CN1564425A

CN1564425A - 基于Lonworks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置

Info

Publication number: CN1564425A
Application number: CN 200410012988
Authority: CN
Inventors: 郭贤珊; 胡丹晖
Original assignee: Central China Grid Co Ltd
Current assignee: Central China Grid Co Ltd
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-01-12

Abstract

本发明公开一种基于LonWorks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置，包括数据的输入部分、数据的采集处理部分及LonWorks网络传输部分，数据输入后，数据的采集处理部分采用DSP数字信号处理器对数据进行处理，然后通过接口电路送至由LonWorks神经元芯片和收发器组成的网络通信处理器，网络通信处理器配置有网络通信端口，将采集的数据通过LonWorks网络与上位机及其它节点进行通信与传输。DSP数据采集处理器与网络通信处理器之间的数据交换采用异步串行通信方式。网络通信处理器所配置的与LonWorks网络连接的网络通信端口为单端模式下的网络通信端口。

Description

基于LonWorks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置

技术领域

本发明涉及一种基于LonWorks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置，用于电力系统对现场设备等的数据采集，主要应用于对各电压等级的发电厂和变电站的运行设备的运行状况进行在线监测记录、分析、报警，为电网生产运行和检修部门了解高压设备运行状况，进行在线监视，预防事故发生，同时为状态维修提供依据，实现对电网及其设备运行状态的实时监测。

背景技术

现场总线是一种先进的工业控制技术，它将网络通信与管理的观念引入了工业控制领域。本质上说，它是一种具有数字通信协议，连接智能现场设备和自动化系统的数字式、全分散、双向传输、多分支结构的通信网络，它沟通了生产领域的现场设备之间以及更高层次监测控制过程设备之间的联系。

电力系统是数据采集系统的主要应用领域之一，在电力监测系统中需要对电网及其运行设备的运行状态进行实时监测，其系统中的被监测参数具有以下特点：(1)周期性变量；(2)同步性变量；(3)实时性变量；(4)变化快，随机性强；(5)干扰多，并且复杂。因此，应用在电力系统的数据采集系统不仅要求结构上小型化、灵活化，而且更要求实现“数字化、智能化、自动化”以满足系统监测“高精度、实时化、多功能、多参数、抗干扰”等高性能采集和处理的要求。

随着变电站的自动化程度提高和网络化的发展，站内的各种电气设备如变压器、绝缘等监测设备很多，但是不同的监测设备各成体系，而且现场每个监测系统的各种电缆繁多，互不共用，极大地浪费了资源。能不能采用一种共用的、网络化的、开放的监测系统或标准，融合自动化和各种监测信息呢？LonWorks技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径。

如何在电力系统中应用LonWorks网络技术来较好地解决发电厂、变电站监测系统中现场级控制及厂(站)内通信问题，代表了未来电网自动化监控技术的发展方向。

发明内容

本发明的目标是结合电力系统的具体特点，在网络系统结构和采集技术上作了新的探索和尝试，在DSP和LonWorks技术基础之上，设计出“基于LonWorks网络的DSP实时数据采集智能节点装置”。该智能节点充分利用了DSP数字信号处理器精度高、灵活性大、抗干扰、可靠性好、易于大规模集成和易于存储等优越性；采用基于LonWorks网络技术的神经元芯片与收发器组成的网络通信处理器，在网络通信上实现了系统的分布性、开放性和可扩充性的要求，提高了系统监测的实时性、可靠性和开放性。

本发明的技术方案：基于LonWorks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置包括数据的输入部分、数据的采集处理部分及LonWorks网络传输部分，数据输入后，数据的采集处理部分采用DSP数字信号处理器对数据进行处理，然后通过接口电路送至由LonWorks神经元芯片和收发器组成的网络通信处理器，网络通信处理器配置有网络通信端口，将采集的数据通过LonWorks网络与上位机及其它节点进行通信与传输。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，通信处理器由LonWorks神经元芯片作为主控制模块，以其为核心扩展收发器、地址译码电路、复位电路、晶振电路、存储器以及被监测设备接口电路。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，数据的采集处理部分由DSP数字信号处理器及外围电路组成，包括：信号的输入/输出接口和DSP数字信号处理器。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，DSP数据采集处理器与网络通信处理器之间的数据交换采用异步串行通信方式。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，网络通信处理器所配置的与LonWorks网络连接的网络通信端口为单端模式下的网络通信端口。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，数据的输入部分包括各种电量传感器、振动传感器、行程传感器以及交直流信号的模拟量和开关量信号，同步进行多通道模拟量和开关量的数据采集，包括被监测设备或系统的正常运行、动作和故障动作等参数，然后将采集结果以网络变量或显示报文的形式输出送到LonWorks网络。

所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：装置采用自由拓扑双绞线网络收发器，与网络的连接既可采用总线式结构，也可选择其它任意形式的网络拓扑结构。

本发明的优点：该设计方案电路简单、可靠性好、具有一定的通用性、可进行多通道扩展。具体特性如下：

●实时监测设备的运行、操作及故障状态下的各种参数，记录并显示各种参数波形；

●数据采集功能块：基于TI公司的TMS320F206高速DSP芯片，运算速度可以达到40MIPS；16位模数转换器，采样速率最高为500kSPS；

●LonWorks网络通信功能块：基于Toshiba公司的Neuron3150神经元芯片和FTT-10A双绞线收发器，实现监测节点与LonWorks网络系统连接；

●前置输入/输出通道功能块：可接入16路模拟量和16路开关量，独立电源输入和通信通道；

●采用大容量Flash存储器，记录数据同步上传，可长时间记录；

●高速实时处理多种判据，可快速触发启动记录信息；

●集成度高，抗干扰能力强，系统运行稳定；

●可扩充性：

(1)构成系统的硬件采用模块式结构，有良好的可扩充性，以适应规模的发展；

(2)构成系统的设备有较强的外部通信能力，通信口的数量可根据需要扩充；

(3)能够适应不断增加的业务需求，当增设新的监测点时，只需增加前端采集系统及传输线路，其余部分可简单地通过配置完成；

●开放性：

系统的设计具有良好的开放性，充分考虑到对现有MIS网互连的支持，硬件接口技术和电气特性设计参照国标和国际标准网络系统及软件平台；

●灵活性：

系统组网方式灵活，功能配置灵活，利用现有资源灵活，将各类型资源的利用都溶入组网方案之中。能满足不同变电站业务需要，软件功能全面，配置方便；

●可靠性：

(1)系统设备的机箱外壳接地良好，能够抗恶劣环境和高温、强电磁干扰，在无人值守的情况下能长时间稳定工作，具有故障自恢复功能；

(2)符合ITU-T蓝皮书K.20建议的抗雷击及过电压保护功能；

(3)系统可采用无间断电源供电，确保系统不会因市电停电而中断工作；

(4)系统具有自诊断及保持功能，对数据紊乱等可自动恢复。系统故障时，不影响被监控设备的正常工作。

●安全性：

数据采集节点均具有自检功能，可定期检测自身的工作状态是否正常，若出现故障会给出警告信息，并自动隔离该节点，同时某个节点出现问题也不影响其它节点的正常工作。

●抗电磁干扰能力强。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是LonWorks网络智能节点装置框图；

图3是LonWorks网络结构图；

图4是DSP数据采集部分系统原理图；

图5是16路模拟通道数据采集电路图；

图6是DSP数字信号处理器与Neuron芯片的接口原理图；

图7是开关量数据通道电路图；

图8是DSP芯片异步串行口结构框图；

图9是单端模式下的网络通信端口配置；

图10是定时器中断方式数据采集流程图；

图11是故障中断或动作触发方式数据采集流程图；

图12是RS232串行通信采用中断方式数据采集流程图；

图13是泄露参数上报流程图；

图14为装置通信流程图。

具体实施方式

一、整体设计思想：

电力系统设备需要监测的信号很多，有各种类型模拟量和开关量。信号的监测主要有以下几种情况：1.定时轮询的缓变量；2.由触发信号启动的需要记录瞬态波形的动作或故障信号；3.报警信号等。考虑到通用性，节点设计可以监测16路模拟量和16路开关量，模拟信号可以是各种电量传感器、振动传感器、行程传感器以及交直流信号等模拟量。可以由软件设置哪些信号为轮询量，哪些为波形信号记录量，该智能实时数据采集节点的任务是同步进行多通道模拟量和开关量的数据采集，包括正常运行、动作和故障动作(利用同步开关量触发采集)的参数，然后将采集结果以网络变量的形式送到LonWorks网络。主要有以下几个方面：

(1)模数转换功能：设备正常运行状态下，巡回采集16个模拟输入通道，并将模拟量转换成数字量，同时采集16路开关量的状态，然后传送至LonWorks网。

(2)触发功能：设备正常动作和故障动作时，相关开关量信号触发各通道，同步采集需要波形记录的模拟量和开关量状态变化过程并传送至LonWorks网。

(3)报警功能：当报警信号出现时将报警信号传送至LonWorks网。

(4)信号滤波功能：由于生产过程中的信号通常带有干扰，特别是那些恶劣环境中的信号。节点中采用硬件滤波和软件滤波相结合的方法，来滤除输入信号中的噪声。由于配电系统中有各种噪声，既要考虑外部干扰，又要考虑内部数字电路的干扰，因此监测节点单元的电源使用隔离电源，加л型滤波器，对需要电源的传感器采用DC/DC变换器独立供电。

(5)网络通信功能。节点装置采用一对双绞线与LonWorks网络相连，由于是自由拓扑(free topology)的控制模块，因此节点与网络的连接既可采用总线式结构，也可选择其它任意形式的网络拓扑。

整体节点设计分为三个部分：数据的输入部分、数据的采集处理部分和LonWorks网络通信传输部分。装置能够完成信息的输入、采集处理和输出，并可通过不同的收发器与不同的通信介质连接，方便地实现网络通信。配以负责复杂信号采集和处理的外围电路，如DSP数字信号处理电路等，构成该智能节点，实现了数据采集处理与组网通信的统一。

图1是本发明的智能节点结构原理图：

本智能节点采用Host-based节点设计原理，即采用LonWorks技术的Neuron 3150神经元芯片只作网络通信处理器使用，节点硬件的数据采集部分主要采用DSP数字信号处理技术，完成所需的数据采集应用，而LonWorks网主要做为信息传输的平台，利用Neuron 3150神经元芯片和LonWorks网络收发器实现智能节点装置与LonWorks网及上位机的通信传输。

1.LonWorks网络智能数据采集节点装置设计思路：

LonWorks总线上的每一个监测单元称为一个LonWorks智能节点。每一个智能节点使用1块LonWorks主控制模块，即神经元芯片(Neuron3150)。Neuron芯片是智能节点的基本构成单位，以其为核心，扩展收发器、I/O电路、晶振、存储器以及与被监测设备接口的DSP监测控制装置等。如图1-2所示为典型智能节点的构成。

根据总体设计思想，采用Host-based节点设计原理，即采用LonWorks技术的Neuron3150芯片只作网络通信处理器使用，数据的采集处理由DSP芯片及外围电路组成，智能数据采集节点主要包括以下几个部分：信号的输入输出接口、信号采集处理(DSP部分)、网络通信单元(Neuron3150部分)、Neuron3150和DSP的数据通信等。

1.1网络通信单元(Neuron3150部分)设计：

Neuron3150芯片用于通信及网络事件的处理，通过内部固件完成LonTalk协议的数据传输，并通过事件调度完成用户定义的各种计算、I/O事件处理以及网络报文处理等功能。在本智能节点中，Neuron3150芯片作为数据的初步处理和中转站，通过标准RS232串行通信接口与DSP数据处理单元的交换数据，然后根据要求形成需要的网络变量和显示报文(网络变量和显示报文为LonWorks网络协议中的两种数据通信方式)，通过LonWorks的双绞线通信收发器连接到LonWorks网络上，与其它在网络上的LonWorks设备交换数据。使用LonWorks网络技术具有很大的灵活性，可以支持各种类型的网络拓扑结构，如总线型、星型、环型、混合型等，还可以通过多种收发器支持不同的通信介质。不同的通道之间网络信息以路由器作为通信桥梁。

智能设备或节点可以通过不同的通信介质与其它节点进行通信。这种通信采用一种通用的、基于消息的控制协议。智能节点与LonWorks网络(或上位监控机)之间的通信传输则是通过标准的LonWorks收发器实现的。本系统中采用双绞线介质的总线拓扑型的LonWorks网络结构，并选用了FTT-10A自由拓扑双绞线收发器。

图2是LonWorks网络智能节点框图：

系统中LonWorks网络设计采用单终结器的总线型拓扑结构，FTT-10A收发器可使网络有64个节点，展长距离达到2700m。

图3是LonWorks网络结构。

1.2信号采集处理(DSP部分)和信号的输入输出接口部分设计：

图4是DSP数据采集部分系统原理图：本系统设计采用TI公司的TMS320F206型DSP数据采集芯片，外围扩展有高速A/D、高速缓存、通信接口等。

被监测设备接口的应用电路，即DSP数据采集处理模块，主要完成现场实时数据的采集和处理工作，并完成与Neuron3150芯片的数据交换。DSP是整个数据采集和处理系统的核心，系统中选用TMS320F206芯片。

(1)运算速度可以达到40MIPS；

(2)4.5k片内RAM和32k片内Flash存储器；

(3)32位算术逻辑单元和32位累加器；

(4)16位地址总线和16位数据总线；

(5)具有一个异步串行通信接口和一个同步串行通信接口，异步串行口具有波特率自动检测功能；

TMS320F206芯片工作电压为+5V，因此，在与其它如SRAM、A/D等接口元件连接时，DSP的输入/输出可以直接驱动+5V器件的输出/输入，而不需要电平转换器件。

DSP实时信号采集部分采用ADS8323模数转换(A/D)芯片，现场所监测模拟量信号经各种变送器转换成±5V范围的电压信号，经运算放大器和多路选择开关引入A/D采样电路。

ADS8323芯片是一个16位数模转换器，采样速率最高为500kSPS。采用TQFP-32封装，功耗低。在500kSPS全速运行状态下，功耗仅为85mW。该A/D转换芯片包括一个16位的基于电容器的SAR(连续渐进寄存器)ADC，此ADC内置采样保持功能和一个内部2.5V参考基准。ADS8323提供一个全16位的高速并行接口，双级输入及0～5V电压的输入范围，能够保证在-40℃～+85℃之间的工业温度范围内正常工作。ADS8323的差分输入方式可以实现双极性输入，通过运算放大器外部配置的高精度电阻值，实现ADS8323的差分信号输入信号幅值范围在±10V。

系统设计中，A/D转换模拟输入通道前置有高速运算放大器TLE2142和TLE2144。

图5是16路模拟通道数据采集电路。

采用TLP521-4光电隔离芯片，每个芯片提供4对开关量信号通道。

下面以8路为例进行说明：

图7是开关量数据通道电路。开关量经TLP521-4光电隔离芯片和74HC245电平转换芯片引入采样电路。

由于本系统的采样速率高达几十MSPS，如果存储控制系统不能及时接收数据的话，则上次转换的数据马上就被下一次数据所覆盖，很容易造成数据混乱。一般常用的DMA控制器所能达到的传输速率约为5Mb/s，即使是高性能的DSP芯片TMS320F206，其自带的DMA通道所允许的A/D最高采样速率也只达到15MSPS，并且受指令执行时间的限制，依然不能直接接受A/D数据线上的数据，因此必须采用高速缓存。目前常用的缓存多为SRAM、双口RAM、及FIFO等。

设计中，采用HITACHI公司生产的4M高速SRAM芯片HM6216255作为TMS320F206数字处理芯片的数据存储器扩展，其容量为16位256k字节，数据读写时间最大为12ns，是一种理想的SRAM芯片。

由于节点中采用TMS320F206芯片扩展许多外设，因此，系统中选用GAL20V8和GAL16V8地址译码芯片设计了译码电路，实现分别选中不同的外设。DSP芯片的程序空间可以产生多种片选信号CS，访问多个外设。

1.3 DSP数据采集处理单元与Neuron3150芯片的通信设计：

图6是DSP数字信号处理器与Neuron芯片的通信接口原理图：

基于LonWorks网络的智能节点通信电路设计，其中MAX-232芯片作为TMS320F206芯片与Neuron3150芯片数据通信的“桥梁”。DSP数据采集处理系统与LonWorks网络Neuron3150芯片之间的数据交换采用异步串行通信方式。数据通信采用RS232标准，驱动电路选用MAX232芯片。MAX232芯片功耗低、集成度高、片内集成电荷泵，只需外接+5V电源，具有两个发送接收通道，接口电路简单，可靠性高。

TMS320F206带有一个异步串行通信端口，在40MHz外频条件下，最高传输速率可达到2.5Mbit/s。发送和接收使用独立的缓冲区，可以实现全双工工作方式。

图8是DSP芯片异步串行口结构框图：

其中，AXSR为异步串行发送移位寄存器；ARSR为异步串行接收移位寄存器；ADTR为异步数据发送接收寄存器，TXRXINT为发送接收中断(硬件中断)。

TMS320F206芯片在异步串行口操作中使用两种类型的信号：

1)数据信号：一个数据信号可将数据从发送器送入接收器。数据的传送通过发送器上的发送引脚(TX)和接收器上的接收引脚(RX)来完成。单向串行口传输需要一个数据信号；双向串行口传输需要两个数据信号。

2)握手信号：通过将片内异步串行通信的控制寄存器(ASPCR)的IO0～IO3位作为握手控制可以改善数据传输质量。异步串行口的传输是以字符为基础的。每个数据帧包含1个起始位、8个数据位和1个停止位。发送和接收部分均为双缓冲，从而允许连续的数据传输。

Neuron3150芯片的11个可编程I/O引脚具有34种可选的工作方式，每种模式对应特定的数据传输方式。在该系统的通信传输方式设计上，我们选用I/O 8引脚定义为异步串行输入端，I/O 10引脚定义为异步串行输出端。当输入时钟速率为10MHz时，串行输入/输出的比特率可以分别指定为600，1200，2400或4800B/s，比特率正比于输入时钟频率。帧格式固定为1个起始位、8个数据位和1个停止位，并且一次可传输多达255个字节。串行输入/输出对象可以实现半双工方式的RS-232通信，如数据终端、调制解调器或计算机串行接口等。

1.4基于Neuron3150芯片的LonWorks网络通信结构：

智能监测节点和监测主机以及其它智能监测节点之间利用LonWorks网络连接，其总线是一条整体屏蔽的双绞线电缆介质，上面传输双向数据信号，所有的信息传递都可以由它来实现。智能节点的LonWorks网络功能通过Neuron3150芯片和相应的收发器实现。

Neuron3150芯片有5个引脚作为通信端口，实现节点与LonWorks网络的其它节点和上位机的通信连接，其工作模式有三种：单端模式、差分模式和特殊目的模式。如表1-2所示。

表1-2 网络通信端口的引脚分配：

引脚	单端模式	差分模式	特殊目的模式
引脚	单端模式	差分模式	特殊目的模式	CP0	数据输入	+数据输入	Rx输入
CP1	数据输出	-数据输入	Tx输出	CP0	数据输入	+数据输入	Rx输入
CP1	数据输出	-数据输入	Tx输出	CP2	传输使能输出	+数据输出	位时钟输出
CP3	～Sleep(～Power-down)输出	-数据输出	～Sleep输出或唤醒输入	CP2	传输使能输出	+数据输出	位时钟输出
CP3	～Sleep(～Power-down)输出	-数据输出	～Sleep输出或唤醒输入	CP4	～CollisionDetect输出	～CollisionDetect输出	帧时钟输出

单端和差分模式的编码使用的是差分曼彻斯特(Manchester)编码，这是一种能在各种介质上传输数据的、使用广泛的和可靠的格式。差分曼彻斯特编码对极性不敏感，即使通信连接的极性相反，也不会影响数据的接收。单端模式最常用于神经元芯片的外部有源收发器与介质之间的连接，图9所示说明单端模式下的网络通信端口配置。

图9是单端模式下的网络通信端口配置：节点Neuron3150芯片与LonWorks网络的通信连接设计为单端模式下的网络通信端口配置。通过CP0和CP1引脚上的单端输入和输出缓冲区来发生数据通信，对传输的数据进行编码并对接收到的数据进行解码，与双绞线收发器FTT-10A的端口TXD和RXD分别数据交换，再由收发器向LonWorks网络传输数据。

本智能节点的设计中，以DSP芯片为数据采集处理的处理器，而Neuron芯片仅处理通信部分。因此，如何设计和实现DSP处理器芯片与Neuron通信芯片之间，以及Neuron芯片与LonWorks网络之间的数据通信十分关键。为此，我们设计了如下基本原则：

为减少通信协议的复杂程度和提高整个监测智能节点的网络工作效率，以及充分发挥LonWorks网络的本身特点，本监测系统除高速采集的波形文件外，所有的监测数据都通过网络变量来实现；

对于我们目前所设计的Host-Based智能节点来说，就是所有上传到监测系统主机服务器的非波形数据，都通过节点Neuron3150的输出网络变量实现，从节点DSP侧采集到的各通道的数据由DSP计算处理完后，通过标准RS-232串口协议传送到Neuron3150的网络变量；

考虑到节点的通用性，可以由软件设定每种工作模式下需要采样的所有模拟和数字通道，以及需要用作触发信号的数字通道，各个节点根据设置自动配置各种工作模式下的触发信号和需要采集的通道；

对于动作或故障参数波形监测，采用显示报文的方式传递数据，当节点检测记录到动作参数时，通过节点3150侧标志网络变量(结构或数组)通知整个网络某节点动作参数有效，以便查询。

2.DSP数据采集部分软件程序流程设计说明：

根据主要功能设计思想，数据采集处理有三种情况：定时查询相关参数、动作或故障动作触发波形记录和报警参数上报。

对于需要定时监测的一些缓变量和状态量，我们定义为运行参数监测，采用定时器中断的方式实现，如每间隔1分钟对所有需要监测的模拟量和开关量状态轮询一次，计算出交流模拟量的有效值和直流模拟量的平均值，完成后向Neuron3150侧发出刷新运行参数请求，当Neuron3150允许后，将对应的各通道的数据传送到Neuron3150侧，以刷新相应的网络变量。图10是定时器中断方式数据采集流程图。

对于故障中断或动作触发参数记录，需要记录一段时间内的相应通道的波形，当触发信号有效时，DSP数据采集部分开始记录相应的各个模拟通道的波形和数字通道的开关量变化过程，时间根据触发信号类型为100～1000ms之间，当数据采集完成后向Neuron3150侧发出动作或故障参数请求，当Neuron3150允许后，将对应的各通道的数据传送到Neuron3150侧，等待监测系统读取。图11是故障中断或动作触发方式数据采集流程图。

报警参数上报，本功能主要是在各种报警信号有效时，记录相应的信号，并传送到Neuron3150侧。DSP侧RS232串行通信采用中断方式，当DSP接到Neuron3150侧发出的数据请求时，DSP响应中断，将对应通道的数据发送给Neuron3150。图12是RS232串行通信采用中断方式数据采集流程图；图13是泄露参数上报流程图。

Neuron3150侧主要完成数据的收集，然后形成网络变量或报文，发送到LonWorks网络上。

智能节点工作过程：

图14为智能节点装置的通信流程图。根据上述设计要求，该智能节点可以完成对现场各监测数据的实时采集和计算处理，然后将数据通过LonWorks通信网络上传到监测计算机或服务器。有两种基本模式：第一，计算机通过LonWorks网络的Neuron芯片主动向DSP芯片发送数据传输指令，DSP接收并确认后，将记录数据通过Neuron芯片传输给LonWorks网络上的上位机；第二，DSP主动通过Neuron芯片向LonWorks及上位机发送传输指令，LonWorks网络接收并确认其它工作暂停后，优先处理此时的数据传输。

节点的DSP数据采集部分设计有16路模拟量和16路开关量输入通道，根据现场监测的实际情况，选择不同的信号采集通道。其中，可以结合应用选择任意开关量通道作为触发信号通道。该智能节点可以实现通道属性的灵活设置，通过上位机监测软件定义各个通道的特性，如监测信号名称、信号幅值、采样率、触发通道以及采样方式等，然后通过LonWorks网络通信将设置下传到各个监测节点。系统运行中，各个节点定期自检并向上位机传输状态参数，以确定节点状态是否完好。这样可以根据用户和现场监测的实际情况需要灵活调整节点监测属性。

智能节点运行工作中，DSP数据采集部分实时记录各监测通道的数据，并根据与Neuron3150芯片的通信设置属性实现数据的不同上传方式。

当节点监测的信号处于正常运行状态时，DSP实时采集并刷新各个监测通道的记录数据，并保存在数据存储器中。当定时检测节点运行正常时，通过LonWorks网络向Neuron芯片发查询数据命令，然后由DSP的数据存储器中向LonWorks网络上传输最新的记录数据并保存在上位机中。

当上位机向位于LonWorks网络上的各个节点发自检命令时，如果出现节点运行故障，则上位机将自动检测出故障节点的节点号，并向该节点发出复位指令，若仍然处于故障状态，则上位机将剔除该节点并出现报警标志。

当节点所监测的通道信号出现动作或故障状态时，DSP数据采集部分的触发通道将接收到动作或故障触发信号。此时，节点将停止当前的工作状态，并启动各个通道实时采集最新信号数据，同时向Neuron芯片发请求，确认后通过LonWorks网络向上位机传输最新记录数据。当数据完全传输至上位机后，节点将恢复到正常轮询采集状态。考虑到触发后相关节点数据采集的同步性，节点之间可通过设置相同的触发通道实现节点之间信号记录的同步性。

Claims

1.一种基于LonWorks网络的电力系统实时数据采集智能节点装置，包括数据的输入部分、数据的采集处理部分及LonWorks网络传输部分，其特征在于：数据输入后，数据的采集处理部分采用DSP数字信号处理器对数据进行处理，然后通过接口电路送至由LonWorks神经元芯片和收发器组成的网络通信处理器，网络通信处理器配置有网络通信端口，将采集的数据通过LonWorks网络与上位机及其它节点进行通信与传输。

2.根据权利要求1所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：网络通信处理器由LonWorks神经元芯片作为主控制模块，以其为核心扩展收发器、地址译码电路、复位电路、晶振电路、存储器以及被监测设备接口电路。

3.根据权利要求1或2所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：数据的采集处理部分由DSP数字信号处理器及外围电路组成，包括：信号的输入/输出接口和DSP数字信号处理器。

4.根据权利要求1或2所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：DSP数据采集处理器与网络通信处理器之间的数据交换采用异步串行通信方式。

5.根据权利要求1或2所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：网络通信处理器所配置的与LonWorks网络连接的网络通信端口为单端模式下的网络通信端口。

6.根据权利要求1或2所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：数据的输入部分包括各种电量传感器、振动传感器、行程传感器以及交直流信号的模拟量和开关量信号，同步进行多通道模拟量和开关量的数据采集，包括被监测设备或系统的正常运行、动作和故障动作等参数，然后将采集结果以网络变量或显示报文的形式输送到LonWorks网络。

7.根据权利要求1或2所述的电力系统实时数据采集智能节点装置，其特征在于：装置采用自由拓扑双绞线收发器，与LonWorks网络的连接既可采用总线式结构，也可选择其它任意形式的网络拓扑结构。