一种防雷系统的监测系统的制作方法

本实用新型涉及电子器件的工况检测技术领域，尤其涉及一种防雷系统的监测系统。

背景技术：

雷电防护对于铁路系统非常重要，铁路的雷电防护系统采用了综合防雷的方案，包括行直击雷防护、接地、等电位、屏蔽，还需要在电源线、铁路信号线、通信线路上加装专用浪涌保护器(SPD)。SPD由于雷击产生的过电压、过电流、供电系统故障、自然老化等因素会发生失效、损坏。目前主要是依靠人工巡检的方式去检查SPD是否损坏，人工定期巡检各个SPD干接点状态，肉眼检查SPD是否损坏、是否需要更换，劳动强度大，检查效率低、耗时长，不能及时发现损坏的SPD，更不能对SPD损坏的原因进行分析。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种防雷系统的监测系统，解决目前技术中的雷电防护系统采用人工巡查的方式，劳动强度大，检查效率低，不能及时发现损坏的SPD的问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种防雷系统的监测系统，包括数据采集单元、处理单元和微机监控系统，设置在不同浪涌保护器处的若干路数据采集单元连接至处理单元，所述的数据采集单元主要包括信号调理单元、采集雷电流信号的电流传感器、检测浪涌保护器温度的温度传感器以及指示浪涌保护器损坏与否的干接点信号单元，所述的信号调理单元对电流传感器、温度传感器和干接点信号单元各自采集到的信息进行预处理后传输给处理单元进行分析处理，处理单元通过通信单元将分析处理结果传输给微机监控系统。本实用新型所述的防雷系统的监测系统利用数据采集单元实时的、远程的监测浪涌保护器的温度、雷电流波形和干接点信号，可对大数量的浪涌保护器同时进行监测，取代传统的人工巡查的方式，降低劳动强度，提高对防雷系统故障的排查效率，能完全的掌握浪涌保护器的工作状况，在浪涌保护器出现故障时能及时的发现，从而保障维护更换的及时性，并且能根据监测数据分析浪涌保护器损坏的原因，便于优化、改进防雷系统，能有效的保障防雷系统能始终具有可靠的保护作用，保障电路系统的运行可靠性和安全性。

进一步的，所述的信号调理单元包括雷电流信号处理单元、温度信号处理单元和干接点信号处理单元，所述的雷电流信号处理单元对电流传感器采集到的雷电流信号进行预处理，所述的温度信号处理单元对温度传感器检测到的温度信号进行预处理，所述的干接点信号处理单元对干接点信号单元采集到的干接点信号进行预处理，主要是将采集到的模拟信号转化为便于分析处理的数字信号。

进一步的，所述电流传感器采用罗氏线圈，罗氏线圈是均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈，输出信号是电流对时间的微分，通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。罗氏线圈具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。

进一步的，所述雷电流信号处理单元包括依次连接设置的积分器、信号调理电路、雷电流滤波电路和电平抬升电路，所述的积分器接收电流传感器采集的雷电流信号对其进行积分还原，得到真实的浪涌电流信号，所述的信号调理电路对积分器的输出信号进行降噪调幅，雷电流滤波电路对信号进行模拟滤波，消除干扰信号，电平抬升电路将具有正负极性特征的雷电流信号进行电平抬升处理，将信号变换成正电压范围，便于后续电路的采用单电源供电的有源器件进行处理。

进一步的，所述的温度信号处理单元包括温度信号放大电路和温度信号滤波电路，所述的温度信号放大电路接收温度传感器检测到的温度信号对其进行放大后输送给温度信号滤波电路由其滤除干扰信号。

进一步的，所述的干接点信号处理单元包括光耦和模拟选择开关，干接点信号单元通过光耦与模拟选择开关隔离开。

进一步的，所述的处理单元包括子数据处理单元和主数据处理单元，所述的子数据处理单元设置有若干个并且与数据采集单元一一对应连接，所有的子数据处理单元连接至主数据处理单元，所述的子数据处理单元对数据采集单元的信号调理单元预处理后的信号进行模数转换、数字滤波、缓冲的处理后输送入主数据处理单元进行分析处理。每个数据采集单元的信号先通过与其对应的子数据处理单元进行处理，处理效率高，维护方便，子数据处理单元的处理结果还汇集到主数据处理单元进行统计分析处理。

进一步的，所述子数据处理单元包括子处理器、子存储器、实时时钟、模数转换器一、模数转换器二和子通信接口，所述的雷电流信号处理单元、温度信号处理单元预处理后的信号分别通过模数转换器一、模数转换器二转换为数值信号后送入子处理器，干接点信号处理单元预处理后的信号直接送入子处理器，所述的实时时钟用于向子处理器提供时间信号，子处理器处理完成后的数据通过子通信接口传输给主数据处理单元。

进一步的，所述的主数据处理单元对来自多路子数据处理单元的信号进行运算处理，通过显示单元显示运算处理结果，显示单元图形化显示干接点状态、浪涌保护器的温度以及雷电流波形等信息，并且将运算处理结果发送至存储单元进行存储。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型所述的防雷系统的监测系统能实时的、远程的监测多路的浪涌保护器的工作状况，取代传统的人工巡查的方式，降低劳动强度，提高对防雷系统故障的排查效率，在浪涌保护器出现故障时能及时的发现，从而保障维护更换的及时性，并且能根据监测数据分析浪涌保护器损坏的原因，便于优化、改进防雷系统，能有效的保障防雷系统能始终具有可靠的保护作用，保障电路系统的运行可靠性和安全性；

同一设备多通道同时远程在线实时监测并存储雷电流的波形、幅值、电荷量、比能量、极性、发生时间等数据，同一设备多通道同时远程在线实时监测浪涌保护器的温度，同一设备同时远程在线实时监测不同品牌、不同型号的浪涌保护器的运行状态，并通过通信单元将监测数据实时传输到微机监测系统，实现实时组网监控。

附图说明

图1为防雷系统的监测系统的结构示意图；

图2为数据采集单元的结构示意图；

图3为雷电流信号处理单元的结构示意图；

图4为温度信号处理单元的结构示意图；

图5为干接点信号处理单元的结构示意图；

图6为子数据处理单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开的一种防雷系统的监测系统，能够远程、实时的监测多路浪涌保护器的工作状态，监测浪涌保护器的干接点状态、温度以及雷电流状况，及时的发现浪涌保护器是否损坏，并且能根据监测数据分析浪涌保护器损坏的原因，便于优化、改进防雷系统。

如图1所示，一种防雷系统的监测系统，主要包括数据采集单元、处理单元和微机监控系统，数据采集单元设置有若干个，分别设置在不同浪涌保护器处对浪涌保护器进行监测，所有数据采集单元监测到的信息汇总输送到处理单元进行处理，处理单元通过通信单元将分析处理结果传输给微机监控系统，通过微机监控系统远程、实时的对浪涌保护器的工作状况进行监测，确保能及时的发现浪涌保护器是否损坏，从而保障维护更换的及时性。

如图2所示，在本实施例中，数据采集单元主要包括信号调理单元、采集雷电流信号的电流传感器、检测浪涌保护器温度的温度传感器以及指示浪涌保护器损坏与否的干接点信号单元，所述的信号调理单元对电流传感器、温度传感器和干接点信号单元各自采集到的信息进行预处理后传输给处理单元进行分析处理。

其中的信号调理单元包括分别与电流传感器、温度传感器和干接点信号单元对应连接的雷电流信号处理单元、温度信号处理单元和干接点信号处理单元，所述的雷电流信号处理单元对多路的电流传感器采集到的雷电流信号进行预处理，所述的温度信号处理单元对多路的温度传感器检测到的温度信号进行预处理，所述的干接点信号处理单元对多路的干接点信号单元采集到的干接点信号进行预处理。

在本实施例中，电流传感器优选可采用罗氏线圈，利用罗氏线圈来采集雷电流信号，测量范围宽，精度高，稳定可靠，如图3所示，与之对应的雷电流信号处理单元包括依次连接设置的积分器、信号调理电路、雷电流滤波电路和电平抬升电路，所述的积分器接收电流传感器采集的雷电流信号对其进行积分还原，得到真实的浪涌电流信号，所述的信号调理电路对积分器的输出信号进行降噪调幅以满足后续有源器件进行处理的电压输入范围，滤波电路对信号进行模拟滤波，消除干扰信号，雷电流信号有正负极性特征，由于后续电路有源器件多采用单电源供电方式，因此需要利用电平抬升电路对信号进行电平抬升处理，将信号变换成正电压范围；

如图4所示，温度信号处理单元包括温度信号放大电路和温度信号滤波电路，所述的温度信号放大电路接收温度传感器检测到的温度信号对其进行放大，温度信号滤波电路滤除干扰信号；

如图5所示，干接点信号处理单元包括光耦和模拟选择开关，干接点信号单元通过光耦与模拟选择开关隔离开，由模拟选择开关输出数字信号。

如图1所示，为了提高对监测信息的处理效率，处理单元包括子数据处理单元和主数据处理单元，所述的子数据处理单元设置有若干个并且与数据采集单元一一对应连接，所有的子数据处理单元连接至主数据处理单元，所述的子数据处理单元对数据采集单元的信号调理单元预处理后的信号进行模数转换、数字滤波、缓冲的处理后汇总输送入主数据处理单元进行分析处理。

其中的子数据处理单元如图6所示，其包括子处理器、子存储器、实时时钟、模数转换器一、模数转换器二和子通信接口，所述的雷电流信号处理单元、温度信号处理单元调理后的信号分别通过模数转换器一、模数转换器二转换为数值信号后送入子处理器，干接点信号处理单元调理后的信号直接送入子处理器，所述的实时时钟用于向子处理器提供时间信号，用于指示当前时间及记录雷电流发生、结束的时间等，子存储器用于存储子数据处理单元的相关参数，子处理器用于对数据进行缓存、运算、处理，检测调理后的干接点信号，获取实时时钟的当前时间，控制子存储器存储子数据处理单元的相关参数，控制子通讯接口与主数据处理单元进行通讯，子处理器处理完成后的数据通过子通信接口传输给主数据处理单元，子通信接口的通讯方式为RS485/RS422/CAN。

如图1所示，主数据处理单元对来自多路子数据处理单元的信号进行运算处理，然后通过通信单元将分析处理结果传输给微机监控系统，通信单元的通信方式可以是RS485/RS422/CAN或TCP/IP，实现对监控线路的实时组网监控，通过显示单元显示运算处理结果，控制显示单元图形化显示干接点状态、温度值、雷电流波形及雷电流参数等监测信息，并且将运算处理结果发送至存储单元进行存储。

在铁路通信设备中设置了防雷系统，防雷系统包括了大量的设置在不同位置的浪涌保护器，利用上述的数据采集单元可以对不同品牌、不同型号的浪涌保护器的温度、干接点信号以及雷电流状况进行采集，实现远程、实时的监测并存储雷电流的波形、幅值、电荷量、比能量、极性、发生时间等数据，收集的浪涌保护器状态信息及雷电数据更全面，对雷电的监测更准确、可靠，确保能及时的发现损坏的浪涌保护器，从而能及时的进行维护更换，保障防雷系统始终处于可靠的有效状态，保障对铁路通信设备的有效保护性，后期可利用大数据进行分析，从而优化现有防雷系统，提供更为经济、更为有效的防雷方案，分析SPD损坏的原因，为后期的机房改造提供依据。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。