一种基于自组网的雷电监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于自组网的雷电监测系统，包括若干从节点、1个主节点以及上位机，所述主节点包括主节点主控模块和与之连接的主节点无线通信模块，所述上位机与主节点主控模块连接，所述各从节点分布于对应的雷电监测区域，每个从节点包括雷电传感器、接口电路、峰值检测电路、从节点主控模块和从节点无线通信模块，各从节点无线通信模块与主节点无线通信模块之间建立无线连接，实现组网。本实用新型专利技术克服了传统雷电监测技术的测量误差、灵敏度低以及成本高等缺陷。

Lightning monitoring system based on ad hoc network

The utility model discloses a lightning monitoring system based on ad hoc network, including some from the 1 node, the master node and the host computer, the master node comprises a main node main control module and wireless communication module connected with the master node, the host computer and the master node main control module connection, lightning monitoring area the distribution of each slave node to the corresponding node from each, including lightning sensor, interface circuit, peak detection circuit, from the node from the node main control module and wireless communication module, a wireless connection between the nodes from the main node of wireless communication module and wireless communication module, achieve network. The utility model overcomes the defects of the traditional lightning monitoring technology, such as measurement error, low sensitivity and high cost.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于雷电预警
，特别涉及了一种基于自组网的雷电监测系统。
技术介绍
雷电是带有电荷的雷云对带有不同电荷的雷云或者对地释放电荷的一种现象。在雷电的监测中常常提出一些雷电流参数用来进行测量和防范。磁钢棒法测量雷电流在现在的很多电力设备中被广泛使用，现在也有用阴极射线示波器对雷电流进行测量，或者用雷电定位系统来实现雷电预警的。但是，传统的磁钢棒法测雷电流具有较多的缺陷和局限性。首先磁钢棒法受磁性的影响较大，从而使得磁钢棒法对于雷电流的测量存在很大的误差隐患，而且灵敏性也将降低。其次使用示波器的观测方法造价昂贵、观测的条件要求苛刻使得这种方法只能被用来进行简单观测，对于大范围使用测量还有很大的难度。建立雷电定位系统前期投入资源多，而且要攻克定位准确性的难点，对雷云之间的放电的误判，对地形复杂的地区进行测量的误差。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本技术旨在提供一种基于自组网的雷电监测系统，克服了传统雷电监测技术的测量误差、灵敏度低以及成本高等缺陷。为了实现上述技术目的，本技术的技术方案为：一种基于自组网的雷电监测系统，包括若干从节点、1个主节点以及上位机，所述主节点包括主节点主控模块和与之连接的主节点无线通信模块，所述上位机与主节点主控模块连接，所述各从节点分布于对应的雷电监测区域，每个从节点包括雷电传感器、接口电路、峰值检测电路、从节点主控模块和从节点无线通信模块，各从节点无线通信模块与主节点无线通信模块之间建立无线连接，实现组网；每个从节点的雷电传感器采集该雷电监测区域内的雷电流信号，并通过接口电路将采集到的雷电流信号传送给从节点主控模块和峰值检测电路，所述峰值检测电路检测雷电流的峰值信号并传送给从节点主控模块，每个从节点主控模块将接收到的数据通过无线连接汇聚至主节点主控模块，主节点主控模块再将汇聚到的数据上传至上位机，上位机显示各雷电监测区域的雷电流信号波形。基于上述技术方案的优选方案，所述接口电路包括第一运放、第二运放、第一电容、第一～第四电阻，第一运放的正输入端接地，第一运放的负输入端经第一电阻与雷电传感器的输出端连接，第一运放的输出端经第一电容反馈接至第一运放的负输入端，第一运放的输出端经第二电阻反馈接至第一运放的负输入端，第二运放的正输入端接地，第二运放的负输入端经第三电阻与第一运放的输出端连接，第二运放的输出端经第四电阻反馈接至第二运放的输入端，第二运放的输出端连接从节点主控模块和峰值检测电路。基于上述技术方案的优选方案，所述第一运放和第二运放采用LM4562芯片。基于上述技术方案的优选方案，所述峰值检测电路包括第三～第五运放、第一～第三二极管、第五电阻、第六电阻、第二电容和第三电容，第三运放的正输入端连接接口电路的输出端，第一二极管的阳极连接第三运放的负输入端，第一二极管的阴极连接第三运放的输出端，第二电容与第一二极管并联，第二二极管的阳极连接第三运放的输出端，第二二极管的阴极连接第四运放的正输入端，第二二极管的阴极经第六电阻与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接第三运放的负输入端，第四运放的输出端连接第四运放的负输入端，第三二极管的阳极连接第四运放的输出端，第三二极管的阴极连接第五运放的正输入端，第五运放的正输入端经第三电容接地，第五运放的输出端连接第五运放的负输入端，第五运放的输出端连接第五电阻与第六电阻的公共端，第五运放的输出端连接从节点主控模块。基于上述技术方案的优选方案，所述第三～第五运放均采用LM4562芯片。基于上述技术方案的优选方案，所述雷电传感器采用罗果夫斯基线圈传感器。基于上述技术方案的优选方案，所述从节点无线通信模块和主节点无线通信模块均采用Zigbee通信模块。基于上述技术方案的优选方案，所述Zigbee通信模块的型号为DRF1605H。基于上述技术方案的优选方案，所述从节点主控模块和主节点主控模块均采用STM32F103RBT6芯片。采用上述技术方案带来的有益效果：本技术与传统的雷电监测技术——磁钢棒法、阴极射线示波器和雷电定位技术相比，具有采样速度快、捕捉参数准确性高、总体成本低，测量误差小等优点。同时，本技术通过自组网技术，从而实现大范围区域的雷电监测预警。附图说明图1是本技术中从节点的结构框图。图2是本技术中接口电路的电路图。图3是本技术中峰值检测电路的电路图。标号说明：L1～L5：第一～第五运放；R1～R6：第一～第六电阻；D1～D3：第一～第三二极管；C1～C3：第一～第三电容。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。一种基于自组网的雷电监测系统，包括若干从节点、1个主节点以及上位机。所述主节点包括主节点主控模块和与之连接的主节点无线通信模块。所述上位机与主节点主控模块连接。所述各从节点分布于对应的雷电监测区域。如图1所示，每个从节点包括雷电传感器、接口电路、峰值检测电路、从节点主控模块和从节点无线通信模块，各从节点无线通信模块与主节点无线通信模块之间建立无线连接，实现自组网。每个从节点的雷电传感器采集该雷电监测区域内的雷电流信号，并通过接口电路将采集到的雷电流信号传送给从节点主控模块和峰值检测电路，所述峰值检测电路检测雷电流的峰值信号并传送给从节点主控模块，每个从节点主控模块将接收到的数据通过无线连接汇聚至主节点主控模块，主节点主控模块再将汇聚到的数据上传至上位机，上位机显示各雷电监测区域的雷电流信号波形。在本实施例中，上述雷电传感器采用罗果夫斯基线圈传感器。采用精度高、感应快速的电流传感器—罗果夫斯基线圈传感器接收雷电流信号，将大电流信号等比例转换成小电压信号。接口电路不仅能将由电流传感器造成的相位差补齐，还要将信号按比例放大，以供后续装置处理使用。如图2所示，接口电路包括第一运放L1、第二运放L2、第一电容C1、第一～第四电阻R1～R4，第一运放L1的正输入端接地，第一运放L1的负输入端经第一电阻R1与雷电传感器的输出端连接，第一运放L1的输出端经第一电容C1反馈接至第一运放L1的负输入端，第一运放L1的输出端经第二电阻R2反馈接至第一运放L1的负输入端，第二运放L2的正输入端接地，第二运放L2的负输入端经第三电阻R3与第一运放L1的输出端连接，第二运放L2的输出端经第四电阻R4反馈接至第二运放L2的输入端，第二运放L2的输出端连接从节点主控模块和峰值检测电路。峰值检测电路用来检测雷电流信号的最大值。如图3所示，峰值检测电路包括第三～第五运放L3～L5、第一～第三二极管D1～D3、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2和第三电容C3，第三运放L3的正输入端连接接口电路的输出端，第一二极管D1的阳极连接第三运放L3的负输入端，第一二极管D1的阴极连接第三运放L3的输出端，第二电容C2与第一二极管D1并联，第二二极管D2的阳极连接第三运放L3的输出端，第二二极管D2的阴极连接第四运放L4的正输入端，第二二极管D2的阴极经第六电阻R6与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端连接第三运放L3的负输入端，第四运放L4的输出端连接第四运放L4的负输入端，第三二极管D3的阳极连接第四运放L4的输出端，第三二极管D3的阴极连接第五运放L5的正输入端，第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自组网的雷电监测系统，其特征在于：包括若干从节点、1个主节点以及上位机，所述主节点包括主节点主控模块和与之连接的主节点无线通信模块，所述上位机与主节点主控模块连接，所述各从节点分布于对应的雷电监测区域，每个从节点包括雷电传感器、接口电路、峰值检测电路、从节点主控模块和从节点无线通信模块，各从节点无线通信模块与主节点无线通信模块之间建立无线连接，实现组网；每个从节点的雷电传感器采集该雷电监测区域内的雷电流信号，并通过接口电路将采集到的雷电流信号传送给从节点主控模块和峰值检测电路，所述峰值检测电路检测雷电流的峰值信号并传送给从节点主控模块，每个从节点主控模块将接收到的数据通过无线连接汇聚至主节点主控模块，主节点主控模块再将汇聚到的数据上传至上位机，上位机显示各雷电监测区域的雷电流信号波形。

【技术特征摘要】
1.一种基于自组网的雷电监测系统，其特征在于：包括若干从节点、1个主节点以及上位机，所述主节点包括主节点主控模块和与之连接的主节点无线通信模块，所述上位机与主节点主控模块连接，所述各从节点分布于对应的雷电监测区域，每个从节点包括雷电传感器、接口电路、峰值检测电路、从节点主控模块和从节点无线通信模块，各从节点无线通信模块与主节点无线通信模块之间建立无线连接，实现组网；每个从节点的雷电传感器采集该雷电监测区域内的雷电流信号，并通过接口电路将采集到的雷电流信号传送给从节点主控模块和峰值检测电路，所述峰值检测电路检测雷电流的峰值信号并传送给从节点主控模块，每个从节点主控模块将接收到的数据通过无线连接汇聚至主节点主控模块，主节点主控模块再将汇聚到的数据上传至上位机，上位机显示各雷电监测区域的雷电流信号波形。2.根据权利要求1所述一种基于自组网的雷电监测系统，其特征在于：所述接口电路包括第一运放、第二运放、第一电容、第一～第四电阻，第一运放的正输入端接地，第一运放的负输入端经第一电阻与雷电传感器的输出端连接，第一运放的输出端经第一电容反馈接至第一运放的负输入端，第一运放的输出端经第二电阻反馈接至第一运放的负输入端，第二运放的正输入端接地，第二运放的负输入端经第三电阻与第一运放的输出端连接，第二运放的输出端经第四电阻反馈接至第二运放的输入端，第二运放的输出端连接从节点主控模块和峰值检测电路。3.根据权利要求2所述一种基于自组网的雷电监测系统，其特征在于：所述第一运放和第二运放采用LM4562芯片。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宁，张银伟，胡全辉，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32