本发明涉及数据采集以及分析领域，特别是一种采集氧化锌防雷器性能数据的装置和防雷器性能分析方法。
背景技术：
现在的防雷设备（又称避雷器、浪涌保护器、电涌保护器等）使用中，还没有一种技术能对防雷设备的使用性能状态进行预警，只能在防雷设备损坏后进行告警，然后进行更换。实际上，这种事后处理的方式对于防雷重要的领域是很危险的，比如军事、化工、电力等使用场合，在防雷器损坏后，会导致经防雷设备保护的电气设施无法正常工作，进而造成后续不可估量的严重后果。基于上述，提供一种能对防雷设备的工作状态数据进行实时采集，并能根据采集数据得出防雷设备的使用寿命，从而在防雷设备接近使用寿命前将其更换，防止对其所保护的电气设施正常工作造成影响，并为合理安排防雷设备布局提供相应理论数据支撑的防雷设备数据采集设施以及分析方法显得尤为必要。
技术实现要素：
为了克服现有技术中，防雷设备无法进行使用寿命提前预警，实际使用中会对其所保护的电气设施工作造成影响的弊端，本发明提供了一种通过罗氏线圈采集氧化锌防雷器的性能状态，在积分电路和单片机模块作用下，能将氧化锌防雷器工作数据实时经gprs模块经无线移动网络传输给远端管理方，或经有线网络将数据传输给远端管理方，管理方对所得数据进行计算、分析，得出氧化锌防雷器使用寿命以及逝去剩余寿命、剩余使用寿命，从而提前分级告警将接近使用寿命的氧化锌防雷器进行更换，以及根据分析所得数据针对性的、及时的对当地氧化锌防雷器进行测评、调整防雷设备的布置，为达到合理、高效规划、配置防雷设备提供有效技术支撑的采集氧化锌防雷器性能数据的装置和防雷器性能分析方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
采集氧化锌防雷器性能数据的装置，其特征在包括开关电源、罗氏线圈、积分电路、gprs模块、单片机模块、讯响器、led闪光灯模块，开关电源、罗氏线圈、积分电路、gprs模块、单片机模块、讯响器、led闪光灯模块都安装在同一壳体内，开关电源的电源输入两端分别和220v交流电源两极通过导线连接，开关电源的电源输出两端分别和积分电路、gprs模块、单片机模块的电源输入两端通过导线连接，被测电源线穿过罗氏线圈的中部，罗氏线圈的输出两端分别和积分电路信号输入两端通过导线连接，积分电路信号输出端和单片机模块信号输入端通过导线连接，单片机模块信号输出两端和gprs模块信号输入端连接，单片机模块的第一路控制电源输出端和讯响器电源输入端正极通过导线连接，单片机模块的第二路控制电源输出端和led闪光灯模块的正极电源输入端通过导线连接，开关电源的负极电源输出端和讯响器、led闪光灯模块负极电源输入端通过导线连接。
所述开关电源是交流220v电源转直流开关电源模块成品。
所述积分电路包括运放集成电路、电阻、无极性电容，其间通过导线连接，运放集成电路型号是lm324，第一只电阻一端和运放集成电路的反相输入端2脚、无极性电容一端连接，无极性电容另一端和运放集成电路的输出端1脚连接，第二只电阻一端和运放集成电路的同相输入端2脚连接。
所述gprs模块是air202t型号的通信模块，air202模块具有四路工作频段，工作频段分别是：gsm850mhz，gsm900mhz，dcs1800mhz和pcs1900mhz。
所述单片机模块是主控芯片型号为stm8l052r8的单片机模块成品，单片机模块具有两个电源输入端，一路模拟信号输入端，一路数字信号输出端，两路控制电源输出端，单片机模块还具有一个usb插口，通过usb插线一端插入usb插口、另一端插入pc机上usb插座，能通过pc机相关软件为单片机模块内写入不同的控制数据，单片机模块还具有一个网线插口，通过网线一端插入网线插口，网线另一端插入互联网设备，能将单片机模块采集的数据经有线网络传输给远端管理方。
所述讯响器厂家品牌是晟凯奥，是型号sfm-27、工作电压dc24v的连续声蜂鸣器，讯响器位于外壳右侧前中部开孔内侧，利于讯响器发出的声音向外传出。
所述led闪光灯模块采用具有控制芯片及多只led灯珠的led闪光灯模块成品，工作时，在控制芯片作用下，多只led灯珠会交替发光，led闪光灯模块的前端位于壳体前下部开口外侧，利于外界观察多只led灯珠发光情况。
防雷器性能分析方法，第一步，管理中心接收采集防雷设备数据装置中gprs模块发射出的数据；第二步，利用使用寿命计算公式，得出防雷设备在不同感应电流冲击下的使用寿命；第三步，计算出防雷设备在复合感应雷电流的冲击下的逝去使用寿命和剩余使用寿命；第四步，设置剩余使用寿命不同告警阈值分级告警；第五步，采用大数据分析防雷器的使用寿命随地理位置、时间的分布，以及感应雷电流具体发生的地理、时间分布情况，从而进行决策、规划。
所述管理中心接收采集氧化锌防雷器数据装置中gprs模块发射出的数据后，将gprs模块实时上传的雷电流数据进行计算、分析、归类、汇总，得出每次感应雷电流强度数据、氧化锌防雷器被雷电流作用次数、对应时间，并同时得出感应雷电流具体的地理、时间分布情况。
所述管理中心根据公式计算出氧化锌防雷器使用寿命、复合感应雷电流下的逝去使用寿命、剩余使用寿命（将氧化锌防雷器的设计使用寿命数据和得到的氧化锌防雷器逝去使用寿命数据相减，即得到氧化锌防雷器剩余使用的寿命数据）。设置防雷器剩余使用寿命的不同告警阈值而分级告警，管理中心根据得出的氧化锌防雷器剩余使用寿命数据进行判断，如果判断出某个位置的氧化锌防雷器快达到使用寿命了，管理中心的应用系统会给使用寿命快到期的氧化锌防雷器所在管理人员发出告警信息，提示其及时将快到期的氧化锌防雷器更换。
所述采用大数据分析防雷器的使用寿命随地理位置、时间的分布，以及感应雷电流具体发生的地理、时间分布情况，从而进行决策、规划，实际应用中，能对防雷设备所在地当地的感应雷电流分布有一个全面的认知、掌握，并能针对性的、及时的对当地防雷设备进行测评、调整防雷设备的布置，从而达到合理、高效的配置防雷设备。
本发明有益效果是：本发明使用中，罗氏线圈实时采集雷电发生时通过氧化锌防雷器的感应雷电流信号，并输入至积分电路信号输入端，积分电路将信号调整后输入至单片机模块信号输入端，单片机模块将输入模拟信号转换为数字信号并输出至gprs模块信号输入端，gprs模块将信号经无线移动网络传输给远端管理中心；或经有线网络将数据实时高效传输给远端管理方，经过上述，做到了实时有效的感应雷电流信号采集并传输。当远端管理方接收到数据后，管理方对所得数据进行计算得出氧化锌防雷器逝去使用寿命以及剩余使用寿命（计算方法及公式请参看本申请人在同日提交的专利申请“一种氧化锌防雷器使用寿命的算法”，有详细的描述），从而提前分级告警将接近使用寿命的氧化锌防雷器进行更换，以及根据分析所得数据针对性的、及时的对当地防雷设备进行测评、调整防雷设备的布置，达到合理、高效的配置防雷设备。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
图1为本发明采集氧化锌防雷器性能数据的装置置结构示意图；
图2为本发明采集氧化锌防雷器性能数据的装置电路图；
图3是本发明防雷器性能分析方法结构框图。
具体实施方式
图1中所示，采集氧化锌防雷器性能数据的装置，包括开关电源1、罗氏线圈2、积分电路3、gprs模块4、单片机模块5、讯响器6、led闪光灯模块7，开关电源1、积分电路3、gprs模块4、单片机模块5、讯响器6、led闪光灯模块7安装在壳体8内，罗氏线圈2位于壳体8外，壳体8前端中部有一个开孔8-1，壳体8前下部有一个开口8-2。
图2中所示，开关电源u1是交流220v电源转24v直流电源开关电源模块成品。积分电路包括运放集成电路u4、电阻r1及r2、无极性电容c，其间通过导线连接，运放集成电路u4型号是lm324，第一只电阻r1一端和运放集成电路u4的反相输入端2脚、无极性电容c一端连接，无极性电容c另一端和运放集成电路u4的输出端1脚连接，第二只电阻r2一端和运放集成电路u4的同相输入端2脚连接。gprs模块u3是air202t型号的通信模块，air202模块具有四路工作频段，工作频段分别是：gsm850mhz，gsm900mhz，dcs1800mhz和pcs1900mhz。单片机模块u2是主控芯片型号为stm8l052r8的单片机模块成品，单片机模块u2具有两个电源输入端vcc1及gnd1，一路模拟信号输入端xc，一路数字信号输出端xc1及xc2，两路控制电源输出端d1及d2，单片机模块u2还具有一个usb插口，通过usb插线一端插入usb插口、另一端插入pc机上usb插座，能通过pc机相关软件为单片机模块u2内写入不同的控制数据，单片机模块u2还具有一个网线插口，通过网线一端插入网线插口，网线另一端插入互联网设备，能将单片机模块u2采集的数据经有线网络传输给远端管理方。讯响器b厂家品牌是晟凯奥，是型号sfm-27、工作电压dc24v的连续声蜂鸣器，讯响器b位于壳体前中部开孔内侧，利于讯响器b发出的声音向外传出。led闪光灯模块h采用具有控制芯片及多只led灯珠的led闪光灯模块成品，工作时，在控制芯片作用下，多只led灯珠会交替发光，led闪光灯模块h的前端位于壳体前下部开口外侧，利于外界观察多只led灯珠发光情况。
图2中所示，开关电源u1的电源输入两端1及2脚分别和220v交流电源两极通过导线连接，开关电源u1的电源输出两端3及4脚分别和积分电路运放集成电路u4的正负两极电源输入端4及11脚、gprs模块u3电源输入两端vcc2及gnd2、单片机模块u2的电源输入两端vcc1及gnd1通过导线连接，氧化锌防雷器的电源输出端穿过罗氏线圈x的中部，罗氏线圈x的两端分别和积分电路信号输入两端电阻r1及r2另一端通过导线连接，积分电路运放集成电路u4信号输出端1脚和单片机模块u2信号输入端xc通过导线连接，单片机模块u2信号输出两端xc1及xc2和gprs模块u3信号输入端xr1及xr2通过rs485数据线连接，单片机模块u2的第一路控制电源输出端d1和讯响器b电源输入端正极通过导线连接，单片机模块u2的第二路控制电源输出端d2和led闪光灯模块h的正极电源输入端通过导线连接，开关电源u1的负极电源输出端4脚和讯响器b、led闪光灯模块h负极电源输入端通过导线连接，工作中，罗氏线圈x采集雷电发生时通过氧化锌防雷器的感应雷电流信号，并输入至积分电路信号输入端电阻r1及r2另一端，积分电路将信号调整后输入至单片机模块u2信号输入端xc，单片机模块u2将输入模拟信号转换为数字信号并输出至gprs模块u3信号输入端xr1及xr2，gprs模块u3将信号经无线移动网络传输给远端管理中心。
图2中所示，本发明使用中，220v交流电源进入开关电源u1的1及2脚后，开关电源u1的3脚输出稳定的24v直流电源进入积分电路、gprs模块、单片机模块u2的电源输入两端；积分电路、gprs模块、单片机模块u2处于得电待机状态。氧化锌防雷器工作时当其周围产生雷电流时，罗氏线圈x会将感应电流信号转换为电压信号进入积分电路的信号输入端电阻r1及r2另一端，电压信号经运放集成电路u4运算放大、调整输出至单片机模块u2信号输入端xc，单片机模块u2将输入的信号进行转换为数字信号并经信号输出端xc1、xc2输入至gprs模块u3数据输入端xr1、xr2，在gprs模块u3内部电路作用下，gprs模块u3将数字信号经无线移动网络发送出去，从而和gprs模块u3建立连接的远端管理方接收到采集氧化锌防雷器数据装置gprs模块发射出的无线数据信号；单片机模块u2的信号输入端xc在输入的信号过大时，也就是作用于氧化锌防雷器的雷电流强度过大、罗氏线圈x产生的感应信号过大时，在单片机模块u2内部电路作用下，此刻输入电压信号大于单片机模块u2的预警阈值电压，单片机模块u2的两个控制电源输出端d1和d2会同时输出高电平进入讯响器b、led闪光灯模块h，于是，讯响器b发出响亮警报声音、led闪光灯模块h的led灯珠交替发光，给予周边人员提示，防雷设备遭受了大电流雷击，及时进行查看。图2中，电阻r1、r2阻值是10k；无极性电容规格是0.1μf。
图3中所示，防雷器性能分析方法，第一步，管理中心接收采集氧化锌防雷器数据装置中gprs模块发射出的数据；第二步，利用使用寿命计算公式，得出氧化锌防雷器在不同感应电流冲击下的使用寿命；第三步，计算出氧化锌防雷器在复合感应雷电流的冲击下的逝去使用寿命和剩余使用寿命；第四步，设置剩余使用寿命不同告警阈值分级告警；第五步，采用大数据分析防雷器的使用寿命随地理位置、时间的分布，以及感应雷电流具体发生的地理、时间分布情况，从而进行决策、规划。
图3中所示，管理中心接收采集氧化锌防雷器数据装置中gprs模块发射出的数据后，将gprs模块实时上传的雷电流数据进行分析、归类、汇总，得出每次感应雷电流强度数据、氧化锌防雷器被雷电流作用次数、对应时间。管理中心根据公式计算出氧化锌防雷器使用寿命、复合感应雷电流下的逝去使用寿命、剩余使用寿命（将氧化锌防雷器的设计使用寿命数据和得到的氧化锌防雷器逝去使用寿命数据相减，即得到氧化锌防雷器剩余使用的寿命数据），计算方法及公式请参看本申请人在同日提交的专利申请“一种氧化锌防雷器使用寿命的算法”，有详细的描述。设置防雷器剩余使用寿命的不同告警阈值而分级告警，管理中心根据得出的氧化锌防雷器剩余使用寿命数据进行判断，如果判断出某个位置的氧化锌防雷器快达到使用寿命了，管理中心的应用系统会给使用寿命快到期的氧化锌防雷器所在管理人员发出告警信息，提示其及时将快到期的氧化锌防雷器更换。采用大数据分析防雷器的使用寿命随地理位置、时间的分布，以及感应雷电流具体发生的地理、时间分布情况，从而对防雷器的使用进行决策、规划，；实际应用中，能对氧化锌防雷器所在地当地的感应雷电流分布有一个全面的认知、掌握，并能针对性的、及时的对当地防雷设备进行测评、调整防雷设备的布置，从而达到合理、高效的配置防雷设备。
本发明使用中，罗氏线圈实时采集雷电发生时通过氧化锌防雷器的感应雷电流信号，并输入至积分电路信号输入端，积分电路将信号调整后输入至单片机模块信号输入端，单片机模块将输入模拟信号转换为数字信号并输出至gprs模块信号输入端，gprs模块将信号经无线移动网络传输给远端管理中心；或经有线网络将数据实时高效传输给远端管理方，经过上述，做到了实时有效的雷电流信号采集并传输。当远端管理方接收到数据后，管理方对所得数据进行计算、分析，得出防雷设备使用寿命以及逝去使用寿命、剩余使用寿命，从而提前分级告警将接近使用寿命的氧化锌防雷器进行更换，以及根据分析所得数据针对性的、及时的对当地防雷设备进行测评、调整防雷设备的布置，从而达到合理、高效的配置防雷设备。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。