專利名稱：電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，屬于電力大件運輸監(jiān)控技術領域。
背景技術：
針對電力設備大件運輸，國家發(fā)改委于2007年7月發(fā)布DL/T 1071-2007《電力大件運輸規(guī)范》，并于當年12月I日開始實施，該規(guī)范從運輸項目組織機構、運輸作業(yè)流程、前期準備、組織實施和項目總結等方面對電力大件運輸做了流程性的規(guī)定；大型電力設備是組成智能電網(wǎng)的基本構件，具有超長、超寬、超重的特點，并且自身價值高、生產(chǎn)周期長，一旦運輸環(huán)節(jié)發(fā)生安全、質量事故，將造成嚴重的直接損失和無法估計的間接損失；智能電網(wǎng)的基礎建設正是由一個個電力設備采購，運輸，安裝，運行的具體過程來實現(xiàn)的，電力設備的運輸是對極限運輸條件的考驗，運輸沖擊不僅會導致變壓器損壞，而且更為嚴重的是將極大地危及運輸安全，為此，要對運輸過程中的沖擊，振動，加速度實時監(jiān)控以確保運輸安全，未涉及利用技術手段對電力設備運輸質量進行管控的描述，在電力大件運輸?shù)膶嶋H操作中，也未見關于電力設備運輸質量在線管控信息化系統(tǒng)的研究和應用。目前國內使用較為普遍的一些運輸監(jiān)控設備都是機械式的設備，主要有機械式的沖撞記錄儀，它的內部結構相當于一臺照相機，它的工作原理是將記錄紙帶放入上紙袋卷筒，紙帶的始端插入下紙袋卷筒，將3只記錄筆固定在紙袋上的金屬橫梁上，它們分別用來記錄x、y、z三軸上的沖擊力，紙帶上有格，讀出的格數(shù)就可以反映受撞的程度，兩側有時間，用來記錄受到撞擊的時間，還有一種就是表計型的記錄儀，它不能記錄時間，只能通過表計來顯示最大的沖擊程度，顯然，這些設備都存在一些缺陷
一、因運輸方式的不同，有時可能因震動幅度太大，時間太長等原因導致記錄紙用完，不能完全記錄設備的運輸狀態(tài)，導致數(shù)據(jù)丟失，測量的范圍較窄；
二、結構復雜，不易攜帶，不利于設備的長途運輸；
三、記錄紙在運輸過程中可能因受潮出現(xiàn)卡紙現(xiàn)象，造成數(shù)據(jù)丟失。目前國外己投入運輸行業(yè)的設備有瑞士的g-109加速度記錄儀，它可以通過用戶設定的時間間隔來測量X，1，z三軸加速度的絕對最大值，此外，它還可計算運輸設備加速度的平均值、最大值、最小值和三軸加速度的矢量和，這種加速度記錄儀主要用于運輸過程中的沖撞、沖擊和振動的檢測記錄，當運輸?shù)侥康牡睾笤偻ㄟ^計算機進行運輸路況仿真，然而，這些設備也存在一些缺陷
一、因運輸過程中，運輸時間太長導致存儲空間不足，無法完全記錄設備的運輸狀態(tài)，導致數(shù)據(jù)丟失；
二、在長途運輸設備出現(xiàn)損壞，掉電，數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象無法預知，到目的地打開發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或不完整；
三、外部防護等級較低，塵土，霧氣，雨水等因素影響導致設備無法正常工作，記錄有誤或設備損壞。

發(fā)明內容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術存在的不足，所要解決的技術問題是提供一種可長期精確無線監(jiān)控電力大件在途沖擊振動的裝置。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在電力大件運輸車輛駕駛室的集中控制器、安裝在電力大件頂端的路由器和安裝在電力大件前端或者后端的沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置，上述集中控制器、路由器和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置之間均可以通過無線網(wǎng)絡通訊，集中控制器存儲路由器和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置發(fā)送的信息；
上述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置包括有采集電力大件在途沖擊振動的高精度沖擊振動傳感器和與高精度沖擊振動傳感器相連的用于處理和無線發(fā)送沖擊振動信息的數(shù)據(jù)處理及射頻模塊，所述數(shù)據(jù)處理及射頻模塊通過無線網(wǎng)絡與集中控制器和路由器相連。所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置還包括有信號調理放大電路、雙總線異步通信電路、防掉電時鐘電路、程序異常監(jiān)控電路、Flash存儲電路和電源模塊，上述高精度沖擊振動傳感器和數(shù)據(jù)處理及射頻模塊之間依次串接有信號調理放大電路和雙總線異步通信電路，上述防掉電時鐘電路、程序異常監(jiān)控電路和Flash存儲電路分別與數(shù)據(jù)處理及射頻模塊相連，電源模塊為整個沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置供電。所述無線網(wǎng)絡為ZigBee無線網(wǎng)絡。所述數(shù)據(jù)處理及射頻模塊采用CC2530芯片，數(shù)據(jù)處理及射頻模塊采用ZigBee2007/Pro協(xié)議進行通信。所述電源模塊采用高性能鋰電池。所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置封裝在一外殼中，外殼防護等級IP65,外殼上設置有便于安裝的單面磁。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果是
一、本發(fā)明采用高精度沖擊振動傳感器全程監(jiān)控電力大件在途運輸沖擊振動過程，并且通過ZigBee無線網(wǎng)絡實時將采集的信息發(fā)送至集中控制器存儲，能夠實現(xiàn)長期高精度的無線監(jiān)控，為電力大件的在途沖擊振動監(jiān)控提供了條件，滿足電力大件的運輸監(jiān)控需求；
二、本發(fā)明能夠第一時間發(fā)送故障和報警信息，提醒駕駛人員，既能夠準確掌握在途運輸質量過程，又方便駕駛人員的操作，避免了故障的擴大；
三、本發(fā)明裝置外部結構簡潔，防護等級高，安裝使用便捷，無需打開運輸設備，也不會對運輸設備造成損傷，成本較低。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步詳細的說明
圖I是本發(fā)明的安裝結構示意 圖2是本發(fā)明的電路結構示意 圖中1為電力大件運輸車輛、2為電力大件、3為集中控制器、4為路由器、5為沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置、6為高精度沖擊振動傳感器、7為數(shù)據(jù)處理及射頻模塊、8為信號調理放大電路、9為雙總線異步通信電路、10為防掉電時鐘電路、11為程序異常監(jiān)控電路、12為Flash存儲電路、13為電源模塊。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在電力大件運輸車輛I駕駛室的集中控制器3、安裝在電力大件2頂端的路由器4和安裝在電力大件2前端或者后端的沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5，上述集中控制器3、路由器4和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5之間均可以通過無線網(wǎng)絡通訊。上述集中控制器3發(fā)送命令給路由器4和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5，存儲路由器4和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5發(fā)送的信息；路由器4主要起輔助信息傳輸?shù)淖饔茫娏Υ蠹?的長度一般都比較長，采用路由器4可以增加信號傳輸?shù)木嚯x，也可以對用于故障信息的判斷，當路由器4 一段時間接收不到?jīng)_擊振動無線實時監(jiān)控裝置5發(fā)送的信息時，向集中控制器3發(fā)送故障信息，沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5實時采集電力大件2在途沖擊振動信息，并將采集的沖擊振動信息發(fā)送至路由器4和集中控制器3，根據(jù)不同電力大件2運輸?shù)男枰?，沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5可以安裝有多個，分布在電力大件2不同的位置。如圖2所示，上述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5包括有采集電力大件2在途沖擊振動的高精度沖擊振動傳感器6和與高精度沖擊振動傳感器6相連的用于處理和無線發(fā)送沖擊振動信息的數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7，數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7通過無線網(wǎng)絡與集中控制器3和路由器4相連，高精度沖擊振動傳感器6全程監(jiān)控電力大件在途運輸沖擊振動過程，并且依靠數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7通過無線網(wǎng)絡實時將采集的信息發(fā)送至路由器4和集中控制器3。所述電力大件2在運輸過程中不可避免地會受到運輸沖擊，運輸沖擊有可能造成電力大件2內部鐵心、線圈、圍屏、墊塊等發(fā)生嚴重移位或者變形，從而導致電力大件2損壞；常規(guī)電力大件2以±3g沖擊加速度作為沖擊控制的直觀技術指標，同時也成為電力大件2結構強度設計的要求，本發(fā)明充分考慮了電力大件2運輸?shù)膶嶋H要求采用高精度沖擊振動傳感器6，高精度沖擊振動傳感器6量程為±5g，精度可達到0. lg，完全可以滿足測量要求。所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5還包括有信號調理放大電路8、雙總線異步通信電路9、防掉電時鐘電路10、程序異常監(jiān)控電路IUFlash存儲電路12和電源模塊13，上述高精度沖擊振動傳感器6和數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7之間依次串接有信號調理放大電路8和雙總線異步通信電路9，上述防掉電時鐘電路10、程序異常監(jiān)控電路11和Flash存儲電路12分別與數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7相連。所述無線網(wǎng)絡為ZigBee無線網(wǎng)絡，所述數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7采用CC2530芯片，數(shù)據(jù)處理及射頻模塊7采用ZigBee2007/Pro協(xié)議進行通信，CC2530芯片為沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5的核心處理器，利用SMT工藝，工作在免費的2. 4G頻段，實現(xiàn)了智能組網(wǎng)短距離低功耗實時無線傳輸系統(tǒng)，供電可用電源適配器和電池兩種供電方案，供電方式靈活，電力大件對運輸條件苛刻，對數(shù)據(jù)監(jiān)測準確度性很高，本發(fā)明無線數(shù)據(jù)傳輸通過CRC校驗，雙總線異步串行通信采用求和校驗，保證數(shù)據(jù)的準確性，整個裝置通信距離可達100米，如需增加距離可通過添加路由器4擴展傳輸距離。上述信號調理放大電路8專為傳感器數(shù)據(jù)采集設計，將傳感器信號放大，從而可以直接與CC2530通過TTL電平通信，減少了硬件開支。上述防掉電時鐘電路10采用DS1302防掉電時鐘芯片，負責為數(shù)據(jù)加上時間標簽，從而解決了之前沖擊振動設備無法直觀觀測時間的缺陷，DS1302防掉電時鐘芯片可提供年、月、日、時、分、秒、周的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調整，時間數(shù)據(jù)輸出格式可通過AM/PM指示決定采用24小時或12小時，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功耗小于lmW，通信方式為I2C總線，上述CC2530內部并無I2C總線協(xié)議，為正確地采集時間參數(shù)，系統(tǒng)采用CC2530的I/O管腳模擬I2C信號的方法，模擬出符合1302時鐘數(shù)據(jù)手冊上的采集時序，達到操作時鐘的目的。為保證裝置程序運行的穩(wěn)定性，防止程序發(fā)生異常，且CC2530在上電時狀態(tài)并不確定，這造成CC2530不能正確工作，為解決這一問題，本發(fā)明添加了程序異常監(jiān)控電路11，它負責將CC2530初始化為某個確定的狀態(tài)，這個復位邏輯需要一個復位信號才能工作，復位信號的穩(wěn)定性和可靠性對CC2530的正常工作有重大影響，復位電路可以使用簡單的阻容復位，但阻容復位不能保證任何情況都產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復位信號，所以一般場合需要使用專門的復位芯片；由于CC2530對電源的紋波、瞬間響應性能、時鐘源的穩(wěn)定性和電源監(jiān)控的可靠性都要求較高，系統(tǒng)選用電源監(jiān)控芯SP706，使系統(tǒng)可靠復位，SP706是專為微處理器設計的電源監(jiān)控芯片，當電源電壓低于復位電壓閥值時，SP706將產(chǎn)生一個復位信號，并在電源電壓上升到高于復位閥值的200ms內保持有效，SP706的復位門檻電壓為2. 63V,即電源電壓低于2. 63V時產(chǎn)生復位信號。上述SP706的復位信號為低電平，管腳MR為手動復位輸入端，管腳RESET為復位輸出端，當手動復位管腳MR為低電平時，管腳RESET輸出為低，導致系統(tǒng)復位，WDO和WDI分別為看門狗輸出端和看門狗計數(shù)器清零端，WDI引腳的上升沿和下降沿都會將看門狗計數(shù)器清零，如果在1.6S內沒有對看門狗計數(shù)器進行清零，那么看門狗輸出端TOO會輸出一個低電平脈沖，由于WDO和MR引腳相連，因此，會使RST端輸出200ms的低電平，從而復位硬件系統(tǒng)。上述Flash存儲電路12使用串行Flash芯片，串行Flash芯片為低功耗Flash存儲器，相對于并行Flash它用更少的引腳傳送數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)的空間、功耗和成本，具有很高的性價比；另外，串行Flash芯片的讀寫操作十分簡易，這些優(yōu)勢使得串行Flash被廣泛應用于微型，低功耗的存儲系統(tǒng)，本發(fā)明中采用M25PE20型號的Flash芯片。傳統(tǒng)的車載系統(tǒng)一般采用車載蓄電池給設備供電，本發(fā)明中電源模塊13采用高性能鋰電池為沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5供電，使得沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5安裝靈活，可隨意安裝在電力大件2的任何部位。本發(fā)明擬定了橋接幀、橋接響應幀、數(shù)據(jù)幀、命令幀、命令響應幀和故障報告幀等一系列巾貞格式；當系統(tǒng)啟動時，集中控制器3組建ZigBee無線網(wǎng)絡，發(fā)送橋接巾貞給王控制器，報告組網(wǎng)成功，確定網(wǎng)絡地址，主控制器收到橋接幀后判斷網(wǎng)絡地址是否使用過，同時選擇可以加入網(wǎng)絡的子節(jié)點，然后發(fā)出橋接響應幀給集中控制器3，如果網(wǎng)絡地址未使用過，則在橋接響應幀中保留原有的網(wǎng)絡地址，如果網(wǎng)絡地址使用過，則分配新的網(wǎng)絡地址給集中控制器3 ;集中控制器3根據(jù)主控制器的命令有選擇地接收信號，當子節(jié)點加入網(wǎng)絡成功后，發(fā)送節(jié)點加入幀給主控制器，報告啟動信息，同時，各子節(jié)點通過數(shù)據(jù)幀向集中控制器3發(fā)送信息；本發(fā)明可以通過命令幀來修改參數(shù)，包括采集周期、上傳周期等，通過命令響應幀來報告命令執(zhí)行信息；當某一子節(jié)點出現(xiàn)數(shù)據(jù)格式異常或者電量不足等故障時，會發(fā)送故障幀，當某一子節(jié)點退出網(wǎng)絡時，會發(fā)送節(jié)點退出幀，本發(fā)明默認為全時段監(jiān)測，監(jiān)測每秒最大沖擊振動值，定時上報，達到預警值加快數(shù)據(jù)上傳速率，并發(fā)出警報，提醒駕駛人員，既實現(xiàn)了心跳數(shù)據(jù)傳輸功能，也達到了低功耗的目的；本發(fā)明數(shù)據(jù)可通過命令遠程修改，裝置可針對不同電力大件2運輸條件制定相應監(jiān)控參數(shù)，使裝置應用領域更為靈活。所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置5封裝在一外殼中，外殼防護等級IP65,外殼上設置有便于安裝的單面磁，通過單面磁可以方便的安裝在電力大件2上，無需打開運輸設備，也不會對運輸設備造成損傷。
權利要求
1.電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在電力大件運輸車輛(I)駕駛室的集中控制器(3)、安裝在電力大件(2)頂端的路由器(4)和安裝在電力大件(2)前端或者后端的沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)，上述集中控制器(3)、路由器(4)和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)之間均可以通過無線網(wǎng)絡通訊，集中控制器(3)存儲路由器(4)和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)發(fā)送的信息；上述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)包括有采集電力大件(2)在途沖擊振動的高精度沖擊振動傳感器(6)和與高精度沖擊振動傳感器(6)相連的用于處理和無線發(fā)送沖擊振動信息的數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)，所述數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)通過無線網(wǎng)絡與集中控制器(3)和路由器(4)相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)還包括有信號調理放大電路(8)、雙總線異步通信電路 (9 )、防掉電時鐘電路(10 )、程序異常監(jiān)控電路(11 )、Flash存儲電路(12 )和電源模塊(13)， 上述高精度沖擊振動傳感器(6)和數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)之間依次串接有信號調理放大電路(8)和雙總線異步通信電路(9)，上述防掉電時鐘電路(10)、程序異常監(jiān)控電路(11)和 Flash存儲電路(12)分別與數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)相連，電源模塊(13)為整個沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)供電。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于 所述無線網(wǎng)絡為ZigBee無線網(wǎng)絡。
4.根據(jù)權利要求3所述的電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)采用CC2530芯片，數(shù)據(jù)處理及射頻模塊(7)采用ZigBee2007/ Pro協(xié)議進行通信。
5.根據(jù)權利要求2所述的電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述電源模塊(13 )采用高性能鋰電池。
6.根據(jù)權利要求3所述的電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置(5)封裝在一外殼中，外殼防護等級IP65,外殼上設置有便于安裝的單面磁。
全文摘要
電力大件在途沖擊振動無線實時監(jiān)控系統(tǒng)，屬于電力大件運輸監(jiān)控技術領域；解決的技術問題是提供一種可長期精確無線監(jiān)控電力大件在途沖擊振動的裝置；采用的技術方案是包括安裝在電力大件運輸車輛駕駛室的集中控制器、安裝在電力大件頂端的路由器和安裝在電力大件前端或者后端的沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置，集中控制器、路由器和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置之間均可以通過無線網(wǎng)絡通訊，集中控制器存儲路由器和沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置發(fā)送的信息，沖擊振動無線實時監(jiān)控裝置包括有采集電力大件在途沖擊振動的高精度沖擊振動傳感器；本發(fā)明適用于各種電力大件的運輸。
文檔編號G05B19/418GK102981473SQ20121047878
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權日2012年11月23日
發(fā)明者楊北革, 任遠, 高明, 張曉鵬, 段小兵, 郭小龍, 梁利生, 張金梅, 梁俊媛 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司大同供電分公司