CN108776275A - 基于移动数据通信的电涌分析监测终端和防雷器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于移动数据通信的电涌分析监测终端和防雷器，涉及防雷器技术领域，包括：用于检测防雷器运行状态的防雷器跳片检测模块、用于记录电路遭受雷击次数信息的雷击计数检测模块、用于检测三相四线电的在线状态信息的电网状态监测模块、用于与上位机通讯并上报防雷器工况及电网状态的GPRS模块，以及集成搭载上述各个模块的ST主控模块；其中，防雷器跳片检测模块与防雷器连接；雷击计数检测模块与电网地线连接；电网状态监测模块与电网三相四线连接；ST主控模块分别与防雷器跳片检测模块、雷击计数检测模块、电网状态监测模块和GPRS模块连接。该终端能够进一步提升防雷器的使用价值，其可实施性、可操作性及可靠性优异，应用前景广泛，具有极高的推广使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及防雷器技术领域，具体而言，涉及基于移动数据通信的电涌分析监测终端和防雷器。
背景技术
现代社会，大数据信息时代使得电脑网络和通讯设备越来越精密，使用率越来越高，相应的导致雷电以及大型电气设备的瞬间过电压会越来越高概率的通过电源、天线、无线电信号收发设备等线路侵入室内电气网络和通信网络，造成设备或元器件的损坏、人员伤亡，传输或存储的数据受到干扰或丢失，甚至使电子设备产生误动作或暂时瘫痪、系统停顿、数据传输中断，局域网乃至广域网遭到破坏。雷击过电压类危害触目惊心，通常情况下其间接损失均远大于直接经济损失，在这种条件下防雷器设备应运而生。防雷器，又称避雷器、浪涌保护器、过电压保护器等，主要包括电源防雷器和信号防雷器，防雷器是综合现代电学、材料科学以及众多其它领域科学制造的用来防止被雷击中的设备的损坏的保护性装置。防雷器可以泄放雷电能量，主要原理是利用氧化锌压敏电阻的非线性伏安特性和气体放电管的钳位作用。防雷器的种类包括电源防雷器(强电防雷器和弱电防雷器)、信号防雷器、天线防雷器。在实现本发明的过程中发明人发现：目前市场上现有的电源防雷器不具备雷击信息统计以及通信功能，且现有的防雷器长期受到正常工作电压、各种内部过电压和雷电过电压以及外界环境因素的影响，会逐渐老化或劣化，不加重视则会损坏甚至爆炸，危害电力及通信系统的安全运行，但是目前根本不存在相关的监测装置，无法实时监测防雷器及相连电网的运行状态。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，公开了一种基于移动数据通信的电涌分析监测终端和防雷器，能够进一步提升防雷器的使用价值，实现防雷器智能化，便于管理和监控防雷器，进而提高输电安全性或提升避雷系统的稳定性。
本发明公开了一种基于移动数据通信的电涌分析监测终端，包括用于检测防雷器运行状态的防雷器跳片检测模块、用于记录电路遭受雷击次数信息的雷击计数检测模块、用于检测三相四线电的在线状态信息的电网状态监测模块、用于与上位机通讯并上报防雷器工况及电网状态的GPRS模块，以及集成搭载上述各个模块的ST主控模块；其中，防雷器跳片检测模块与防雷器连接；雷击计数检测模块与电网地线连接；电网状态监测模块与电网三相四线连接；ST主控模块分别与防雷器跳片检测模块、雷击计数检测模块、电网状态监测模块和GPRS模块连接。
在该技术方案中，实现了防雷领域相关电路环境参数的实时检测和实时传输，便于故障实时报警，统计分析，寿命预警、灾害预警。解决了防雷器在大区域内的独立分散部署方式(例如全国移动通信网络基站的防雷，一般情况下每个基站只安装1-2个防雷器，但每个基站都有，且基站距离都较远)带来的各种问题。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，GPRS模块以GPRS移动通信方式通过云端服务器接入物联网管理系统。
在该技术方案中，将独立且分散部署的防雷器通过物联网技术进行统一管理和监控，实现智能管理，提升防雷器实用性，能够从全局上评估电网的稳定程度或安全程度。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，还包括：电源模块，电源模块分别与雷击计数检测模块、电网状态监测模块、ST主控模块、GPRS模块连接。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，雷击计数检测模块包括雷击计数传感器(罗氏线圈)、DB407S整流桥和PC817C光电耦合器，用于将雷击大电流转换为数字开关量信息。
在该技术方案中，由罗氏线圈套在被测电路并通过电磁感应测量电路工况，测量电路与被测电路没有直接相连，具备很强的隔离能力，被测电路电压波动不影响检测模块，检测模块也不会影响被测电路。罗氏线圈作为第一级物理隔离，光电耦合器作为第二级物理隔离实现“双隔离”保护。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，三相四线电在线状态信息包括各相线的电压数值和流经该线的电流值。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，电网状态监测模块包括三相四线电压输入接口、三线电流互感器和电能质量芯片RN7302。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，电源模块包括交流转换模块和直流降压模块。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，交流转换模块为PB5N-2025隔离电源转换模块，用于将220V市电降压整流转化为5V直流电。
在该技术方案中，该隔离电源转换模块具有DC3000V的高低压隔离能力，具有过流过热短路全保护能力，提高了终端安全性。
根据本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，直流降压模块为ASM1117线性稳压电源芯片，用于将5V直流电降压为3.3V直流电。
本发明的另一方面还公开了一种防雷器，包括如上述任一技术方案中公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，基于移动数据通信的电涌分析监测终端集成至防雷器内部或者独立部署在防雷器外部。
本发明的有益效果至少包括：通过防雷器跳片检测模块可以实时监测防雷器的工作状态，通过雷击计数检测模块可以实时获取当前防雷器已被雷击的次数，进而推断防雷器当前的损耗情况。通过电网状态监测模块可以实时获取当前电网的电压信息及用电负载状况，当出现过电压或过电流时可以实时发出警告。当上述任一异常状态被触发时，终端可以通过GPRS模块将异常状态信息发送到云端服务器，经过云端数据分析整理后可通过APP客户端、微信推送、短信提醒等方式告知电网维护或维修工作人员，从而提高维修效率。本终端智能化程度高，可实施性、可操作性及可靠性优异，应用前景广泛，具有极高的推广使用价值。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的系统示意框图。
图2示出了根据本发明实施例的通信原理示意图。
图3示出了根据本发明实施例的电源模块示意图。
图4示出了根据本发明实施例的终端小型化布局图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例提供了一种基于移动数据通信的电涌分析监测终端，包括用于检测防雷器运行状态的防雷器跳片检测模块、用于记录电路遭受雷击次数信息的雷击计数检测模块、用于检测三相四线电的在线状态信息的电网状态监测模块、用于与上位机通讯并上报防雷器工况及电网状态的GPRS模块，以及集成搭载上述各个模块的ST主控模块；其中，防雷器跳片检测模块与防雷器连接；雷击计数检测模块与电网地线连接；电网状态监测模块与电网三相四线连接；ST主控模块分别与防雷器跳片检测模块、雷击计数检测模块、电网状态监测模块和GPRS模块连接。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，GPRS模块通过云端服务器接入物联网管理系统。
在该技术方案中，将独立且分散部署的防雷器通过物联网技术进行统一管理和监控，实现智能管理，提升防雷器实用性，能够从全局上评估电网的稳定程度或安全程度。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，还包括：电源模块，电源模块分别与雷击计数检测模块、电网状态监测模块、ST主控模块、GPRS模块连接。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，雷击计数检测模块包括雷击计数传感器(罗氏线圈)、DB407S整流桥和PC817C光电耦合器，用于将雷击大电流转换为数字开关量信息。
在该实施例中，由罗氏线圈套在被测电路并通过电磁感应测量电路工况，测量电路与被测电路没有直接相连，具备很强的隔离能力，被测电路电压波动不影响检测模块，检测模块也不会影响被测电路。罗氏线圈作为第一级物理隔离，光电耦合器作为第二级物理隔离实现“双隔离”保护。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，三相四线电在线状态信息包括各相线的电压数值和流经该线的电流值。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，电网状态监测模块包括三相四线电压输入接口、三线电流互感器和电能质量芯片RN7302。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，电源模块包括交流转换模块和直流降压模块。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，交流转换模块为PB5N-2025隔离电源转换模块，用于将220V市电降压整流转化为5V直流电。
在该实施例中，该隔离电源转换模块具有DC3000V的高低压隔离能力，具有过流过热短路全保护能力，提高了终端安全性。
根据本发明上述实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，优选地，直流降压模块为ASM1117线性稳压电源芯片，用于将5V直流电降压为3.3V直流电。
本发明的另一方面实施例还公开了一种防雷器，包括如上述任一技术方案中公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，基于移动数据通信的电涌分析监测终端集成至防雷器内部或者独立部署在防雷器外部。
如图1所示，本发明的一个实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端包括：防雷器跳片检测模块、雷击计数检测模块、电网状态监测模块、ST主控模块和电源模块；
防雷器跳片检测模块与防雷器连接，用于检测防雷器的运行状态。防雷器的运行状态包括防雷器正常工作状态，防雷器异常工作状态。
雷击计数检测模块与电网地线连接，用于记录电路遭受雷击次数信息。遭受雷击次数信息来自与防雷器相连的电网地线。
电网状态监测模块与电网三相四线连接，用于检测三相四线电在线状态信息。三相四线电在线状态信息包括各相线的电压数值和流经该线的电流值。
ST主控模块分别与防雷器跳片检测模块、雷击计数检测模块、电网状态监测模块、GPRS模块、电源模块连接。
如图2所示，本发明的一个实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端的通信模块工作原理为：通过GPRS模块将终端采集到的防雷器信息以及电网信息通过TCP协议接入互联网与服务器进行通信。
如图3所示，本发明的一个实施例公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端的电源模块分别与雷击计数检测模块、电网状态监测模块、ST主控模块、GPRS模块连接。
如图4所示，本发明公开的基于移动数据通信的电涌分析监测终端的各个元件的排布方式合理，使得终端整体体积尽量精简：整体的电路板PCB尺寸只有8.3x5.0(cm)；GPRS模块电路部分采用与主板分层对接的结构设计，在整体电路成品厚度不增加的情况下减小了主板PCB面积；采用高性能一体化的小体积交直流隔离电源(PB5N-2025)，集成降噪滤波元件，无需重复再用外围元件，大大缩小PCB空间；数量众多的周边电阻电容元器件均采用0603等小体积贴片封装，极大的减少了PCB空间；采用高性能M3主控芯片，板载芯片多选用LQFP封装规格，进一步缩小芯片占用的电路板面积；PCB高密度高效率布线设计，信号线径及线间距低至6mil，并采用精密PCB生产工艺，高成本正片工艺，出厂电路板飞针全测通过。
根据本发明的上述实施例，通过防雷器跳片检测模块可以实时监测防雷器的工作状态，通过雷击计数检测模块可以实时获取当前防雷器已被雷击的次数，进而推断防雷器当前的损耗情况。通过电网状态监测模块可以实时获取当前电网的电压信息及用电负载状况，当出现过电压或过电流时可以实时发出警告。当上述任一异常状态被触发时，终端可以通过GPRS模块将异常状态信息发送到云端服务器，经过云端数据分析整理后可通过APP客户端、微信推送、短信提醒等方式告知电网维护或维修工作人员，从而提高维修效率。本终端智能化程度高，可实施性、可操作性及可靠性优异，应用前景广泛，具有极高的推广使用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，包括：用于检测防雷器运行状态的防雷器跳片检测模块、用于记录电路遭受雷击次数信息的雷击计数检测模块、用于检测三相四线电的在线状态信息的电网状态监测模块、用于与上位机通讯并上报防雷器工况及电网状态的GPRS模块，以及集成搭载上述各个模块的ST主控模块；其中，所述防雷器跳片检测模块与防雷器连接；所述雷击计数检测模块与电网地线连接；所述电网状态监测模块与电网三相四线连接；所述ST主控模块分别与所述防雷器跳片检测模块、所述雷击计数检测模块、所述电网状态监测模块和所述GPRS模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述GPRS模块通过云端服务器接入物联网管理系统。
3.根据权利要求1所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述雷击计数检测模块、所述电网状态监测模块、所述ST主控模块、所述GPRS模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述雷击计数检测模块包括雷击计数传感器、DB407S整流桥和PC817C光电耦合器，用于将雷击大电流转换为数字开关量信息。
5.根据权利要求1所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述三相四线电在线状态信息包括各相线的电压数值和流经该线的电流值。
6.根据权利要求1所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述电网状态监测模块包括三相四线电压输入接口、三线电流互感器和电能质量芯片RN7302。
7.根据权利要求3所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述电源模块包括交流转换模块和直流降压模块。
8.根据权利要求7所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述交流转换模块为PB5N-2025隔离电源转换模块，用于将220V市电降压整流转化为5V直流电。
9.根据权利要求8所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，其特征在于，所述直流降压模块为ASM1117线性稳压电源芯片，用于将5V直流电降压为3.3V直流电。
10.一种防雷器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的基于移动数据通信的电涌分析监测终端，所述基于移动数据通信的电涌分析监测终端集成至防雷器内部或者独立部署在防雷器外部。
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