CN201477162U - 电容型设备介质损耗角在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
电容型设备介质损耗角在线监测装置，包括远程监控中心、服务器和监测终端，远程监控中心用于向服务器发出采集指令，接收服务器返回的数据，进行分析和计算，对电容型设备的运行状态进行诊断和故障预警，将接收到的服务器返回的数据存入数据库；服务器用于将远程监控中心发出的采集指令发送给监测终端，将接收监测终端发送的数据传输给远程监控中心；监测终端用于接收服务器传来的采集指令，采集电容型设备运行过程中泄漏电流的信号和其它相关信息，将采集的电流信号和其它相关信息转变为数据，将该数据予以储存，同时将该数据传输至服务器。本实用新型监测装置在线实时监测电容型设备的相对介质损耗角，对高压设备的绝缘状态作出故障诊断。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备监测技术领域，涉及一种用于输变电设备的监测装置，具体涉及一种电容型设备介质损耗角在线监测装置。
背景技术
主要包括电流互感器TA、套管、耦合电容器和电容式电压互感器CVT等元器件的电容型设备是重要的输变电设备，其数量约占变电站设备总量的40％～50％，在变电站中占有重要地位。电容型设备的绝缘故障不仅影响整个变电站的安全运行，同时还危及其它设备及人身的安全。目前，我国输变电设备的维护工作主要是按照《电气设备预防性试验规程》的要求定期进行预防性试验，即定期维修(Time Based Maintenance)。定期维修在早期对提高设备的可靠性能起到一定的作用，但存在试验周期长、劳动强度大、试验有效性差和影响供电可靠性等问题，特别是停电试验施加的电压远远低于设备使用时的正常电压，对一些潜伏性的故障不能及时发现。因此，状态维修(Condition Based Maintenance)逐步代替定期维修成为电力系统设备维修发展的必然趋势。这也是设备检修部门以消除设备缺陷为主要工作的被动检修，向设备定期大修和改造为主的主动检修过渡，进而实现有针对性的日常维修为主的预防性检测。而实现电容型设备状态维修的前提条件是其绝缘状态的在线监测(状态监测)与故障诊断技术的应用。早期投入运行的监测装置大多采用分散式结构，运行效果不理想，反映出来的问题主要有：
1)现场需铺设大量的电缆，施工量大，造成维护、扩展不便；
2)采用有线传输模式，信号传输距离过长，模拟信号有一定程度的衰减，且无法避免现场中的各种电磁干扰，另外，有线传输的模式也给异地信号的采集和传输带来了不可逾越的瓶颈；
3)在测量工频信号的相位差时需要对异地(不同地点)不同设备间检测的工频信号进行同步采集，因而对于异地的采集设备需要精准的同步信号，传统的做法为构建一个有线通讯网络，例如采用485总线，由上位机发出数据采集指令，然后各监测终端收到采集指令后同步开始数据采集，该方法同步性差，本身就很小的相位差将会淹没在同步误差之中；
4)监测装置的开发水平较低。对于监测容性设备，电流传感器起着关键作用，传感器的源信号和输出信号间存在一定的相位差，其性能直接影响容性设备介质损耗的测量精度和可靠性，为保证电气设备和信号的取样安全，一般选用穿芯结构，且电气设备如CT、CVT、OY和TB等的泄漏电流很小(均在mA级)，传统的无源传感器无法保证相位变换误差的精确度和稳定性，且易失效，难以满足绝缘在线测量介质损耗的要求。另外，传统监测装置的抗电磁干扰与环境影响能力差，上位机软件的数据处理功能也不完全；
5)介损测量结果稳定性和重复性差，其原因不明，影响了分析的准确性；
6)缺乏行之有效的诊断理论与方法，仅提供数据，信息丰富，而知识贫乏，不能建立各种监测信息之间的关联关系，无法区分测量结果正常的波动和故障情况下的波动，很难做出准确的绝缘状态在线诊断。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电容型设备介质损耗角在线监测装置，介损测量稳定性好、重复性、精度和可靠性高，维护方便，通过GPRS无线通信将数据传输到远程监控中心，实现异地同步精确触发采样信号数据。
本实用新型所采用的技术方案是，电容型设备介质损耗角在线监测装置，包括依次相连接的远程监控中心、服务器和多个监测终端，其中，
远程监控中心，用于发出采集指令，将该采集指令输入服务器，用于接收服务器返回的数据，对该返回的数据进行分析和计算，根据数据分析和计算的结果，对电容型设备的运行状态进行诊断和故障预警，将接收到的服务器返回的数据存入数据库；
服务器，用于接收远程监控中心发出的采集指令，并将该采集指令发送给监测终端，用于接收监测终端发送的数据，并将该数据传输给远程监控中心；
监测终端，用于接收服务器传来的采集指令，根据该采集指令对电容型设备的运行状态进行监测，采集设备运行过程中泄漏电流信号和其它相关信息，将采集的电流信号和其它相关信息转变为数据，将该数据予以储存，同时将该数据无线传输到服务器。
本实用新型的特征还在于，
监测终端的结构：包括微控制器，微控制器分别与信号调理电路、A/D采样电路、液晶显示器、键盘、静态随机存储器、闪存单元、GPRS通信单元、GPS同步单元、环境参数采集单元、硬件看门狗和断电复位电路相连接，信号调理电路和A/D采样电路分别与程控放大电路相连接，程控放大电路与信号选择电路相连接，信号选择电路分别与泄漏电流信号采集电路和工频信号发生电路相连接，微控制器采用FPGA器件EP1C6Q240C8N。
微控制器由处理器以及与处理器分别连接的消抖逻辑模块、采样逻辑模块和测频逻辑模块组成，处理器分别与液晶显示器、静态随机存储器、闪存单元、GPRS通信单元、GPS同步单元、环境参数采集单元、硬件看门狗和断电复位电路相连接，消抖逻辑模块与键盘相连接，采样逻辑模块与A/D采样电路相连接，测频逻辑模块与信号调理电路相连接。
本实用新型监测装置与现有技术相比，具有如下优点：
1、采用相对比较测量法过滤测试过程中的各种干扰，提高了装置的抗干扰能力，消除了因使用电压互感器(PT)造成的测量误差。
2、采用GPRS无线通信技术进行数据传输与控制，避免了传统数据传输方式带来的电缆施工，大大降低了施工的难度和装置安装成本；装置既可连续安装又可离散安装；装置扩展非常灵活，能方便地挂接新的监测单元。
3、采用GPS技术进行监测终端同步采样，提高了介损角δ的测量精度。
4、对被测设备实现远程监控，客户端免维护，使装置的分布相对集中，有利于装置的维护，具有较好的可扩展性以及灵活性。
附图说明
图1是本实用新型监测装置的结构示意图；
图2是本实用新型监测装置中监测终端的结构示意图；
图3是本实用新型监测装置中微控制器实时采集和处理数据的流程图；
图4是本实用新型监测装置中测频逻辑模块对泄漏电流信号的检测等效原理图；
图5是采用本实用新型监测装置对电容型设备进行监测过程中测得的电流信号与时间的关系曲线图，其中，a是参考设备的电流信号变化曲线图，b是被监测设备的电流信号变化曲线图。
图中，1.远程监控中心，2.服务器，3.监测终端，4.微控制器，5.信号调理电路，6.泄漏电流信号采集电路，7.信号选择电路，8.程控放大电路，9.A/D采样电路，10.液晶显示器，11.键盘，12.静态随机存储器，13.闪存单元，14.GPRS通信单元，15.GPS同步单元，16.环境参数采集单元，17.硬件看门狗，18.工频信号发生电路，19.断电复位电路。
其中，4-1.消抖逻辑模块，4-2.处理器，4-3.采样逻辑模块，4-4.测频逻辑模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型监测装置的结构，如图1所示。包括远程监控中心1、服务器2和多个监测终端3，
远程监控中心1，用于发出采集指令，将该采集指令输入服务器2，用于接收服务器2返回的数据，对该返回的数据进行分析和计算，根据数据分析和计算的结果，对电容型设备的运行状态进行诊断和故障预警，将接收到的服务器2返回的数据存入数据库；
服务器2，用于接收远程监控中心1发出的采集指令，并将该采集指令发送给监测终端3，用于接收监测终端3发送的数据，并将该数据传输给远程监控中心1；
监测终端3，用于接收服务器2传来的采集指令，根据该采集指令对电容型设备的运行状态进行监测，采集设备运行过程中泄漏电流信号和其它相关信息，将采集的电流信号和其它相关信息转变为数据，将该数据予以储存，同时将该数据无线传输到服务器2。
本实用新型监测装置中监测终端3的结构，如图2所示。包括微控制器4，微控制器4分别与信号调理电路5、A/D采样电路9、液晶显示器10、键盘11、静态随机存储器12、闪存单元13、GPRS通信单元14、GPS同步单元15、环境参数采集单元16、硬件看门狗17和断电复位电路19相连接；信号调理电路5和A/D采样电路9分别与程控放大电路8相连接，程控放大电路8与信号选择电路7相连接，信号选择电路7分别与泄漏电流信号采集电路6和工频信号发生电路18相连接。
微控制器4由处理器4-2以及与处理器4-2分别连接的消抖逻辑模块4-1、采样逻辑模块4-3和测频逻辑模块4-4组成。
微控制器4分别与液晶显示器10、静态随机存储器12、闪存单元13、GPRS通信单元14、GPS同步单元15、环境参数采集单元16、硬件看门狗17和断电复位电路19相连接；消抖逻辑模块4-1与键盘11相连接；采样逻辑模块4-3与A/D采样电路9相连接；测频逻辑模块4-4与信号调理电路5相连接。
微控制器4采用FPGA器件EP1C6Q240C8N，处理器4-2是微控制器4内嵌的软核Nios II，用于获取温湿度信息，实现对A/D转换芯片ADS8505的实时采样控制和信号频率的测量，并完成数据的缓冲、处理和传输。
泄漏电流信号采集电路6包括：一个基于零磁通技术的BCT-2型电磁式有源穿芯结构小电流传感器，一个继电器通道切换电路，泄漏电流信号通过传感器转换为绝对值幅值不高于10V的电压信号为A/D采样电路9提供输入。
断电复位电路19采用CD6040BE定时器芯片，每隔22小时对FPGA进行断电复位1次。
硬件看门狗17采用CAT1832芯片，微控制器4在500ms内不间断地向硬件看门狗17输出低电平宽度超过20ns的脉冲信号，否则一旦间隔超过500ms，硬件看门狗17反馈给FPGA一个复位脉冲信号。
(1)微控制器4
微控制器4采用Nios II系列嵌入式处理器EP1C6Q240C8N。将处理器、外设、存储器和I/O接口集成到一个单一的FPGA芯片中，降低了监测装置的成本、复杂性和功耗。监测装置涉及到的数字逻辑都在FPGA内部实现，并采用的高性能微处理器(MCU)对装置流程进行控制。微控制器4能完成手动自检和实时采集，手动自检和实时采集的启动采用中断模式触发。微控制器4实时采集和处理数据的流程图，如图3所示，工作时，微控制器4通过其内嵌的Nios II软核处理器42获取温湿度信息，实现对A/D采样电路9的实时采样控制和信号频率的测量，并完成数据的缓冲、处理和传输等功能，“使能”采集的控制逻辑模块。GPS同步单元15的同步沿(精度可达2ns)触发采样，自动完成500点数据采集。采集好的数据存放在FPGA中的RAM中，控制逻辑会以高电平(high level)指示数据准备好(ready)，MCU可依次读回RAM中的数据。采集的500点数据经UARTb传送给GPRS通信单元14，然后通过无线网络传送到数据中心。微处理器接受到上位机发送到GPRS上的采集命令后，若为定时采集命令则需读GPS的时间，当既定时间后的1PPS到来时使能A/D采样控制模块，若为实时采集命令则需等待在当前GPS时间基础上延时2s后的1PPS。
由FPGA构成的微控制器4内部包含Nios II处理器软核以及经HDL语言编写的测频逻辑模块4-4和采样逻辑模块4-3。测频逻辑模块4-4用于对方波化后的电流传感器信号进行频率测量，其中clk为FPGA的全局时钟，measure_en为测频使能端，在需要测频时令measure_en为高，通过计数器模块hmfreq对其频率进行计数，计数值将会输出给Nios II进行计算，然后转换成相应的频率。采样逻辑模块4-3在sample_enable置高后开始等待GPS的同步秒脉冲1PPS，作为对一个周期的工频信号开始采样的触发标志，采集模块随即根据微处理器给定的采样速率samplerate_divdata对电网信号进行500点采样，采样速率＝信号频率的计数值/500，每次采集过程对应工频信号的一个周期，每个采样值占据2个字节，采样逻辑模块4-3将500个采样值都存储在ad_data_ram的内部SRAM里，并在第500个点采样完毕后给微处理器发出一个采样完毕信号，同时依次输出存储在内部SRAM中的500个点的采样值。
(2)泄漏电流信号采集电路6
泄漏电流信号采集电路6采用基于有源零磁通技术的BCT-2型电磁式穿芯小电流传感器，用于泄漏电流信号的采集。变电站高压电气设备绝缘在线监测装置中，对于监测容性设备，电流传感器起着关键作用，其性能直接关系到容性设备介质损耗测量的精度和可靠性，为了保证电气设备泄漏电流信号的取样安全，传感器一般选用穿芯结构。电气设备的泄漏电流都处于mA级，传统的无源传感器无法保证相位变换误差的精度和稳定性，难以满足电容型设备介损测量的要求，而采用有源零磁通技术是提高小电流检测精度的最好途径。BCT-2型电磁式穿芯小电流传感器采用起始导磁率高，损耗小的坡莫合金做铁芯，并采用了独特的深度负反馈技术，能够对铁芯全自动补偿，使铁芯工作在理想的零磁通状态。穿芯结构的设计更能保证设备的安全(孔径30毫米)，长期使用表明，该传感器能够准确检测100μA～700mA的工频电流。相位变换误差不大于0.01°，不需要任何校正及修改，所有设备一样，互换性极强，且具有极好温度特性和电磁场干扰能力，完全满足复杂的电站现场干扰下的设备取样的精确度。
(3)GPS同步单元15
GPS同步单元15，选用摩托罗拉(Motorola)M12+Timing授时模块，该授时模块具有12通道，可同时跟踪12颗卫星，能产生高达纳秒级的同步授时。测量工频信号的相位差必须对异地采集设备中各电流传感器检测到的工频信号进行较为精准地同步采集，因而对采集设备的同步触发信号要求较高。采用GPS卫星基于GMT(Greenwich Mean Time)格林尼治标准时间的全球同步授时信号以及GPS授时模块具有的自同步秒脉冲，可以产生精度较高的同步沿，同步误差精度可达2ns，因此可采用GPS进行触发，完成数据采集，确保了采样时间的同步性，保证了测量的有效性和可靠性，为微处理器提供基准时间和同步秒脉冲1PPS。
(4)GPRS通信单元14
GPRS通信单元14采用H7118GPRS DTU模块，该模块支持双频GSM/GPRS，符合ETSI GSMPhase 2+标准，数据终端永远在线，支持A5/1&A5/5加密算法、透明数据传输与协议转换，支持虚拟数据专用网、短消息数据备用通道(选项)，支持动态数据中心域名和IP地址，支持RS-232/422/485或以太网接口，可通过Xmodem协议进行软件升级，具备自诊断、告警输出以及抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求，该模块采用先进的电源技术，供电电源适应范围宽，提高设备的稳定性，选配防潮外壳，适合室外应用。可直接与监测终端3相连接，实现GPRS拨号上网功能，且其性能稳定，能满足本监测装置的需要。
(5)A/D采样电路9
A/D采样电路9选用TI公司的ADS8505芯片，该芯片是高性能的SAR型A/D转换器。其内部采用CMOS工艺的电容矩阵方式，功耗较低，体积较小。A/D转换器内部通常设置有采样保持器，该采样保持器可以维持采样电压直到转换结束，且其转换速率很快。ADS8505芯片具有16位分辨率，采样速率可以达到250KHz，并行16位数据输出，适合8位和16位数据总线，采用单5V电源供电，标准输入信号范围可以达到正负10V，整体功耗仅为70mW。
本监测装置需要对A/D转换器进行控制，完成同步高速整数倍信号的采样和对工频信号频率的测量。传统方法多采用CPU或单片机完成对A/D转换器的采样控制，其优点是编程简单，控制灵活，但缺点是控制周期长，速度慢。例如MCS-51系列单片机最高时钟频率仅为12MHz，当A/D转换器本身的采样速度比较快时，CPU或单片机的慢速工作时序极大地限制了A/D转换器的高速性能。而FPGA的时钟频率可达100MHz以上，可以灵活控制A/D转换器进行高速采样，并把采样数据实时存入FPGA内部的高速RAM中。
(6)滤波电路
信号调理电路5中包含的滤波电路是低通滤波电路，信号采集电路采集到的信号经低通滤波处理，滤除其谐波成分，才能输入到测频逻辑前端。
(7)测频逻辑模块4-4和采样逻辑模块4-3
通过测频逻辑模块4-4和采样逻辑模块4-3，实现对工频电压频率的测量和A/D转换芯片ADS8505的实时采样控制，完成数据的缓冲、处理、传输等功能。测频逻辑模块4-4对泄漏电流信号检测的等效原理图，如图4所示，freq_in是电流传感器输出的正弦电压信号经外部模拟电路整形后的方波输入，其频率等于电网信号频率，clk为FPGA的全局时钟，measure_en为测频使能端，在需要测频(包括对装置自检信号的测频以及正常工作时对电流传感器输出信号的测频)时令measure_en为高，通过计数器模块hmfreq对其频率进行计数，计数值measure_value[31..0]将会输出给微处理器Nios II进行计算继而转换成相应的频率。例如：若FPGA使用的是20M的晶振，则其全局时钟clk周期为1/20μs，而freq_in输入的是标准50Hz频率(周期为1/50s)的工频信号，则32位寄存器measure_value[31..0]的计数输出为1/50s÷1/20μs＝400000，反之，通过measure_value的值当然也可同理换算出freq_in的频率，从而实现了测频。在A/D采样控制模块中，软核微处理器Nios II接受到上位机发送到GPRS上的采集命令后，若为定时采集命令则需读GPS的时间，当读到既定的时间后Nios II使能采集模块(sample_enable置高)，若为实时采集命令则无需等待GPS的既定时间便立即置高sample_enable。采集模块ad_data_ram在sample_enable置高后开始等待GPS的同步秒脉冲1PPS，作为对一个周期的工频信号开始采样的触发标志，采集模块随即根据微处理器给定的采样速率samplerate_divdata[12..0]对电网信号进行500点采样，采样速率＝信号频率的计数值/500，即measure_value/500，其代表的是一个工频周期内各相邻采样点的采样间隔。一个PPS对应一次采样过程，每次采集过程对应工频信号的一个周期，每个采样值占据2个字节，采样控制模块将500个采样值都存储在ad_data_ram的内部RAM里，并在第500个点采样完毕后给微处理器发出一个采样完毕信号finished，同时依次从ram_datatest[15..0]输出存储在内部RAM中的500个点的采样值。
(8)环境参数采集单元16
环境参数采集单元选用瑞士Sensirion公司SHTxx系列产品SHT11温湿度传感器，它是基于CMOSensTM技术的新型温湿度传感器。在采用相对比较法对处于同一母线下的相同设备进行相对测量法的同时，利用此传感器对环境进行相应的监测，并采用趋势分析法分析设备的介损值随环境温湿度的变化趋势，能减小环境温湿度对介损在线检测的影响。
本实用新型监测装置的工作流程：
远程监控中心1发出采集指令，并将该采集指令输入服务器2，服务器2将接收到的采集指令通过Internet网络和GPRS通信单元14送达各个监测终端3；各监测终端3接到采集指令后，获取GPS同步单元15的时钟信号作为统一时钟，同时采集被监测设备的泄漏电流信号，并将采集的数据存储。当各监测终端一个工频周期的数据采集完毕后，将采集数据以及其它相关信息打包通过GPRS无线网和Internet网络，往服务器2回送；服务器2收到数据后通知客户端进行分析、计算、诊断、故障预警并将数据存入数据库作历史分析之用。
本装置在信号测量方面使用相对比较法进行故障判断，以此消除因使用电压互感器(PT)而造成的测量误差。相对比较法不须经电压互感器从母线引出电压信号作为参考信号，而是选择一组性能较好的电容性设备做参考标准(一般选新安装的设备)，设经泄漏电流信号采集电路6分别从参考设备及被测试设备末屏提取的电流信号分别为l1和l2，电流信号l1和l2随时间t的变化关系曲线l1(t)和l2(t)的曲线图，如图5a、5b所示。通过两曲线的相位差计算被测设备与参考设备之间的相对介损值。
监测终端3主要完成末屏电流数据的采样逻辑控制、数据初步处理、电网频率测量、通信控制和液晶显示控制等任务。监测终端3经电流传感器获得末屏电流信号，该信号送入程控放大电路8，程控放大电路8采用PGA204，对接收到的末屏电流信号进行程控放大，放大后的末屏电流信号送入滤波电路，滤波电路采用UAF42U，滤波电路对接收到的信号进行带通滤波后，输送至测频逻辑模块4-4，测频逻辑模块4-4计算出接收到信号的频率；监测终端3与监控主机建立了完善的通信机制，自适应Internet/RS485通信模式，实现多个监测终端3与上位机的稳定通信；同时，监测终端3也能控制液晶显示器10为用户提供友好交互界面，并实现手动自检、实时采样等操作。
在本实用新型装置采用可编程逻辑技术，以FPGA为主要的硬件载体，完成前端的工频频率检测和高速同步整数倍采样，以微处理器4作为装置的控制核心，对装置的工作过程进行控制，并完成通讯功能。在硬件架构的基础上，拟定了采样率能够自动跟踪工频频率的采集方案。
泄漏电流信号采集电路6和工频信号发生电路18获得的电气设备状态模拟量，经程控放大电路8放大后，分为两路：一路送入测频逻辑模块4-4完成信号的测频；另一路由A/D采样电路9转换为数字量，送入微控制器4中，经过Nios II数据处理器4-2处理，由通讯模块以Internet/RS485传输方式传输到主控室内的计算机工作站上。监测终端3在自检功能被启动时，信号选择模块切换至工频信号发生器，处理器4-2对此信号进行测频及采样，以完成上电自检。各监测终端3之间通过Motorola M12+GPS实现精确同步。
本实用新型监测装置，在线实时监测电容型设备的介质损耗角，监测终端完成数据采集并传输给远端控制中心，由控制中心的专家软件基于相对比较法对相对介损进行计算并进行故障判断，以此消除了因使用电压互感器而造成的测量误差。对高压设备的绝缘状态作出故障诊断。
Claims (3)
1.电容型设备介质损耗角在线监测装置，其特征在于，该监测装置包括依次相连接的远程监控中心(1)、服务器(2)和多个监测终端(3)，其中，
远程监控中心(1)，用于发出采集指令，将该采集指令输入服务器(2)，用于接收服务器(2)返回的数据，对该返回的数据进行分析和计算，根据数据分析和计算的结果，对电容型设备的运行状态进行诊断和故障预警，将接收到的服务器(2)返回的数据存入数据库；
服务器(2)，用于接收远程监控中心(1)发出的采集指令，并将该采集指令发送给监测终端(3)，用于接收监测终端(3)发送的数据，并将该数据传输给远程监控中心(1)；
监测终端(3)，用于接收服务器(2)传来的采集指令，根据该采集指令对电容型设备的运行状态进行监测，采集设备运行过程中泄漏电流信号和其它相关信息，将采集的电流信号和其它相关信息转变为数据，将该数据予以储存，同时将该数据无线传输到服务器(2)。
2.按照权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述的监测终端(3)的结构：包括微控制器(4)，微控制器(4)分别与信号调理电路(5)、A/D采样电路(9)、液晶显示器(10)、键盘(11)、静态随机存储器(12)、闪存单元(13)、GPRS通信单元(14)、GPS同步单元(15)、环境参数采集单元(16)、硬件看门狗(17)和断电复位电路(19)相连接，所述的信号调理电路(5)和A/D采样电路(9)分别与程控放大电路(8)相连接，程控放大电路(8)与信号选择电路(7)相连接，信号选择电路(7)分别与泄漏电流信号采集电路(6)和工频信号发生电路(18)相连接，所述的微控制器(4)采用FPGA器件EP1C6Q240C8N。
3.按照权利要求2所述的监测装置，其特征在于，所述的微控制器(4)由处理器(4-2)以及与处理器(4-2)分别连接的消抖逻辑模块(4-1)、采样逻辑模块(4-3)和测频逻辑模块(4-4)组成，所述的处理器(4-2)分别与液晶显示器(10)、静态随机存储器(12)、闪存单元(13)、GPRS通信单元(14)、GPS同步单元(15)、环境参数采集单元(16)、硬件看门狗(17)和断电复位电路(19)相连接，所述的消抖逻辑模块(4-1)与键盘(11)相连接，所述的采样逻辑模块(4-3)与A/D采样电路(9)相连接，所述的测频逻辑模块(4-4)与信号调理电路(5)相连接。
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