基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统及方法，系统包括多参数检测单元和监控中心，所述多参数检测单元将检测的电磁环境数据传输给监控中心，多参数检测单元包括三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器、数字式温湿度集成传感器、数字式气压传感器和驻极体电容传声器，本发明专利技术的电磁环境监测系统实现了工频电场、工频磁场、可听噪声、环境温度、环境湿度、气压等参数的集成监测，为电磁环境信息影响因素的关联分析、设计验证提供数据依据；通过研究监测装置持续供电技术保证装置能够进行全天候24小时持续监测。

【技术实现步骤摘要】
基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统及方法
本专利技术涉及一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统及方法。
技术介绍
随着电网建设步伐的不断加快、人们生活水平的不断提高，人们对电网环境保护提出了更高的要求，电网建设也不断受到环境保护方面问题的困扰。一方面，在全国各地不时发生因输电线路临近、跨越民房，变电站、换流站噪声扰民等电网环保问题引发投诉和纠纷。近几年电网环保信访事件数量不断上升，群众阻挠输变电工程施工的事件时有发生，这不仅给电网的建设带来困难，严重影响了电网的安全运行，也给输变电工程环保监管带来诸多问题和压力。另一方面，目前市场上已有的电磁测量仪器通常用于现场测量，无法进行长时间监测和数据存储，需要人工记录数据，操作不方便，且监测受气候条件制约性较大，很难实现多监测点数据同时监测和数据共享，无法与现有电网环保管理子系统形成数据的无缝对接，致使数据零散。科学宣传输变电工程的电磁环境影响、公示输变电工程电磁环境参数水平、合理解释民众遇到的与输变电工程相关的困惑、实现广域全天候电磁环境参数的监测、和数据的智能化集成与应用，是解决问题的根本途径。但是现有的关于工频电磁场测量装置及其在线监测系统存在以下两方面的问题：(1)无法实现交流全天候监测电磁环境监测装置多采用悬浮式电磁场传感器，根据此原理研制出的电场监测设备，受空气湿度的影响较为严重，只有在空气湿度小于80％时，才可进行数据监测，在湿度较大的情况下测量误差较大；同时，目前进行的电磁环境测量工作，往往需要携带电磁环境监测装置、温湿度计、气压计、噪声计等设备，携带仪器较多，操作不方便。(2)监测数据无法实现多维度应用当前电磁环境数据监测软件，无法满足多样化数据展示的需求，展示方式过于单一；同时，对于数据的利用程度有限，在数据的查询、分析、价值挖掘以及开放性上，也需要深入研究，保证数据的有效利用。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统及方法，本专利技术建立广域全态电磁环境智能监测系统，实现现场数据的存储、远程调阅等功能，向公众展示电磁环境实时数据，协助解决潜在电磁环境纠纷，能够实现监测数据的统一化管理和应用，使输变电工程电磁环境管理便捷化、集成化，为国家电网的环保管理子系统提供数据、信息和决策支持。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，包括多参数检测单元和监控中心，所述多参数检测单元将检测的电磁环境数据传输给监控中心，其中：所述多参数检测单元包括三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器、数字式温湿度集成传感器、数字式气压传感器和驻极体电容传声器，上述传感器均设置于固定支架上；所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连，所述数字式气压传感器与微控制器相连，所述微控制器与数据发送与接收模块相连；所述多参数检测单元对检测的电场、磁场、温度、湿度、气压和噪声参数通过通信模块传输给监控中心，进行数据的实时存储与显示，所述通信模块以光纤传输通道为主通讯通道、蓝牙传输通道为冷备用通道。所述三维地参考型电场传感器探头，其由三对平行板和一个接地电极组成，每对平行板与一个接地电极之间均由绝缘层填充连接，每对平行板中间也由绝缘层隔开。因为探头是由平板组成的，它使用局限于平坦的地面，对界面上电荷分布的畸变通常是不大的。为提高全天候监测过程中温湿度数据的监测精度，特别配置了外置的数字式温湿度集成传感器。数字式温湿度集成传感器外置的好处，一是可以避免元器件长期工作发热使温度数据偏高，二是可以避免内置式使湿度监测不准确。本专利技术还利用数字式气压传感器检测输电线路周围的气压信息并传送至微控制器进行存储。进一步地，所述驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩。为了保证噪声探头测量的稳定，在驻极体电容传声器外部还设置有噪声防风罩后进行噪声测量。进一步地，所述微控制器通过数据发送与接收模块连接至服务器，所述服务器与监控终端相连。本专利技术的电磁环境监测系统采用集成化设计，可以对工频电场、工频磁场、噪声、温度、湿度和气压进行定点实时监测，可根据需要部署多个子系统组成分布式监测网络，具有数据存储和数据共享功能，可通过光纤或蓝牙通讯模块将监测信息实时发送至上位机或服务器，与主站进行实时通信，也可以满足雨雪寒暑等各种户外使用条件。所述微控制器还与数据存储模块相连。微控制器获得的温湿度、气压、电场强度或磁场强度信号后传送至数据存储模块进行存储，来保证测量数据的后期应用。所述三维地参考型电场传感器探头将电场探头制作到PCB印制电路板上，选择一对圆铜焊盘作为平行板，利用中间的环氧树脂作为绝缘材料，工频电场的信号处理电路包括依次相连的滤波电路、交直流转换电路、放大电路和AD转换电路，滤波电路滤除电场信号中的高频部分和低频部分，将工频信号保留，交直流转换电路将工频信号转换为直流信号，再利用放大电路和AD转换电路进行放大电路和AD转换。所述三维磁场传感器包括三路采集电路，采集XYZ三个方向的磁场，工频磁场的信号处理电路包括依次相连的磁场复位置位电路、真有效值转换电路、放大电路和AD转换电路，所述磁场复位置位电路产生置位/复位脉冲作用在三维磁场传感器的电流带上，大电流产生一个强大磁场，将随机排列的磁畴重新排列，校正到同一个方向上，并通过真有效值转换电路、放大电路和AD转换电路得到磁场有效值。所述光纤传输通道包括依次相连的调制器、光驱动器、光源、光电检测器、放大器和解调器，输入信号注入调制器，调制器将信号进行电信号的调制处理，然后将调制处理后的信号驱动放大，转换成信号电流，以此驱动光源，完成电信号到光信号的转换，然后将此光信号耦合到光纤介质中；在接收端，光电检测器对光纤介质中的光信号检波，以此将光信号转换还原成电信号，然后再经过放大电路对信号传输过程中的损耗进行补偿，最后对信号进行解调输出，以此完成整个光纤传输系统的信号传输过程。所述蓝牙传输通道采用分布式网络，网络中每个移动终端的地位平等，并独立进行分组转发的决策。所述监控中心包括中心控制模块和数据库，中心控制模块对采集的信号进行显示，并将监测数据打包传输给数据库进行存储，所述中心控制模块包括单片机、心跳狗和复位狗，心跳狗和复位狗实现对光纤传输通道、蓝牙传输通道的信号检测、指令控制，当光纤传输通道正常工作时，心跳狗检测光纤通信心跳，一旦光纤信号中断时，心跳狗异常报警，单片机接收光纤传输通道异常指令后向蓝牙通信模块发送启动指令，蓝牙传输通道投入使用，心跳狗检测蓝牙通信心跳；当光纤传输通道恢复时，复位狗工作，解除蓝牙传输通道工作，光纤通信通道正常运行，自此实现光纤—蓝牙—光纤通信模式的动态切换。基于上述系统的监测方法，包括：在待监测的交流输电线路正下方，距离输电线路预设距离处进行监测，并记录电场、磁场、温度、湿度、气压和噪声参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：包括多参数检测单元和监控中心，所述多参数检测单元将检测的电磁环境数据传输给监控中心，其中：所述多参数检测单元包括三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器、数字式温湿度集成传感器、数字式气压传感器和驻极体电容传声器，上述传感器均设置于固定支架上；所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连，所述数字式气压传感器与微控制器相连，所述微控制器与数据发送与接收模块相连；所述多参数检测单元对检测的电场、磁场、温度、湿度、气压和噪声参数通过通信模块传输给监控中心，进行数据的实时存储与显示，所述通信模块以光纤传输通道为主通讯通道、蓝牙传输通道为冷备用通道。

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：包括多参数检测单元和监控中心，所述多参数检测单元将检测的电磁环境数据传输给监控中心，其中：所述多参数检测单元包括三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器、数字式温湿度集成传感器、数字式气压传感器和驻极体电容传声器，上述传感器均设置于固定支架上；所述三维地参考型电场传感器探头，其用于将检测到电场强度信号依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述三维磁场传感器，其用于将检测到磁场强度信号转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述驻极体电容传声器，其用于将采集到噪声转换成电压信号，再依次经信号调理电路和A/D转换电路传送至微控制器；所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连，所述数字式气压传感器与微控制器相连，所述微控制器与数据发送与接收模块相连；所述多参数检测单元对检测的电场、磁场、温度、湿度、气压和噪声参数通过通信模块传输给监控中心，进行数据的实时存储与显示，所述通信模块以光纤传输通道为主通讯通道、蓝牙传输通道为冷备用通道。2.如权利要求1所述的一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：所述三维地参考型电场传感器探头，其由三对平行板和一个接地电极组成，每对平行板与一个接地电极之间均由绝缘层填充连接，每对平行板中间也由绝缘层隔开。3.如权利要求1所述的一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：所述三维地参考型电场传感器探头将电场探头制作到PCB印制电路板上，选择一对圆铜焊盘作为平行板，利用中间的环氧树脂作为绝缘材料，工频电场的信号处理电路包括依次相连的滤波电路、交直流转换电路、放大电路和AD转换电路，滤波电路滤除电场信号中的高频部分和低频部分，将工频信号保留，交直流转换电路将工频信号转换为直流信号，再利用放大电路和AD转换电路进行放大电路和AD转换。4.如权利要求1所述的一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：所述三维磁场传感器包括三路采集电路，采集XYZ三个方向的磁场，工频磁场的信号处理电路包括依次相连的磁场复位置位电路、真有效值转换电路、放大电路和AD转换电路，所述磁场复位置位电路产生置位/复位脉冲作用在三维磁场传感器的电流带上，大电流产生一个强大磁场，将随机排列的磁畴重新排列，校正到同一个方向上，并通过真有效值转换电路、放大电路和AD转换电路得到磁场有效值。5.如权利要求1所述的一种基于多参数协同监测的广域全态电磁环境监测系统，其特征是：所述光纤传输通道包括依次相连的调制器、光驱动器、光源、光电检测器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，赵岩，谢连科，臧玉魏，张广洲，张国英，马新刚，刘辉，陈素红，冯智慧，王飞，李勇，尹建光，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37