，采用低功耗技术适合于野外测量，可以在各种环境快速采集各种类型数据。
附图说明
图1是直流电场测量用数据采集系统结构示意图；
图2是ARM处理器与EEPROM和看门狗模块连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
提供一种直流电场测量用数据采集系统，所述系统包括模拟电路调理模块、ARM模块、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块；所述模拟信号电路调理模块对接收的模拟信号经过调理后传输给所述ARM模块，所述ARM模块将模拟信号进行处理，并将处理结果传送给所述ZIGBEE模块，所述EEPROM和看门狗模块对所述ARM模块中的ARM处理器进行上电复位，并对系统的电源电压和工作状态进行监视。
模拟电路调理模块的输出端连接A/D采样单元的输入端，A/D采样单元的输出端连接数据缓冲单元的输入端，数据缓冲单元的输出端连接ARM处理器。ARM处理器同时与数据缓冲单元、数据显示单元、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块的信号输入端连接。数据显示单元、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块分别连接ARM处理器的输入端，在系统工作过程中，ARM处理器同时完成系统控制与数据处理的功能。时钟控制器与A/D采样单元、ARM处理器以及EEPROM和看门狗模块的时钟信号端连接，给它们提供时钟信号。
所述模拟信号调理电路包括放大电路和滤波电路；电场采集装置将空间直流电场转换为模拟信号，并将该模拟信号发送给所述模拟信号调理电路，所述模拟信号调理电路接收模拟信号，通过放大电路和滤波电路依次对所述模拟信号进行放大和滤波处理，并将处理后的模拟信号发送给所述ARM模块。
所述ARM模块包括A/D采样单元、数据缓冲单元、ARM处理器、数据显示单元和时钟控制器；所述A/D采样单元接收调理后的模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，所述数字信号存储到所述数据缓冲单元中；所述ARM处理器读取数据缓冲单元中存储的数字信号并进行处理，并将处理结果传输给所述数据显示单元进行显示；所述时钟控制器为A/D采样单元、ARM处理器以及EEPROM和看门狗模块提供参考时钟，所述参考时钟包含分频和倍频电路以产生的时钟信号。数据缓冲单元为可变大小的内存空间，可以根据需要进行分配。
所述ARM处理器将处理后的数字信号按数据帧格式打包传送给所述ZIGBEE模块。
所述数据显示单元为128*64点阵液晶显示器。
所述EEPROM和看门狗模块包括串行EEPROM存储器，所述串行EEPROM存储器可对ARM处理器进行上电复位，还具有看门狗定时器的作用；所述EEPROM和看门狗模块监视系统的电源电压和工作状态的同时，对数据进行存储，使得数据掉电不丢失。
EEPROM和看门狗模块具有上电复位、看门狗定时和电源电压监控的作用，只要片选信号CS被选中，整个模块就处于正常工作状态。系统上电，电源电压过低或者看门狗中断产生都将使能RESET信号。电源电压门限，看门狗时间都可以通过改变寄存器状态就行选择。
所述ARM处理器与EEPROM和看门狗模块之间通过串行总线相连接，即通过数据线MISO、数据线MOST、写保护WP和时间线CLK相连。在操作过程中，先打开写保护信号，再通过数据线传输读写命令。整个串行传输协议采用SPI总线，所有操作必须满足SPI总线时序。EEPROM具有4K的内存空间，分为4页进行操作，每次操作只能在同一页进行，若要读写其他页需要改变寄存器状态。每一页的操作都可以任意读写，相当于对内存的访问。
所述ZIGBEE模块包括无线收发装置，通过所述无线收发装置将数据传输到上位机。
所述ARM处理器是型号为STM32F106VET6的ARM芯片；所述EEPROM和看门狗模块为具有4K位SPI接口串行E2PROM的μP监控器，所述μP监控器的型号为X5043；所述ZIGBEE模块为XBEE模块，其型号为XBPRO802.15.4。
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。

Claims (9)

1.一种直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述系统包括模拟电路调理模块、ARM模块、EEPROM和看门狗模块以及ZIGBEE模块；所述模拟信号电路调理模块对接收的模拟信号经过调理后传输给所述ARM模块，所述ARM模块将模拟信号进行处理，并将处理结果传送给所述ZIGBEE模块，所述EEPROM和看门狗模块对所述ARM模块中的ARM处理器进行上电复位，并对系统的电源电压和工作状态进行监视。
2.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述模拟信号调理电路包括放大电路和滤波电路；电场采集装置将空间直流电场转换为模拟信号，并将该模拟信号发送给所述模拟信号调理电路，所述模拟信号调理电路接收模拟信号，通过放大电路和滤波电路依次对所述模拟信号进行放大和滤波处理，并将处理后的模拟信号发送给所述ARM模块。
3.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述ARM模块包括A/D采样单元、数据缓冲单元、ARM处理器、数据显示单元和时钟控制器；所述A/D采样单元接收调理后的模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，所述数字信号存储到所述数据缓冲单元中；所述ARM处理器读取数据缓冲单元中存储的数字信号并进行处理，并将处理结果传输给所述数据显示单元进行显示；所述时钟控制器为A/D采样单元、ARM处理器以及EEPROM和看门狗模块提供参考时钟，所述参考时钟包含分频和倍频电路以产生的时钟信号。
4.根据权利要求3所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述ARM处理器将处理后的数字信号按数据帧格式打包传送给所述ZIGBEE模块。
5.根据权利要求3所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述数据显示单元为128*64点阵液晶显示器。
6.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述EEPROM和看门狗模块包括串行EEPROM存储器，所述串行EEPROM存储器可对ARM处理器进行上电复位，还具有看门狗定时器的作用；所述EEPROM和看门狗模块监视系统的电源电压和工作状态的同时，对数据进行存储，使得数据掉电不丢失。
7.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述ARM处理器与EEPROM和看门狗模块之间通过串行总线相连接，即通过数据线MISO、数据线MOST、写保护WP和时间线CLK相连。
8.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述ZIGBEE模块包括无线收发装置，通过所述无线收发装置将数据传输到上位机。
9.根据权利要求1所述的直流电场测量用数据采集系统，其特征在于：所述ARM处理器是型号为STM32F106VET6的ARM芯片；所述EEPROM和看门狗模块为具有4K位SPI接口串行E2PROM的μP监控器，所述μP监控器的型号为X5043；所述ZIGBEE模块为XBEE模块，其型号为XBPRO802.15.4。
CN201310270078.0A 2013-06-28 2013-06-28 一种直流电场测量用数据采集系统 Active CN103400483B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310270078.0A CN103400483B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 一种直流电场测量用数据采集系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310270078.0A CN103400483B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 一种直流电场测量用数据采集系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103400483A true CN103400483A (zh) 2013-11-20
CN103400483B CN103400483B (zh) 2016-08-10

Family

ID=49564092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310270078.0A Active CN103400483B (zh) 2013-06-28 2013-06-28 一种直流电场测量用数据采集系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103400483B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107329096A (zh) * 2017-07-25 2017-11-07 北京航天恒容电磁科技有限公司 一种基于arm架构的电源信号采集特性提取装置
CN108196134A (zh) * 2018-01-24 2018-06-22 中国电力科学研究院有限公司 一种工频电场测量系统及方法
CN110412363A (zh) * 2019-07-17 2019-11-05 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种基于速度闭环控制的软件极性判断直流电场测量系统
CN112327117A (zh) * 2020-11-09 2021-02-05 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 换流站直流转换开关电场及电流的测量装置及其测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007135233A1 (en) * 2006-05-19 2007-11-29 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Method and apparatus for monitoring a building
CN102104989A (zh) * 2010-12-24 2011-06-22 南京财经大学 用于电网实时数据监测的无线传感器网络系统
CN102332753A (zh) * 2011-09-21 2012-01-25 山东大学 智能化开关柜综合监控系统
CN102801174A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 长沙威胜能源产业技术有限公司 用于低压动态无功谐波综合补偿装置的主控模块
CN202758007U (zh) * 2012-05-22 2013-02-27 保定和易法电气科技有限公司 配电变压器不平衡度自动监测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007135233A1 (en) * 2006-05-19 2007-11-29 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Method and apparatus for monitoring a building
CN102104989A (zh) * 2010-12-24 2011-06-22 南京财经大学 用于电网实时数据监测的无线传感器网络系统
CN102332753A (zh) * 2011-09-21 2012-01-25 山东大学 智能化开关柜综合监控系统
CN202758007U (zh) * 2012-05-22 2013-02-27 保定和易法电气科技有限公司 配电变压器不平衡度自动监测装置
CN102801174A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 长沙威胜能源产业技术有限公司 用于低压动态无功谐波综合补偿装置的主控模块

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107329096A (zh) * 2017-07-25 2017-11-07 北京航天恒容电磁科技有限公司 一种基于arm架构的电源信号采集特性提取装置
CN107329096B (zh) * 2017-07-25 2019-09-13 北京航天恒容电磁科技有限公司 一种基于arm架构的电源信号采集特性提取装置
CN108196134A (zh) * 2018-01-24 2018-06-22 中国电力科学研究院有限公司 一种工频电场测量系统及方法
CN110412363A (zh) * 2019-07-17 2019-11-05 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种基于速度闭环控制的软件极性判断直流电场测量系统
CN110412363B (zh) * 2019-07-17 2021-07-20 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种基于速度闭环控制的软件极性判断直流电场测量系统
CN112327117A (zh) * 2020-11-09 2021-02-05 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司昆明局 换流站直流转换开关电场及电流的测量装置及其测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103400483B (zh) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103453998B (zh) 一种自取能无线温度传感器及其实现方法
CN105528883A (zh) 一种风速风向无线采集系统及方法
CN103400483A (zh) 一种直流电场测量用数据采集系统
CN110351338A (zh) 一种基于NB-IoT技术的低功耗温湿度传感器
CN201765682U (zh) 无线温湿度变送器装置
CN204614195U (zh) 一种带485通讯功能的无线智能仪表
CN202276196U (zh) 智能台区监控智能终端装置
CN202003495U (zh) 一种基于wifi的电能表集中器
CN203444465U (zh) 一种导线一体化智能监测系统
CN205002798U (zh) 一种基于ZigBee的直流电磁环境监测系统
CN204731963U (zh) 车载执法数据采集工作站
CN102571638A (zh) 一种具备采集分析功能的多模网关
CN207991613U (zh) 一种集成一体化智能传感器阵列装置
CN203849334U (zh) 基于dsp和msp430的低功耗电力系统故障录波器
CN203276542U (zh) 配电房信息移动式显示及控制系统
CN102761565A (zh) 一种基于无线传感器网络技术的酿造过程监测系统及方法
CN205405216U (zh) 基于物联网的智能电费监控系统
CN202662148U (zh) 一种用电信息集中器
CN102143205A (zh) 基于物联网技术的环境监测节点及系统
CN204117345U (zh) 一种工业无线传感网系统
CN204350315U (zh) 一种水库水质监测系统
CN203608371U (zh) 基站设备健康度向量监控器
CN206725703U (zh) 一种无线传输的gis局部放电在线监测的高频传感器
CN102446397B (zh) 动态测试试验无线管理系统及方法
CN111311896A (zh) 一种便易式低功耗模拟量采集无线传输系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant