CN207458308U - 智能杂散电流监测远程数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能杂散电流监测远程数据采集系统，其包括上位机控制模块（1）、下位机控制模块（2）和杂散电流监测点（3），所述下位机控制模块（2）与杂散电流监测点（3）连接，上位机控制模块（1）和下位机控制模块（2）通过无线通信连接，实现杂散电流数据的传输。本实用新型的数据采集系统具有通信距离远、组网及扩展方便，成本低、数据传输准确率高，实时性好，可实现全网杂散电流的数据保存、查看、检索、报表、曲线、分析、预测等功能，可广泛运用在城市轨道杂散电流智能化监控领域。

Description

智能杂散电流监测远程数据采集系统

技术领域

本实用新型属于杂散电流监测技术领域，具体地，涉及一种远程数据采集系统，尤其是一种城市轨道智能杂散电流监测远程数据采集系统。

背景技术

城市轨道交通的迅速发展，给人民交通出行带来方便的同时存在一些亟待解决的问题，如杂散电流的防护，在城市轨道交通供电系统中，一般采用直流牵引供电方式，以轨道作为回流通路，由于轨道对地非理想绝缘，容易产生杂散电流，杂散电流不仅会引起轨道交通系统内外设备、基建及埋地管线发生腐蚀，造成严重后果，甚至危及人身安全、烧毁排流设备、干扰通讯等；而且杂散电流具有隐秘性强、难发现等特点，一旦发现则已经造成重大损失，且修复困难。

目前国内广泛采用的杂散电流监测系统主要有分散式杂散电流监测系统和集中式杂散电流监测系统。

但分散式杂散电流监测系统需要在轨道交通沿线必须敷设大量的电缆，极大增加了荷载(对高架区段)，导致工程造价高昂且有碍美观，尤其是模拟量传输距离太长，远远超过规程规定的要求，数据采集精确度低，给杂散电流防护系统的日常维护带来不便，此外分散式杂散电流监测系统大多采用便携式综合测试仪在各监测点进行人工测量，已满足不了轨道交通系统的智能化需求。

而集中式杂散电流监测系统虽然智能化程度较高，所测数据精确度也较高，但扩展性差，监测范围受通信距离的限制最远只能达到20公里，在地铁线延伸时，无法进行系统的扩展，远滞后于城市轨道交通的发展速度，另外通信网络为专用网络，造价昂贵，监测与排流相互独立，自动化程序低。

杂散电流数据的采集同样也存在一些亟待解决的问题，传统的远程数据传输基本采用基于有线介质的远程传输方式，有线传输技术包括架设专用的光纤电缆、使用已有的公用电话网络、铺设专门线路和租用电信传输专线等方式，其中基于专线和电话线的方式在初期得到了广泛的应用，其在短时间内在线路架设周期、时间和维护费用上具有一定优势，但随着现场的环境日益复杂，传输系统规模的不断扩大，待传输的目标形式日趋多样化，对用户端接口质量和驱动器能力的要求也不断增高，这些问题都限制了有线传输的应用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种通信距离长、成本低、自动化程度高、数据采集精确、扩展方便的智能杂散电流监测远程数据采集系统。

本实用新型的技术方案是：一种智能杂散电流监测远程数据采集系统，包括上位机控制模块、下位机控制模块和杂散电流监测点，所述下位机控制模块与杂散电流监测点连接，上位机控制模块和下位机控制模块通过无线通信连接，实现杂散电流数据的传输。

本实用新型进一步的技术方案是：上位机控制模块包括上位机主控制器、上位机通信模块、人机交互模块及上位机电源模块，上位机主控制器与人机交互模块连接，上位机通信模块与上位机主控制器相连，上位机电源模块为上位机主控制器、上位机通信模块和人机交互模块提供工作电压；所述下位机控制模块包括下位机主控制器、下位机通信模块、传感器模块及下位机电源模块，下位机主控制器与下位机通信模块连接，下位机通信模块与传感器连接，下位机电源模块为下位机主控制器、下位机通信模块和传感器模块提供工作电压；所述杂散电流监测点同时与下位机通信模块和传感器模块连接；上位机通信模块与下位机通信模块进行无线通信连接。

本实用新型更进一步的技术方案是：下位机通信模块包括下位机GPRS模块和CAN通信模块，下位机GPRS模块与上位机通信模块进行无线通信，CAN通信模块采用串行数据传输方式对杂散电流监测点进行控制。

本实用新型再进一步的技术方案是：所述上位机通信模块包括以太网控制器，以太网控制器按以太网通讯协议与下位机GPRS模块进行数据通信。

本实用新型同时可选的技术方案是：所述上位机通信模块包括上位机GPRS模块，上位机GPRS模块通过SMS方式与下位机GPRS模块进行数据通信。

本实用新型还进一步的技术方案是：人机交互模块包括输入终端和输出终端，输入终端用于输入相关执行指令来控制整个远程数据采集系统，输出终端用于显示远程采集并分析过的数据。

本实用新型进一步的技术方案是：下位机主控制器的控制芯片为单片机。

本实用新型进一步的技术方案是：上位机主控制器的控制芯片为ARM处理器,具体地为基于ARM9架构的SOC芯片S3C2440。

本实用新型进一步的技术方案是：所述上位机电源模块具有电流短路保护、过流保护及过压保护功能。

本实用新型进一步的技术方案是：所述下位机电源模块具有电流短路保护、过流保护及过压保护功能。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

1.通信距离远：通过GPRS网络或SMS短信进行数据传输，理论上在全球范围内均可以进行实时数据通信。

2.组网及扩展方便，成本低：下位机及下属的杂散电流监测点作为独立的底层监测单元，可方便地加入整个远程数据采集系统，而不需要增加额外的通信线路及重新规划整个数据采集系统的组织关系，系统扩展成本低。

3.数据传输准确率高，实时性好：GPRS网络依靠分布广泛的中国移动基站及其可靠的通信质量，能很好地保证整个远程数据采集网络的数据传输的准确率与实时性。

4.通过上位机强大的数据处理能力与丰富的图形化显示界面，可实现全网杂散电流的数据保存、查看、检索、报表、曲线、分析、预测等功能，运用在城市轨道杂散电流智能化监控领域中，弥补现有系统工作的不足。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为所述智能杂散电流监测远程数据采集系统设计框图。

具体实施方式

实施例

如图1所示：一种智能杂散电流监测远程数据采集系统，其包括上位机控制模块1、下位机控制模块2和杂散电流监测点3，下位机控制模块2与杂散电流监测点3连接，上位机控制模块1和下位机控制模块2通过无线通信连接来实现杂散电流数据的传输。

上位机控制模块1作为整个数据采集系统的核心控制器，其包括上位机主控制器12、上位机通信模块14、人机交互模块11及上位机电源模块13，上位机主控制器12与人机交互模块11连接，上位机通信模块14与上位机主控制器12相连，上位机电源模块13为上位机主控制器12、上位机通信模块14和人机交互模块11提供适当的工作电压。

下位机控制模块2包括下位机主控制器22、下位机通信模块21、传感器模块23及下位机电源模块24，下位机主控制器22与下位机通信模块21连接，下位机通信模块21与传感器23连接，下位机电源模块24为下位机主控制器22、下位机通信模块21和传感器模块23提供适当的工作电压；杂散电流监测点3同时与下位机通信模块21和传感器模块23连接；上位机通信模块14与下位机通信模块21进行无线通信连接。

传感器模块23与杂散电流监测点3相连将杂散电流监测点的测量电信号转换成实际杂散电流值并反馈给下位机主控制器22。

下位机通信模块21包括下位机GPRS模块211和CAN通信模块212，下位机GPRS模块211与上位机通信模块14进行无线通信，CAN通信模块212采用CAN总线结构，使用串行数据传输方式实现对杂散电流监测点3的数据的收发。

上位机通信模块14包括以太网控制器142，以太网控制器142作为网络数据接口，按以太网通讯协议与下位机GPRS模块211进行数据通信，实现杂散电流信息的无线传输。

可选地，上位机通信模块14包括上位机GPRS模块141，上位机GPRS模块141是远程数据无线传输模块，通过短消息(SMS)方式与下位机GPRS模块211进行无线数据通信。

人机交互模块11包括输入终端和输出终端，通过输入终端向上位机发相关执行指令，控制整个远程数据采集系统；通过输出终端显示远程采集并分析过的数据，输出终端不局限于显示屏、打印机等显示设备。

下位机主控制器22的控制芯片为单片机，该控制芯片用于进行包括杂散电流数据采集、非易失性存储、CAN通信模块在内的硬件设计。

上位机主控制器12的控制芯片为基于ARM9架构的SOC芯片S3C2440，其用于进行包括上位机主控制器中电池管理、网卡模块、GPRS模块、人机交互模块等所有模块的硬件设计。

上位机电源模块13和/或下位机电源模块24同时提供电流短路保护、过流保护及过压保护等功能。

上位机控制模块1作为主机，下位机控制模块2作为从机，上位机控制模块1执行命令给下位机控制模块2，下位机控制模块2按照相应的时序信号直接控制相应的杂散电流监测点3，上位机控制模块1与下位机控制模块2按照独有的TCP/IP通讯协议实现两机的通信。

上位机控制模块1作为整个系统的核心，承担着数据汇总、统计分析、图表化显示、预测等功能，下位机控制模块2和与之相连的杂散电流监测点3组成一个个独立的底层监控单元，可分布于轨道交通系统的各区域段中。

本实施例中可根据需要设置多个上位机控制模块1，分布于各级指挥监控中心及运维管理中心，各上位机控制模块1根据各级权限要求及实际需求，可采集不同下位机控制模块2的数据。

下位机控制模块2作为底层监控单元的枢纽，分布于各轨道区域段中，与之相连的杂散电流监测点3设置于各区域段的重要设备或不便于检测的通行路轨处，通过有线的方式与传感器模块23及CAN通讯模块212相连。当需要扩展监测网络时，只需要增加下位机控制模块2及杂散电流监测点3，并设置下位机控制模块2的通信地址，整个监测网络中下位机控制模块2的数量由通信地址池的大小决定。

本实用新型采用SMS与GPRS的远程无线传输技术，相对于现有技术的有线传输来说成本更低、可靠性高，下表1为有线和无线数据传输方式的比较。

表1

传输技术	施工难度	施工周期	价格	维护成本	可靠性
						DDN	比较难	长	极高	高	较高
ISDN	比较难	长	高	高	较高
						PSTN	比较难	长	一般	高	一般
SMS	易	短	低	低	一般
						GPRS	易	短	低	低	较高

本实用新型不局限于上述的具体结构或连接方式，只要是具有与本实用新型基本相同结构或连接方式的数据采集系统就落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：包括上位机控制模块(1)、下位机控制模块(2)和杂散电流监测点(3)，所述下位机控制模块(2)与杂散电流监测点(3)连接，上位机控制模块(1)和下位机控制模块(2)通过无线通信连接，实现杂散电流数据的传输；

上位机控制模块(1)包括上位机主控制器(12)、上位机通信模块(14)、人机交互模块(11)及上位机电源模块(13)，上位机主控制器(12)与人机交互模块(11)连接，上位机通信模块(14)与上位机主控制器(12)相连，上位机电源模块(13)为上位机主控制器(12)、上位机通信模块(14)和人机交互模块(11)提供工作电压；所述下位机控制模块(2)包括下位机主控制器(22)、下位机通信模块(21)、传感器模块(23)及下位机电源模块(24)，下位机主控制器(22)与下位机通信模块(21)连接，下位机通信模块(21)与传感器模块(23)连接，下位机电源模块(24)为下位机主控制器(22)、下位机通信模块(21)和传感器模块(23)提供工作电压；所述杂散电流监测点(3)同时与下位机通信模块(21)和传感器模块(23)连接；上位机通信模块(14)与下位机通信模块(21)进行无线通信连接；

下位机通信模块(21)包括下位机GPRS模块(211)和CAN通信模块(212)，下位机GPRS模块(211)与上位机通信模块(14)进行无线通信，CAN通信模块(212)采用串行数据传输方式对杂散电流监测点(3)进行控制；

上位机通信模块(14)包括以太网控制器(142)，以太网控制器(142)按以太网通讯协议与下位机GPRS模块(211)进行数据通信；

所述上位机通信模块(14)包括上位机GPRS模块(141)，上位机GPRS模块(141)通过SMS方式与下位机GPRS模块(211)进行数据通信。

2.根据权利要求1所述的智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：人机交互模块(11)包括输入终端和输出终端，输入终端用于输入相关执行指令来控制整个远程数据采集系统，输出终端用于显示远程采集并分析过的数据。

3.根据权利要求1所述的智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：下位机主控制器(22)的控制芯片为单片机。

4.根据权利要求1所述的智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：上位机主控制器(12)的控制芯片为ARM处理器。

5.根据权利要求1所述的智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：所述上位机电源模块(13)具有电流短路保护、过流保护及过压保护功能。

6.根据权利要求1所述的智能杂散电流监测远程数据采集系统，其特征是：所述下位机电源模块(24)具有电流短路保护、过流保护及过压保护功能。