地下監(jiān)視系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種地下監(jiān)視系統(tǒng)，包括一個或更多個被配置成監(jiān)視地下電氣系統(tǒng)的傳感器、被配置成監(jiān)視所述一個或更多個傳感器的處理器，以及被配置成當所述處理器檢測到一種條件時發(fā)送警告的警告設備。
【專利說明】地下監(jiān)視系統(tǒng)和方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00780015356.0、申請日為2007年3月16日、發(fā)明名稱為“地下監(jiān)視系統(tǒng)和方法”的申請的分案申請。
【背景技術】
[0002]高密度城市區(qū)域經(jīng)常使用地下網(wǎng)絡網(wǎng)格(network grid)來分布電力。在這種情況下，變壓器網(wǎng)格把來自變電站的高電壓(13kV或更高)饋電轉換為副邊低電壓(600V以下，一般是120V)。這些副邊導體并聯(lián)連接，提供了冗余鏈路。副邊導體通常是具有橡膠/氯丁橡膠絕緣材料的500MCM銅。典型的變壓器室(vault)或服務箱(service box)將包含三相服務，并且每一相將由來自網(wǎng)絡變壓器的兩條平行的500MCM導體組成。通常有兩組或更多組三相服務，也是并聯(lián)連接。因此，可能會有6、12或18條500MCM銅線，每一相是2、4或6條電線。中性線也被并聯(lián)，但是有時候沒有這么多導體。
[0003]盡管網(wǎng)絡網(wǎng)格系統(tǒng)非?？煽浚孕枰ㄆ诰S護，并且的確會發(fā)生設備故障。由于安全問題以及與后勤有關的問題(如阻塞交通，打開焊住的進人孔蓋等)所致，進入地下變壓器室昂貴且耗時。因此，電站經(jīng)常無法經(jīng)濟地監(jiān)視網(wǎng)絡系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0004]一種故障類型是電纜故障。當發(fā)生電纜故障時，極高的電流流動，這經(jīng)常對該電纜、甚至附近的電纜造成嚴重破壞。為防止這種情況，使用了電纜限制器(limiter)。它們是快速致動的熔絲，這些熔絲被設計成在電纜絕緣材料本身被破壞之前開路。它們不是為過載保護而只是為故障電流保護設計的。它們一般在副邊網(wǎng)格的每一個交叉點和接入點處被與每一個導體串聯(lián)放置。這么做最大限度地減少了故障之后所需的維修工作，并限制了對單個故障電纜的破壞。
[0005]網(wǎng)格的冗余性質確保了如果單個電纜故障，則限制器將其從電路中去除，并且剩下的電纜吸收負載。當隨著時間發(fā)生更多的故障時，副邊網(wǎng)絡的容量逐漸退化。由于網(wǎng)絡繼續(xù)工作，并且地下電纜檢查非常昂貴，所以電站沒有簡便的方法來確定這發(fā)生的有多快，或者故障電纜在網(wǎng)絡中位于何處。

【發(fā)明內容】

[0006]一種地下監(jiān)視系統(tǒng)，包括:一個或更多個被配置成監(jiān)視地下電氣系統(tǒng)的傳感器；被配置成監(jiān)視所述一個或更多個傳感器的處理器；和被配置成當處理器檢測到一種條件時發(fā)送警告的警告設備。處理器可以被配置成記錄一個或更多個傳感器檢測到的條件供以后傳輸給用戶。傳輸可以是定期的或者偶發(fā)的，并且可以由處理器或者用戶發(fā)起。此外，用戶可以是本地的或者是遠程的。
[0007]在這里描述了額外的特征和優(yōu)點，并且根據(jù)下面的詳細描述和附圖，它們將會清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)一個實施例的地下監(jiān)視系統(tǒng)的框圖。[0009]圖2是根據(jù)一個實施例的監(jiān)視設備的框圖。
【具體實施方式】
[0010]在一個實施例中，提供了一種地下監(jiān)視系統(tǒng)。地下監(jiān)視系統(tǒng)優(yōu)選地為電站提供了測量和記錄地下副邊分布系統(tǒng)的很多不同方面的便利方法；但是，地下監(jiān)視系統(tǒng)可以給任何合適的實體提供任何合適的特征。在一個實施例中，該系統(tǒng)用來找出地下網(wǎng)絡中開路的限制器和/或故障電纜。在另一個實施例中，該系統(tǒng)監(jiān)視分布系統(tǒng)的其他參數(shù)，例如電壓電力質量、有害的接觸電壓、定向功率流動、系統(tǒng)阻抗，和/或任何其他合適的參數(shù)或值。在另一個實施例中，其他裝備被監(jiān)視，例如變壓器、網(wǎng)絡保護器、蒸汽和煤氣裝備，陰極保護系統(tǒng)，和/或環(huán)境參數(shù)，例如溫度、濕度、油位和水位，和/或任何其他合適的裝備或環(huán)境參數(shù)。
[0011]圖1 一 2中示出了一個實施例。監(jiān)視系統(tǒng)100包含一個或更多個監(jiān)視設備102。監(jiān)視設備102能夠將關于其監(jiān)視的條件的信息傳遞到讀取器104 (例如，PC或PDA)。如圖2中所示，監(jiān)視設備200可包括一個或更多個傳感器202。傳感器202可以監(jiān)視電力線系統(tǒng)208的條件、環(huán)境條件或任何其他合適的條件。監(jiān)視設備200也可以包括傳送器204，傳送器204把信息傳送到另一個設備206。傳輸可以是有線的或無線的，并且其他設備206可以是中繼器、橋接器、另一個監(jiān)視設備200、PDA或任何其他合適的設備。此外，監(jiān)視設備可以位于地下或任何其他合適的位置。類似地，其他設備206可位于地面以上或任何其他合適的位置。
[0012]在一個實施例中，地下監(jiān)視系統(tǒng)包括用于控制系統(tǒng)的其他所有部分的微處理器；但是，微處理器不是必需的，或者可以具有任何合適的控制能力和/或職責。該系統(tǒng)最好還包括電源(例如，線電壓、電流或電池供電或任何其他合適的電源)。該系統(tǒng)還可以包括電壓和電流變換器；但是，這種變換器不是必需的。系統(tǒng)還可以包括用于地下導體狀態(tài)和其他警告狀態(tài)的VLF信標系統(tǒng)；但是，并不要求該系統(tǒng)包括這樣的信標系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括不同類型的信標系統(tǒng)和/或該系統(tǒng)可以包括具有任何合適功能的信標系統(tǒng)。作為選擇，該系統(tǒng)可以包括用于VLF網(wǎng)絡消息傳遞或任何其他合適目的的VLF收發(fā)器，但是，這樣的收發(fā)器不是必需的，而可以包括任何合適類型的收發(fā)器。
[0013]在一個實施例中，該系統(tǒng)包括接觸電壓監(jiān)視器、副邊導體監(jiān)視器和/或電力質量監(jiān)視器；但是，這樣的監(jiān)視器不是必需的。在一個實施例中，該系統(tǒng)包括用于功率流監(jiān)視或任何其他合適的目的的電壓相角變換器；但是，這樣的變換器不是必需的。
[0014]在一個實施例中，該系統(tǒng)包括用于數(shù)據(jù)下載或任何其他合適的目的的高速RF鏈路，但是，這樣的鏈路不是必需的，而可以包括任何其他合適的鏈路。在各種實施例中，該系統(tǒng)包括與任何其他合適的數(shù)字裝備(如網(wǎng)絡保護器中繼器或任何其他合適的接口或裝備)的接口 ；但是，這樣的接口不是必需的。此外，在各種實施例中，該系統(tǒng)包括任何其他合適的傳感器或監(jiān)視，例如陰極保護監(jiān)視、溫度傳感器、濕度傳感器、水位傳感器，變壓器監(jiān)視、功率流傳感器、NP中繼監(jiān)視和/或任何其他合適的傳感器或監(jiān)視；但是，這樣的傳感器或監(jiān)視并不是必需的。
[0015]在一個實施例中，該系統(tǒng)包括VLF-WAN橋接器；但是,該系統(tǒng)可以包括任何其他合適的橋接器，并且不要求具有這樣的橋接器。在另一個實施例中，該系統(tǒng)包括高速RF-WAN橋接器；但是，該系統(tǒng)可以包括任何其他合適的橋接器，并且不要求具有這樣的橋接器。[0016]該系統(tǒng)最好包括用于數(shù)據(jù)管理和分析或者任何其他合適的目的的軟件(例如，PC軟件或任何其他合適的軟件);但是，這樣的軟件并不是必需的。在一個實施例中，該系統(tǒng)包括供(與VLF無線電和/或高速RF收發(fā)器或任何其他合適的傳輸機制)在現(xiàn)場使用或用于任何其他合適的目的的軟件(例如，PDA軟件或任何其他合適的軟件)；但是，這樣的軟件不是必需的。在另一個實施例中，該系統(tǒng)包括電力線通信(power line communication, PLC)收發(fā)器；但是，這樣的收發(fā)器不是必需的。
[0017]在各種實施例中，通過包括、排除、或者包括但不使用系統(tǒng)的上述設備、特征和/或功能中的一個或更多個，使得所述電站能夠選擇在一個或更多個位置存在的監(jiān)視的數(shù)量。例如，當將實施例應用于一個或更多個具有網(wǎng)絡保護器、變壓器和其他裝備的變壓器室時，可能期望具有很多個上述設備、特征和/或功能，而當把實施例應用于一個或更多個只具有副邊導體和限流器的地下接線箱時，由于成本或其他考慮，則可能期望具有較少的設備、特征和/或功能(例如，微處理器、電源、電流和/或電壓變換器、信標系統(tǒng)和副邊導體監(jiān)視器或任何其他合適的成套設備、功能和/或功能)。但是，在實施例的任何合適的應用中，在地下監(jiān)視系統(tǒng)中可以包括上述或其他部件的任何合適的組合。部件在其被設計和/或配置后，最好可以被添加到地下監(jiān)視系統(tǒng)。但是，地下監(jiān)視系統(tǒng)可以是完整的，和/或在建立后不允許添加。VLF-WAN橋接器、高速RF-WAN橋接器和各種軟件部件最好不要安裝在地下。但是，任何部件可以被安裝在任何合適的位置。例如，如果在地下可獲得WAN連接或任何其他條件使得期望這種安裝，則任一橋接器可以安裝在地下。
[0018]優(yōu)選地，微處理器監(jiān)管所有安裝的部件。但是，微處理器可以監(jiān)管少于所有已安裝的部件。優(yōu)選地，每一個已安裝的部件執(zhí)行其自身的監(jiān)視和記錄功能，所述功能可以利用微處理器實施，或者可以利用部件自身單獨的微處理器實施。但是，可以由任何合適的設備，以任何合適的方式監(jiān)視和記錄一個或更多個已安裝的部件。如果一種功能使用了單獨的微處理器，則處理器間通信最好利用RS - 232,USB或某種其他的本地協(xié)議；但是，可以使用任何合適的通信協(xié)議。在一個實施例中，微處理器可以是運行Windows CE的ARM或Xscale處理器，起到其他部件的樞紐的作用；但是，可以使用任何合適的微處理器或電子電路。在另一實施例中，微處理器是與電力質量監(jiān)視器中所用的相同的處理器；但是，不要求電力質量監(jiān)視器使用相同的處理器。在又一個實施例中，DSP可以作為處理器工作；但是DSP不是必需的，和/或可以以任何其他合適的方式工作。
[0019]優(yōu)選地，微處理器監(jiān)視所有安裝的部件，并執(zhí)行任何必要的記錄(如果未被部件本身記錄)。但是，除了部件本身記錄和監(jiān)視以外或代替部件本身記錄和監(jiān)視，微處理器可以監(jiān)視和記錄已安裝部件的任何子集。如果已安裝，則微處理器最好使用VLF信標發(fā)送警告警報，但是可以用任何合適的方式發(fā)送警告。如果安裝了 VLF通信系統(tǒng)，則除了信標警報以外或者代替信標警報，或者以任何其他合適的方式，微處理器可以通過VLF通信系統(tǒng)來發(fā)送警報消息。在一個實施例中，微處理器還可以利用與其自身的數(shù)字接口的數(shù)字接口，或者以任何其他合適的方式，監(jiān)視和記錄來自其他裝備的信息。一個例子將是到網(wǎng)絡保護器中繼器的連接，在一個實施例中，微處理器可以記錄中繼操作、相差電壓或任何其他合適的可記錄信息，并且也可以使用VLF-WAN或RF-WAN橋接器或者以任何其他合適的方式起到中繼器和其他通信鏈路之間的橋接器的作用。在另一個實施例中，微處理器可以使用任何其他合適的傳感器或以任何其他合適的方式測量和/或記錄任何合適的模擬傳感器和變換器。[0020]在一個實施例中，電站人員最好定期步行或乘車或以任何其他合適的方式，使用PC軟件或PDA軟件和合適的接收器或使用任何其他合適的設備和/或軟件，巡視整個網(wǎng)絡網(wǎng)格或其一部分。任何信標警報最好可以由電站工人進行檢查。在一個實施例中，如果已安裝高速RF鏈路(如藍牙或WiFi)，則電站工人可以使用其連接到設備，或者以任何其他合適的方式連接到設備。利用這個高速連接，用戶可以下載記錄的數(shù)據(jù)而無需進入變壓器室。由于高數(shù)據(jù)速率時的射頻傳播限制或任何其他合適的約束條件，用戶最好靠近到天線的視線(line-of-sight),天線通常將會位于進人孔或格柵的正下方。但是，用戶可以以任何合適的方式獲得高數(shù)據(jù)速率或較慢的數(shù)據(jù)速率。
[0021 ] 在一個實施例中，其中VLF-WAN橋接器可用并且已安裝VLF信標，則在電站辦公室可以接收到警報信標而無需接近地下位置。橋接器接收到的信標消息被通過WAN或者以任何其他合適的方式中繼回到電站。
[0022]在另一個實施例中，其中VLF-WAN橋接器可用并且已安裝VLF收發(fā)器，則在電站辦公室和地下位置之間雙向通信是可能的。在這種配置中，橋接器最好在電站PC網(wǎng)絡和地下VLF網(wǎng)絡(其端點為微處理器)之間傳遞雙向業(yè)務。
[0023]在一個實施例中，WAN網(wǎng)絡是以太網(wǎng)或者WiFi網(wǎng)絡、例如哈齊爾坦(Hazeltine)系統(tǒng)的低速電力線載波系統(tǒng)，或者任何其他合適的網(wǎng)絡。
[0024]在另一個實施例中，其中已安裝了高速RF鏈路并且已安裝了高速RF-WAN橋接器，則在微處理器和電站W(wǎng)AN之間可以交換高速數(shù)據(jù)。在一個實施例中，使用藍牙收發(fā)器和藍牙一以太網(wǎng)橋接器。在這個實施例中，藍牙收發(fā)器最好位于地下(直接或間接連接到微處理器)，而橋接器最好在地面以上，連接到WAN。但是，可以以任何合適的方式安置收發(fā)器和橋接器。收發(fā)器的天線最好在進人孔蓋或者金屬柵格的下方，一些視線暴露給橋接器的天線，橋接器的天線可以固定在建筑物或電線桿上?；蛘撸梢砸匀魏魏线m的方式安置和放置上面的部件。
[0025]在各種實施例中，WAN鏈路是蜂窩調制解調器連接、數(shù)字蜂窩連接(例如CDMA、EVDO等)、衛(wèi)星RF鏈路或者任何其他合適的鏈路或者連接。
[0026]在一個實施例中，使用PC軟件或任何其他合適的軟件分析和存儲從微處理器收集的數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，PDA軟件或任何其他合適的軟件也可以顯示實時數(shù)據(jù)，并且在存在高速鏈路的情況下通過高速鏈路下載數(shù)據(jù)，或者在存在信標系統(tǒng)和/或收發(fā)器的情況下通過信標系統(tǒng)和/或收發(fā)器接收低速數(shù)據(jù)和警報。
[0027]在各種實施例中，微處理器最好是所有其他部件的中央控制，但是，可以采用任何不同的合適的控制形式。微處理器(或處理器)可以是低功率微處理器或者DSP、嵌入式Linux或Windows CE系統(tǒng)或任何其他合適的系統(tǒng)或處理設備。處理器可以被與另一個部件或部件的處理器(例如電力質量監(jiān)視器或任何其他合適的設備)共享。
[0028]優(yōu)選地，微處理器監(jiān)視所有其他部件，并且作為選擇，記錄來自其他部件的數(shù)據(jù)，但是，微處理器可以監(jiān)視部件的任何合適的子集，并且記錄數(shù)據(jù)并非是必需的。在一個實施例中，處理器管理并路由其他部件和外部鏈路之間的所有通信，但是，這些管理和路由不是必需的。
[0029]在一個實施例中，微處理器具有用于數(shù)據(jù)時間標記的實時時鐘。在另一個實施例中，處理器通過任何合適的通信機制從外部來源接收定時信息。[0030]在各種實施例中，實施了幾種電源選項。線電壓電源是優(yōu)選的電源，并被針對60 — 600VAC輸入范圍設計,與電力質量監(jiān)視器的類似；但是，該電源可以是任何合適的電源，并且可以具有任何合適的設計和/或輸入范圍。
[0031]在另一個實施例中，系統(tǒng)包括長壽命鋰電池，或者是一次性的或者是可充電的，或者任何其他合適的功率源。電池最好在斷電期間提供功率(如果線電壓電源或其他電源也存在);但是，電池可以在任何合適的時間提供功率。如果電池是唯一的功率源，則整個設備最好運行在低功率模式，只定期采樣以節(jié)約電池電力；但該設備可以以任何合適的方式運行。當警告條件出現(xiàn)時，使用信標發(fā)射器定期發(fā)送警報，最好用功率節(jié)省模式；但是，在各種實施例中，信標可以以任何合適的方式工作。如果該單元正在使用電池電力，則最好把信標傳輸基本上保持在最低限度以節(jié)約電池電力。最好減少信標傳送時間和重復率。最好是幾年的電池壽命；但是電池可以具有任何合適的預期或實際壽命。這個實施例的設備最好抽取極少的功率，直到導體變成開路(例如，如副邊導體監(jiān)視器確定的那樣)或聲明任何其他合適的警告條件。然后，信標消耗相對大量的功率。微處理器最好被編程或配置以使信標能夠定期傳送足夠長時間供電站來檢測信標。例如，如果電站每個月針對信標檢視網(wǎng)絡網(wǎng)格一次，則電池最好給信標發(fā)射器供電至少一個月，以確保電站在電池用盡之前將檢測到信標。一旦電站檢測到信標，則開路的導體被替換，或其他警告條件被檢查，并且設備電池可被替換或重新充電。如果電池被密封在該單元中，則可以替換整個套件。應當注意，電池可以具有比電站試圖檢測信標之間的預期或實際間隔更長的壽命，以提供更大的確定性，即意外的短壽命電池或信標檢查之間的意外長間隙不會導致漏掉信標。
[0032]在各種實施例中，除了線電壓源以外，或者代替線電壓源，可以使用從副邊導體的外磁場抽取功率的電源。由于運行設備的平均功率最好非常低(通常低于一瓦——但是，設備可能要求任何合適的功率量)，可以利用拾取線圈(pickup coil)從外磁場分流足夠的功率來提供設備功率。拾取線圈可以被集成到電流變換器中，在這種情況下，可以使用鐵芯變換器替代Rogowski線圈；但是，可以以任何合適的方式實施這樣的基于感應的或者其他利用電磁力的功率源。
[0033]或者，如果在進人孔中或者任何其他合適的位置可獲取外部AC或DC源，則可以從外部AC或DC源給該單元供電。在各種實施例中，整個設備的一個或更多個電源部件可以與來自可選部件的電源共享(例如電力質量監(jiān)視器可以包括能夠給整個設備供電的線電壓電源)。
[0034]各種實施例具有各種電源配置，并且在各種實施例中，只有當存在某些功率模式時，各種特征和/或部件才可用。例如，在一個實施例中，只有當基于線電壓功率工作時，RF鏈路才可以工作。在另一個實施例中，信標發(fā)射器可以依賴于可用功率源而不同地工作(例如不同的功率水平、調制技術，等等)。
[0035]在一個實施例中，電源可以包括儲能構造。例如，如果功率源是AC導體電流，則電源可能不能連續(xù)地給VLF信標發(fā)射器供電，在這種情況下，它可以把能量存儲在電容器或者電池中。然后，當存在足夠能量時，微處理器可以發(fā)送突發(fā)傳輸。然后，電源對能量存儲設備重新充電。
[0036]在一個實施例中，系統(tǒng)使用低成本Rogowski線圈變換器。這些設備容易安裝在現(xiàn)有變壓器室中。例如，如果設備被從線電流供電，則也可以再使用或者替代使用分裂芯CT。在一個實施例中，每一個被監(jiān)視的導體需要變換器。變換器將提供適于由微處理器和電力質量監(jiān)視器監(jiān)視的電壓輸出。Rogowski線圈變換器通常被集成，因為原始輸出和電流的微分成比例，但是，在某些實施例中，可能不期望這樣(例如不具有電力質量監(jiān)視器的某些實施例)。一個實施例包括放大、整流和低通濾波。
[0037]在一個實施例中，其中存在電力質量監(jiān)視器，電流變換器被用于副邊導體電流監(jiān)視和限流器操作。
[0038]在各種實施例中，電壓變換器涉及與低壓(600V及以下)副邊導體的直接連接。最好使用功率電阻器把電壓降低到小信號水平；但是，這些電阻器不是必需的，或者可以具有任何合適的目的。
[0039]在各種實施例中，電壓變換器不存在，或者被集成到可選的部件，例如電力質量監(jiān)視器中。
[0040]在一個實施例中，發(fā)射器信標使得電站能夠與其他信令方法相比相對容易地發(fā)現(xiàn)開路的導體，或者任何其他合適的警告條件(例如由微處理器或者其他連接的裝備所聲明，或者通過收發(fā)器中繼)，其他信令方法例如閃光燈(要求有人在晚上俯視進人孔)、本地顯示(要求有人在進人孔中)，或者其他RF手段(要求在進人孔附近安裝天線用于RF傳播);但是，發(fā)射器信標不是必需的，并且能夠以任何合適的難度提供任何合適的功能。
[0041]在一個實施例中，信標被設計成使得其信號能夠穿透巖石、水或任何其他合適的目標，以使其能夠在地面以上和車輛中被接收；但是，信標可以具有任何合適的設計，并且信號可以具有任何合適的穿透和/或傳輸性質。范圍最好是穿過至少20英尺固態(tài)土壤；但是，范圍可以是穿過任何合適對象的任何合適的距離，在一個實施例中，信標定期(例如每隔幾秒鐘一次或者任何其他合適的計劃)傳送突發(fā)消息，所述突發(fā)消息至少由設備的標識或者任何其他合適的信息組成。作為選擇，可以再傳送或者替代地傳送開路導體的數(shù)量或其他警告狀態(tài)細節(jié)。在一個實施例中，信標操作和使用VLF無線電穿過雪發(fā)射的雪崩定位設備類似。
[0042]發(fā)射器信標最好穿過很多英尺的巖石、土壤、水、金屬、混凝土或任何其他合適的物質發(fā)射信號；但是，發(fā)射器信標可以以任何合適的方式將信號傳送任何合適的距離。如果期望，具有足夠功率的系統(tǒng)可以使用VLF范圍(3KHz?30KHz)或者甚至可能是ULF范圍(300Hz?3KHz)或LF范圍(30KHz?300KHz)中的發(fā)射器。在各種實施例中，可以使用任何其他合適的方案，例如在VLF頻帶中使用的FSK或MSK方案。
[0043]系統(tǒng)最好使用環(huán)形天線；但是，系統(tǒng)可以使用鐵氧體線圈天線或者任何其他合適的設備。地傳導天線被用于另一個實施例。在一個實施例中，使用簡單調制方案來發(fā)送短比特序列，至少包含設備的唯一 ID或任何其他合適的信息；但是，可以使用任何合適的調制方案。也可以再發(fā)送或者替代地發(fā)送開路導體的數(shù)量或者微處理器或者任何其他合適的設備所確定的任何其他合適的警告狀態(tài)。在一個實施例中使用的一個調制技術是使用現(xiàn)有的調制解調器方案(例如Belll03 (300波特率)、Bell212A、V.21、V.22等等。V.29、半雙工方案、FSK或MSK方案，或者任何其他合適的方案)。保持頻譜低于9KHz是令人期望的，因為沒有FCC規(guī)定適用于該頻率以下；但是，系統(tǒng)可以利用任何合適的頻譜。
[0044]由于一個實施例的傳播特性所致，天線可以位于地下變壓器室中的任何地方(具有因變壓器室中的大型金屬目標所致的可能限制)，并且無需到接收器的視線。在使用任何其他合適的RF技術(藍牙等)的各種其他實施例中，到接收器的開放路徑是期望的，這可能因期望使天線接近進人孔(或至少具有到進人孔中的孔的視線)而使安裝變得復雜。在一個實施例中，與收發(fā)器共享天線。
[0045]在各種實施例中，使用多個天線來提供基本上全方向的傳輸。在一個包括收發(fā)器的實施例中，選擇性地使用定向天線以便優(yōu)化VLF網(wǎng)絡路由。
[0046]在一個實施例中，系統(tǒng)包括VLF發(fā)射器和接收器，所述發(fā)射器具有和在上面的各種實施例中描述的發(fā)射器信標類似或相同的設計，所述接收器具有和在下面的各種實施例中描述的VLF無線電類似或相同的設計；但是，不要求系統(tǒng)包括VLF發(fā)射器或者VLF無線電，并且這兩個設備(如果存在的話)可以具有任何合適的設計。
[0047]在一個實施例中，設備的微處理器接收并解碼消息。如果設備并非預期的接收設備，則消息被該設備重新廣播，以使附近的其他接收器能夠接收到它。在一個實施例中使用的協(xié)議形成了貫穿部分或整個地下網(wǎng)絡網(wǎng)格的VLF網(wǎng)孔網(wǎng)絡(mesh network)。消息被傳遞到接收者接收到它為止。協(xié)議可以包括防止反饋傳播的機制，例如防止設備廣播其在特定時間幀內已經(jīng)廣播過一次的消息，維持網(wǎng)絡的虛擬地圖，并且不廣播從更靠近預期接收設備的另一個設備接收到的消息，或者任何其他合適的防止消息在網(wǎng)絡中的兩個或更多個設備之間重復地傳播的機制或方案。在各種實施例中，網(wǎng)絡路由信息被發(fā)送到微處理器以改善路由。優(yōu)選地，節(jié)點一般基本上永久安裝，但是最好存在某些自組織能力(ad-hoccapability)以便處理例如具有PDA的用戶的端點的不同RF特性和隨機性，或任何其他合適的因素；但是，可以以任何合適的方式配置或者重新配置節(jié)點和網(wǎng)絡。
[0048]在各種實施例中，在一個或更多個地下位置中使用兩個或更多個VLF環(huán)形或者鐵氧體天線或者任何其他合適的天線。對于具有定向性質的天線，具有兩個或更多個天線實現(xiàn)了多樣化接收效果，并且也使設備選擇性地沿某些方向發(fā)射，如果微處理器知曉哪個方向對于抵達目標節(jié)點或中間節(jié)點是最優(yōu)的，則改善了路由。
[0049]在一個實施例中，接收器包括單獨的拾取線圈或變換器，用于接收60Hz和/或諧波噪聲。這個信號可以被用于60Hz同步、例如梳狀濾波的抵消算法，從接連的周期中“移位并減去”一個60Hz周期(以改善同步噪聲)，或者任何其他合適的算法以降低VLF接收器中的噪聲或用于任何其他合適的目的，或者利用模擬電路，或者是數(shù)字方式，或者利用任何其他合適的機制。在各種實施例中，單獨的DSP或者其他處理器而非微處理器執(zhí)行接收器解碼功能。
[0050]在一個實施例中，由于低比特率和/或低SNR所致，期望編碼算法和誤差校正/檢測算法以及使高優(yōu)先權警告能夠在低優(yōu)先權業(yè)務之前通過VLF網(wǎng)絡傳播的協(xié)議；但是，這些算法和這些協(xié)議都不是必需的。
[0051]在一個實施例中，消息被在兩個地下節(jié)點之間發(fā)送(例如從變壓器室中的一個網(wǎng)絡保護器到遠程變壓器室中的遠程網(wǎng)絡保護器)，或者從一個地下節(jié)點到地面以上的端點(例如具有PDA的用戶，或者VLF-WAN橋接器)。在各種實施例中，當?shù)诌_目的地時，除非消息類型是廣播消息，否則消息路由結束；但是，可以以任何合適的方式進行消息路由。在各種實施例中，分組是“不可靠的”(例如沒有確認)，或者是“可靠的”，并且實施無連接或有連接類型模式中的任意一種，或者兩者都實施。
[0052]在一個實施例中，網(wǎng)絡被設計成代替較慢、較不可靠的Hazeltine和其他電力線載波方法；但是，網(wǎng)絡不必代替這些方法，并且網(wǎng)絡可以被以任何合適的方式設計。對于某些應用，電力線路寬帶(Broadband-over-powerline, BPL)是不夠的，并且對于某些應用來說安裝光纖或以太網(wǎng)太昂貴了。這個實施例的RF性質使得安裝不貴，并且ULF/VLF/LF頻帶的傳播特性提供了可靠性。
[0053]在 實施例中，其中在系統(tǒng)中存在VLF接收器和天線，系統(tǒng)也包括調諧電路和解碼器以接收60KHz的WffVB時間信號，或者包括任何其他合適的設備以接收處于任何合適的頻率的任何合適的信號。優(yōu)選地，這使得設備能夠保持正確時間；但是，任何設備保持正確的時間不是必須的。
[0054]接觸電壓(有時候稱為寄生電壓)是裸露的導體上的不期望有的電壓。當進人孔蓋或者金屬柵格由于或者直接地(由于失效的電線絕緣所致)，或者通過水、雪或任何其他合適的導電機制間接地與通電導線接觸所致而變得帶電時，經(jīng)常導致這種情況。因與這些帶電的金屬物體接觸可能發(fā)生嚴重傷害或者死亡。由于在各種實施例中，系統(tǒng)的一部分或者全部安裝在可能存在接觸電壓的環(huán)境中，所以可以將系統(tǒng)與監(jiān)視、記錄和/或報告這種條件的變換器一起安裝。
[0055]在一個實施例中,變換器測量一個或更多個裸露導電物體(例如進人孔環(huán)、金屬柵格、接線箱蓋，等等)和系統(tǒng)中性線之間的電壓。變換器通常在兩個測量點之間呈現(xiàn)高阻抗(例如超過I兆歐或任何其他合適的值)以防止直接將金屬物體連接到中性線(如果金屬物體也具有到地的路徑，則這導致地電流流動)。如果出現(xiàn)了電壓，則變換器減小視在阻抗以便更接近地模仿人體阻抗，從而防止RF和其他非60Hz噪聲錯誤地指示。當電壓上升時阻抗被動態(tài)地調整，典型的是最小500或1500歐姆；但是，可以以任何合適的方式調整阻抗。在一個實施例中，最低阻抗(或低于某個參考阻抗)處的電壓被用來聲明接觸電壓警告；但是，任何合適的電壓或其他值可被用來聲明接觸電壓警告。為了防止地電流或者用于任何其他合適的目的，在一個實施例中，變換器不長時間地保持低阻抗。變換器定期降低阻抗以檢查接觸電壓。在各種實施例中，變換器能夠也使用或者替代地使用電壓隨阻抗變化來估計源阻抗，并使用該信息來調整其自身的阻抗變化。電壓、變換器和/或源阻抗最好被記錄供以后下載；但是，記錄不是必需的。在一個實施例中，變換器阻抗被固定在某個值，和/或阻抗隨電壓和/或電流改變的曲線被電站或任何其他合適的實體選擇，依賴于本地標準或者任何其他合適的標準。
[0056]在一個實施例中，如果接觸電壓警告被觸發(fā)(例如使用由電站利用任何合適的軟件編程的定位點或者使用任何其他合適的觸發(fā)機制)，警告被利用VLF信標發(fā)射或通過任何合適的網(wǎng)絡發(fā)送，或者被以任何其他合適的方式傳遞和/或發(fā)射，例如可聞警告。
[0057]在一個實施例中，使用低功率微處理器(例如PIC納瓦處理器或者任何其他合適的處理器)。在各種實施例中，如果電壓足夠高，則從接觸電壓本身抽取功率。例如，如果接觸電壓低于5伏，則該電壓不被記錄(并且根據(jù)各種實施例，是安全的)，如果電壓上升到5V以上，則設備上電并且開始以周期性間隔記錄電壓。當電壓上升時，該單元能夠從接觸電壓本身抽取更多的功率。如果電壓上升到可編程或固定閾值以上，則依賴于可用功率，使能一個或更多個警告信標。例如，VLF信標、可聞警報和/或任何其他合適的警報可以被使能。在自供電模式中，如果電壓回到不足以給該單元供電的電平，則微處理器返回休眠。在一個實施例中，當電壓上升時(因而指示更危險的條件)，可用功率增加，使能愈加強大的警告發(fā)出。
[0058]在一個實施例中，其中電源從接觸電壓本身抽取功率，電源被集成在電壓變換器電路中，電壓變換器電路也動態(tài)地調整出現(xiàn)在接觸點和中性線之間的阻抗。優(yōu)選地，設備所消耗的變化的功率不在實質上改變微處理器所選擇的阻抗；但是，變化的功耗可以具有任何合適的效果。
[0059]在一個實施例中，電站可以利用便攜式讀取器來勘測系統(tǒng)。這個讀取器形狀可以像金屬檢測器或者任何其他合適的設備，在桿端具有線圈，或者任何其他結構。該線圈以磁的方式把功率感應到監(jiān)視設備的接收器線圈中。在一個實施例中，接收器線圈既從便攜式讀取器接收數(shù)據(jù)，也給設備供電。設備持續(xù)接收功率，直到存儲了足夠的能量供該設備在記錄期間的任何時間發(fā)射回是否已經(jīng)達到警告條件。這和RFID自供電技術類似，但處于低頻，或者具有任何其他合適的修改或根本沒有修改。在各種實施例中，設備能夠被穿過金屬外罩供電和讀取，金屬外罩例如路燈、進人孔蓋、金屬接線箱、開關盒或任何其他合適的障礙。在一個實施例中，通信范圍是大約I到2英尺，即使穿過I英寸厚的進人孔蓋；但是，通信范圍可以是任何合適的距離。便攜式讀取器可以持續(xù)針對被記錄的數(shù)據(jù)(例如直方圖、條形圖或其他合適的數(shù)據(jù))查詢設備，所述數(shù)據(jù)在電壓高到足以給單元供電時或者任何其他合適的時刻被記錄。
[0060]在一個實施例中，在正交三軸結構或任何其他合適的結構中，使用多個鐵氧體芯線圈，以確保全向性或任何其他合適的目的。在一個實施例中，通過使用來自線圈的感應的、整流的電壓對電容器充電，從接收到的RF能量給該單元供電。一旦電容器被充了足以發(fā)射回消息的能量，則微處理器蘇醒并把狀態(tài)消息發(fā)送回接收器。在一個實施例中，這通過經(jīng)過與電容相反電抗性的電感對電容器充電來實現(xiàn)。在其他實施例中，實施了其他開關電容器方法，例如使用靜態(tài)CTS或Dickson電荷泵的電容器電荷泵設計或任何其他合適的充電機制。
[0061]在替換的實施例中，設備由一次電池供電，該電池具有至少5到20年或任何其他合適長度的預期壽命。在另一個替換實施例中，設備可以從由環(huán)境RF場(例如AM和FM廣播頻帶或其他合適的信號)收獲的能量給自己供電。在又一個實施例中，太陽能電池或任何其他合適的功率源(例如風、水電、燃料電池、潮汐、地熱等)被用于能量收獲。
[0062]在各種實施例中，電站人員定期(例如一年一次、一季一次或任何其他合適的時間周期)，或者在可能產生接觸電壓的事件(例如暴風雪、地震、洪水或任何其他合適的條件之后)之后勘查一個區(qū)域。在各種實施例中，用戶通過帶著便攜式讀取器步行經(jīng)過每一個設備位置，簡單地握住讀取器以使環(huán)形天線端靠近設備，能夠探測每一個設備。在幾秒之后，讀取器能夠確定在該點是否已存在接觸電壓而無需移去任何蓋子。至少因為設備存在并記錄電壓是否在可編程電平以上，所以電站能夠檢測間歇的接觸電壓。
[0063]在一個實施例中，其中存在可聞警告，公眾能夠聽到警報并呼叫電站。在存在VLF網(wǎng)絡的各種其他實施例中，VLF信標警報能夠被通過VLF網(wǎng)絡重新廣播到橋接器或具有PDA的用戶，如果它們存在于系統(tǒng)中其他地方。
[0064]在各種實施例中，設備監(jiān)視一個或更多個其他傳感器。在一個實施例中，接觸或環(huán)境溫度被監(jiān)視，以便檢測蒸汽泄漏或過熱進人孔蓋或任何其他合適的條件。在一個實施例中，通過使用無源溫度傳感器或任何其他合適的設備，即使在自供電時不存在接觸電壓，也保證了基本上連續(xù)的監(jiān)視，無源溫度傳感器例如是速動開關恒溫器，它在一定溫度機械地開路或者閉合。在一個實施例中，其中該設備從讀取器遠程供電，微處理器可以確定恒溫器的狀態(tài)。在某些實施例中，這個傳感器不可由用戶復位。在一個這樣的實施例中，在開關被觸發(fā)之后，整個設備(或至少是該設備的恒溫器)被替換。這種替換的花費與解決導致過高溫度的問題的花費相比往往比較小。
[0065]在一個實施例中，監(jiān)視設備小到足以固定在路燈、接線箱內部，金屬被暴露給公眾的任何地方或者任何其他合適的位置。在一個實施例中，其中監(jiān)視設備被放置在進人孔內，設備被固定到環(huán)座(ring insert)的側面,恰在進人孔下面；但是，設備可以被固定在任何合適的位置。電站可以標記外罩的外部而設備的位置在內部，以便在查詢期間可以最優(yōu)地放置讀取器天線；但是，這種標記不是必需的。
[0066]在一個實施例中，該系統(tǒng)包括一個電力質量監(jiān)視器，所述監(jiān)視器具有在2004年10月 6 日遞交的名為 “SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING REMOTE MONITORING OF VOLTAGEPOWER TRANSMISSION AND DISTRIBUTION DEVICES”的N0.10/958，685號美國專利申請中描述的任何特征，或者包括任何其他合適的特征，通過引用將上述美國專利申請全部包含于此。在另一實施例中，該系統(tǒng)包括無線網(wǎng)絡，具有在2004年8月18日遞交的名為“SYSTEMAND METHOD FOR PROVIDING REMOTE MONITORING OF VOLTAGE POWER TRANSMISSION ANDDISTRIBUTION DEVICES”的N0.10/920, 460號美國專利申請中描述的任何特征，或者包括任何其他合適的特征，通過引用將上述美國專利申請全部包含于此。在各種實施例中，電力質量監(jiān)視器的部件被與整個系統(tǒng)的其他部件(例如電源、電壓和電流變換器、微處理器，RF鏈路或任何其他合適的部件)共享。
[0067]在一個實施例中，該系統(tǒng)包括使得電站或任何其他合適的實體能夠檢測副邊導體故障和/或監(jiān)視流經(jīng)網(wǎng)絡網(wǎng)格的電流和功率的機制或設備。在此實施例中，變換器測量電流水平并且信息由微處理器處理。
[0068]在這個實施例中，開路限制器基本上防止任何通過故障導體的電流。優(yōu)選地，在這樣的狀況下變換器測量出零；但是，變換器在任何合適的條件下可以測量出任何合適的值。在一個涉及真實系統(tǒng)的實施例中，噪音拾取和從鄰近導體拾取可能導致變換器讀出雖小但非零的值。這種條件可能會或可能不會阻止微處理器聲明開路的導體。但是，由于一個相的導體平行布線，或因為任何其他合適的理由，在至少一個實施例中，通過每一個導體的電流應該良好地匹配。在一個實施例中，針對給定相，微處理器可以測量每一個導體中的電流。最大電流或任何其他合適的值被用作基準線，并且通過每一個其他的導體的電流被與該值進行對比。如果導體電流低于某個閾值(例如最大電流的讀數(shù)的5%或任何其他合適的值)，則盡管測量非零，仍聲明“開路”。在各種實施例中，為了檢測其他導體問題或者因為任何其他合適的原因，電站可以把閾值設置得更高(例如75%或任何其他合適的值)，除了開路限制器或者徹底的電纜故障以外，所述其他導體問題還將導致電流失配(例如，壞電纜接頭或其他合適的條件)。
[0069]在一個實施例中，其中系統(tǒng)的某些部分每相只包括一個導體，則可能期望或不期望上面的算法，因為電流必須從一相與另一相比較，并且真實相電流可能不平衡。
[0070]在各種實施例中，一個變換器被用于電壓測量。假設其他電壓相與被測相間隔120度(或額定相角)，或具有與被測相的其他合適的關系。如果測量了電壓大小，則假設其他電壓相與被測相相等，或者具有與被測相的其他合適的關系，除非相反地有其他信息可用。[0071 ] 在一個實施例中，微處理器并行地采用多個算法來聲明“開路”導體。在各種其他的實施例中，微處理器使用比較器而非A-D轉換器來確定電流是否低于閾值。
[0072]在各種實施例中，不測量實際線電壓，而是使用電壓相基準來計算功率流方向，在這樣的實施例中，使用單個電場傳感器來取得相角基準。在一個實施例中電壓大小不利用這個技術測量，但是相基準被確定，這使得電力質量監(jiān)視器能夠確定功率流的方向、位移功率因子或任何其他合適的值。功率流方向在網(wǎng)絡網(wǎng)格監(jiān)視中可能是有用的信息。
[0073]在各種實施例中，一個變換器被用于上面的測量。假設其他電壓相與被測相間隔120 度。
[0074]在各種實施例中，安裝了高速RF鏈路。它可能是藍牙、ZigBee或WiFi鏈路，或者到用戶設備的任何其他合適的鏈路，用戶設備例如是使用軟件的PDA或者使用軟件的膝上型電腦或者任何其他合適的設備。
[0075]在各種實施例中，用戶使用這個鏈路下載記錄的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)由微處理器記錄。由于數(shù)據(jù)可能是幾兆字節(jié)，在各種實施例中期望高速(超過每秒28800比特)。優(yōu)選RF鏈路，因為它避免了以很高成本進入地下變壓器室；但是，可以使用任何合適的鏈路。一旦用戶檢索到數(shù)據(jù)、檢查到任何期望的實時讀數(shù)，并且作為選擇，把新的定位點發(fā)送到設備，則用戶將從設備斷開連接。
[0076]在一個實施例中，由于所使用的高速率RF鏈路的傳播特性所致，期望有從RF收發(fā)器到用戶收發(fā)器的視線。RF收發(fā)器(或天線)位于進人孔蓋或金屬柵格正下方。這將允許RF通過進人孔蓋中的孔或者金屬柵格中的縫隙傳播。用戶的收發(fā)器位于設備天線的正上方?；蛘?，用戶可以把天線或收發(fā)器降低到地下變壓器室中。例如，具有USB藍牙適配器的膝上型電腦用戶可以使用長USB電纜把藍牙模塊通過進人孔蓋中的孔(或者金屬柵格中的縫隙)向下吊到變壓器室中而無需移走進人孔蓋或者柵格。
[0077]在一個實施例中，使用支持網(wǎng)孔網(wǎng)絡的RF協(xié)議(例如ZigBee或任何其他合適的協(xié)議)。在這個實施例中，設備可以起到網(wǎng)孔節(jié)點的作用，把業(yè)務傳遞到RF范圍內的其他設備。在各種實施例中，RF鏈路接收器是單獨的模塊，或者與例如電力質量監(jiān)視器的另一部件集成在一起。在各種實施例中，當用于RF-WAN橋接器時，RF鏈路可被用在永久連接模式中。利用這種連接，可以不存在本地用戶。
[0078]在各種實施例中，設備具有一個或更多個到附近其他裝備的數(shù)字接口。鏈路可以是RS-232、USB、RS-458、紅外或者任何其他合適的短程本地鏈路。在網(wǎng)絡保護器中，系統(tǒng)也可以包括數(shù)字中繼器。微處理器可以定期輪詢中繼器并接收中繼器警告。微處理器可以記錄該數(shù)據(jù)供以后檢索。作為選擇，裝備警告可以被通過VLF信標和/或其他合適的通信路徑發(fā)送。在一個實施例中，微處理器通過任何合適的路徑作為其他裝備和其他軟件之間的橋接器工作。
[0079]在各種實施例中，例如如果在同一位置安裝了多于一個相同類型的設備，則設備具有到另一個設備的數(shù)字接口。這使得如果期望的話多個設備能夠共享任何合適的通信鏈路。
[0080]一個實施例的微處理器被連接到模擬傳感器和變換器。它們可以監(jiān)視例如溫度、水位、油位、濕度和/或任何其他合適的值的環(huán)境參數(shù)。在其他裝備中可以安裝其他傳感器，以允許微處理器監(jiān)視裝備參數(shù)。例如，可以針對油壓、溫度或任何其他合適的值監(jiān)視地下變壓器。模擬值被A/D電路數(shù)字化，并被微處理器記錄。讀數(shù)可以被利用軟件實時觀看，并且記錄的數(shù)據(jù)可以被分析。如果另一部件(例如電力質量監(jiān)視器)實際上數(shù)字化原始信號，或者在任何其他合適的條件下，這些傳感器可以被微處理器間接地記錄。
[0081 ] 在一個實施例中，系統(tǒng)包括VLF-WAN橋接器，所述VLF-WAN橋接器使得VLF收發(fā)器或者VLF信標能夠通過例如WiFi WiMax、數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)絡、以太網(wǎng)或任何其他合適的網(wǎng)絡的WAN系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)速率可能嚴重地受VLF收發(fā)器限制。橋接器設備可以安裝在地面以上，接近便捷的WAN連接點或處于任何其他合適的位置。VLF信號的傳播允許從地下位置到地面以上橋接器的數(shù)據(jù)轉移。在各種實施例中，很多地下設備可以共享同一橋接器。對于這樣的共享，沖突算法(例如CSMA/CA)可能是期望的。在一個實施例中，當與從變壓器室到變壓器室的VLF消息傳遞結合使用時，橋接器為整個VLF網(wǎng)孔網(wǎng)絡工作。在戰(zhàn)略性位置安裝更多個的橋接器能夠提高VLF-WAN鏈路的凈吞吐率，因為更多的VLF收發(fā)器將能夠并行運行(而不要求VLF消息傳遞)。
[0082]在一個實施例中，系統(tǒng)包括高速RF-WAN橋接器，所述RF-WAN橋接器鏈接高速RF收發(fā)器和WAN (通常為以太網(wǎng)、WiMax、數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)絡或任何其他合適的網(wǎng)絡)。在各種實施例中，由于受限傳播所致，盡管在條件許可時允許，但多個設備共享同一橋接器可能很困難。一個實施例包括固定于建筑物的橋接器，具有指向下的定向天線。如果天線足夠高，則可以到達多個地下變壓器室。
[0083]在各種實施例中，橋接器允許到使用PC軟件的微處理器的遠程高速通信。不要求本地用戶，并且利用PC軟件的自動狀態(tài)檢查和數(shù)據(jù)下載是可能的。遠程用戶也可以手動開始數(shù)據(jù)下載，或者在實時讀數(shù)和波形可用時觀看它們。
[0084]在一個實施例中，其中，安裝了 VLF收發(fā)器，橋接器也可被用來把信息從其他的地下位置傳遞到連接到該橋接器的位置。盡管是以VLF收發(fā)器的數(shù)據(jù)速率，但是這容許其他地下系統(tǒng)共享該橋接器。這使得期望將數(shù)據(jù)限于警告或狀態(tài)條件。
[0085]在一個實施例中，橋接器對警告做出響應，并針對狀態(tài)條件輪詢設備。橋接器可以通過發(fā)送穿過WAN的消息(例如給最終用戶發(fā)電子郵件，或者發(fā)送消息到PC軟件，或任何其他合適的行動)，根據(jù)接收到的警報采取行動。
[0086]在各種實施例中，或者通過經(jīng)橋接器的本地連接，或者遠程地利用橋接器，使用PC軟件與設備通信。在各種實施例中，連接到PC的VLF收發(fā)器也是可能的。PC軟件容許用戶觀看實時讀數(shù)和波形(當可用時)，發(fā)送和檢索定位點和記錄參數(shù)，下載數(shù)據(jù)，設置設備時鐘，并更新設備固件或者執(zhí)行任何其他合適的任務。
[0087]在各種實施例中，PC軟件提供數(shù)據(jù)圖形和報告產生、數(shù)據(jù)管理和存儲，以及數(shù)據(jù)分析功能。軟件的通信部分可以被實施為單獨的軟件系統(tǒng)(例如單獨的Windows NT服務)，并且不一定非要和數(shù)據(jù)觀看部分運行在同一 PC上。
[0088]PC軟件可以包括調度程序，它可以在調度的基礎上開始與遠程設備的所有通信行動，用于自動數(shù)據(jù)下載或者任何其他合適的行動。在各種實施例中，軟件也可以對接收到的設備警告做出響應，并且能夠通過電子郵件或者其他網(wǎng)絡手段把警告中繼到最終用戶或者其他系統(tǒng)。
[0089]在各種實施例中，PC軟件可以駐留在用戶PC上，或者利用第三方托管的網(wǎng)絡服務應用交付，或者能夠駐留在任何合適的位置。
[0090]在各種實施例中，PDA軟件提供上述PC軟件的一些或全部可應用功能，但是在PDA上，通常是掌上電腦或基于口袋型PC的PDA或智能電話、黑莓或任何其他合適的設備。一個實施例包括所有的通信功能、實時讀數(shù)和波形觀看，以及數(shù)據(jù)下載和設備初始化。
[0091]PDA可以被連接到具有便攜式VLF接收器，或者具有藍牙、ZigBee或其他高速RF鏈路的設備，或者任何其他合適的通信設備。在一個實施例中，具有PDA的用戶必須在物理上靠近地下位置；但是，在其他的實施例中這種靠近不是必需的。
[0092]在一個實施例中，電站使用VLF接收器來發(fā)現(xiàn)開路的導體或者其他警告條件。電站可以定期地勘查整個網(wǎng)絡網(wǎng)格(例如一個月一次，一年一次等)。由于發(fā)射的RF的傳播，當電站的工人和接收器在車輛中，接近地下位置時，可以接收到信號。電站工人不需要進入地下變壓器室，移走進人孔蓋，甚至不需要停下來向進人孔里看。這使得電站能夠迅速地勘查網(wǎng)絡網(wǎng)格而無需中斷交通或者導致其他的問題。
[0093]在這個實施例中，無線電接收器天線可以是環(huán)形或者鐵氧體線圈。一個實施例采用連接到PDA或手持計算機的無線電前端。可以使用降低噪聲拾取的技術來降低副邊網(wǎng)格導體引起的60Hz和諧波噪聲或任何其他噪聲。
[0094]如果檢測到信標，則電站可以決定是否通過進入進人孔進一步調查。如果警告是針對開路的導體，則電站可以選擇修復該導體，或者保持該導體開路，并且將設備編程以便停止發(fā)送針對該開路導體的信標。如果以后新導體變成開路，則設備將再次開始發(fā)射。電站可以類似地處理其他警告條件。
[0095]如果不需要其他功能，則可以在一個沒有PDA的實施例中提供VLF警告接收器功倉泛。
[0096]在一個實施例中，無線電接收器將記錄所有接收到的信標，并且所記錄的數(shù)據(jù)可以被收集并存儲在PC數(shù)據(jù)庫中，并利用定制PC軟件訪問，供以后分析。
[0097]在一個實施例中，其中，存在橋接器，PDA可以通過其他手段連接到同一 WAN，因而連接到遠程設備。例如，如果橋接器把地下設備連接到國際互聯(lián)網(wǎng)，則具有軟件的PDA可以通過其他手段(例如蜂窩電話網(wǎng)絡)連接到國際互聯(lián)網(wǎng)，并且通過該連接與地下設備通信。
[0098]在一個實施例中，PDA軟件的典型應用是用于探訪現(xiàn)場和下載記錄的數(shù)據(jù)以及檢查警告的電站工作。如果檢測到警告，則電站可以決定進入地下位置并調查。如果沒有檢測到警告，則用戶可以下載任何記錄的數(shù)據(jù)(不必移走進人孔蓋或柵格，或者進入拱頂)，并且繼續(xù)到下一個現(xiàn)場。當回到辦公室時，PDA用戶可以把任何被下載的數(shù)據(jù)、警告日志、連接日志等與PC軟件系統(tǒng)同步。
[0099]在一個實施例中，PDA軟件可以起到自組織橋接器的作用。如果用戶把PDA連接到使用鏈路的地下設備，并且PDA也具有到WAN的單獨連接(例如通過WiFi或者蜂窩電話鏈路)，則PDA軟件可以提供和橋接器相同的功能。
[0100]在各種實施例中，PDA軟件可以駐留在用戶PDA上，或者可以利用由第三方托管的網(wǎng)絡服務應用交付，或者能夠駐留在任何其他合適的位置中。
[0101]在一個實施例中，安裝了 PLC鏈路。該鏈路可以使用INSTEON、HomePlug, DS-2、Yitran, CE-Bus或任何其他合適的電力線通信協(xié)議。該鏈路使得設備能夠加入PLC網(wǎng)絡，并發(fā)送消息到遠程PC或任何其他合適的設備。也可能使用支持網(wǎng)孔網(wǎng)絡或路由功能的PLC協(xié)議進行消息傳遞。在一個實施例中可以使用遠程PLC-LAN/WAN橋接器把設備連接到中央PC或監(jiān)視站。警告可以被通過PLC網(wǎng)絡傳播到遠程站。在另一個實施例中，如果對于期望的下載速率，網(wǎng)絡帶寬足夠高，則可以通過PLC網(wǎng)絡下載數(shù)據(jù)。對于不同的任務，可以采用多個PLC協(xié)議。例如，如INSTEON的低比特率、高可靠性的協(xié)議可以被用于警告、警報和狀態(tài)條件，而如HomePlug AV的高速率協(xié)議則用于數(shù)據(jù)下載。
[0102]在各種實施例中，可以利用單獨的PLC模塊實施PLC鏈路，或者處理可以由設備微處理器或電力質量監(jiān)視器或任何其他合適的設備執(zhí)行。模擬前端可以被部分地或完全地與電力質量監(jiān)視器或任何其他合適的測量子系統(tǒng)共享。
[0103]應該理解，監(jiān)視可以包括狀態(tài)監(jiān)視、任何合適的值的測量和/或記錄、條件數(shù)據(jù)或值的任何合適的組合。應該理解，本領域技術人員將會清楚對這里所描述的當前優(yōu)選實施例的各種變化和修改。不偏離當前主題的范圍和精神，并且不減小其預期的優(yōu)點，可以做出這些變化和修改。因此預期這些變化和修改將被所附權利要求覆蓋。
【權利要求】
1.一種地下監(jiān)視系統(tǒng)，包含: 一個或更多個傳感器，被配置成監(jiān)視地下電氣系統(tǒng)； 處理器，被配置成監(jiān)視所述一個或更多個傳感器； 發(fā)射器信標，被配置成響應于處理器檢測到電纜故障而經(jīng)由低頻信號廣播警告，其中所述低頻信號在一個距離上廣播，使得通過便攜式讀取器接近該發(fā)射器信標而進行檢測。
2.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標包括甚低頻(VLF)信標。
3.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標包括超低頻(ULF)信標。
4.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標另外通過電力線通信鏈路發(fā)送警告。
5.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標另外通過WAN鏈路發(fā)送警告。
6.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標被配置為另外通過RF通信鏈路發(fā)送警告。
7.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，還包含: 接收單元，被配置成接收警告；和 發(fā)送單元，被配置成中繼所述警告。
8.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述一個或更多個傳感器中的至少一個感測環(huán)境條件。
9.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，被配置用于監(jiān)視的所述一個或更多個傳感器中的至少一個還被配置成監(jiān)視狀態(tài)、測量或記錄。
10.如權利要求1所述的地下監(jiān)視系統(tǒng)，其中，所述發(fā)射器信標被配置成以可聽或可視方式發(fā)送警告。
11.一種監(jiān)視地下電氣系統(tǒng)的方法，包含步驟: 從被配置成監(jiān)視地下電氣系統(tǒng)的一個或更多個傳感器接收數(shù)據(jù)； 經(jīng)由被配置成監(jiān)視所述一個或更多個傳感器的處理器處理數(shù)據(jù)； 從便攜式讀取器接收查詢； 當所述處理器檢測到電纜故障時，響應于查詢，經(jīng)由發(fā)射器信標將警告無線發(fā)射到便攜式讀取器。
12.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標包括甚低頻(VLF)信標。
13.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標包括超低頻(ULF)信標。
14.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標通過電力線通信鏈路發(fā)送警告。
15.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標通過WAN鏈路發(fā)送警告。
16.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標通過RF通信鏈路發(fā)送警告。
17.如權利要求11所述的方法，還包含步驟: 在便攜式讀取器中接收警告；和 將來自便攜式讀取器的警告中繼到網(wǎng)絡。
18.如權利要求11所述的方法，其中，所述一個或更多個傳感器中的至少一個感測環(huán)境條件。
19.如權利要求11所述的方法，其中，所述發(fā)射器信標被配置成以可聽或可視方式發(fā)送警告。
20. 如權利要求11所述的方法，其中，被配置用于監(jiān)視的所述一個或更多個傳感器中的至少一個還被配置成監(jiān)視狀態(tài)、測量或記錄。
【文檔編號】G08C17/02GK103558810SQ201310299594
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2007年3月16日 優(yōu)先權日:2006年3月16日
【發(fā)明者】沃爾特·柯特, 格倫·肖莫, 克里斯托佛·馬林斯 申請人:功率監(jiān)視器公司