基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统及方法，其中该监测系统按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站；所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信；所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境数据转发至中央层；所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，用于接收一级子工作站传送来的电磁环境数据。

【技术实现步骤摘要】
基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统及方法
本专利技术属于变电站检测领域，尤其涉及一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统及方法。
技术介绍
输变电工程具有数量广泛、分布分散化的特点，因此，电磁环境进行多测点监测时，也存在着测点分散的问题，测点一方面需要将数据上送至现地侧显示端，另一方面需要将数据上送至中心服务器。在数据显示和传输方面，具有以下缺陷：(1)信息获取渠道窄，只有部分人能获取电磁环境监测信息；(2)信息获取的实时性不够，不利于变电站监管人员及时采取措施；(3)只能通过网站或者现场显示屏看到数据，对于监管人员并不是很便捷，无法随时看到多测点的数据，数据的利用具有局限性；(4)信息采集方式单一，采集时间和数据量不可控，无法适应输变电工程多变的工况环境；(5)传统的有线传输方式，无法适应现场多变的环境，对于有些无法布线的场所，有线传输往往无法开展。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本专利技术的第一目的是提供一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统。本专利技术的一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。进一步地，所述采集站包括电磁环境在线监测装置，所述电磁环境在线监测装置包括金属固定支架，所述金属固定支架一端接地，另一端连接有三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器和驻极体电容传声器；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；所述微控制器与数据发送与接收模块相连；该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统还包括电源模块，所述电源模块为市电或蓄电池。该电磁环境在线监测装置实现了工频电场、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，能够进行全天候24小时持续监测。进一步地，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。该系统还包括外置的数字式温湿度集成传感器，所述数字式温湿度集成传感器与微控制器相连。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。进一步地，该系统还包括数字式气压传感器，所述数字式气压传感器与微控制器相连。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，采集站与二级子工作站、二级子工作站与一级子工作站、一级子工作站与中央工作站之间均采用光纤进行通信。为了适应现场多变的环境，一己有些无法布线的场所，有线传输往往无法开展的场所，本专利技术通过光纤通信能够保证数据传送的高效性、快速性、可靠性。本专利技术的第二目的是提供一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统的数据存储方法。本专利技术的基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统的数据存储方法，包括：中央工作站首先，将每个采集站分配一个唯一的ID；然后，将同一采集站传送来的电磁环境监测数据标记为同一ID，并存储至同一存储空间内；其中，每一个ID对应一个存储空间；最后，按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区存储。进一步地，中央工作站将同一采集站传送来的电磁环境监测数据存储至一个表格内。进一步地，中央工作站将按照时间范围对同一存储空间内的电磁环境监测数据再进行分区，进而对表格按照时间划分区域。数据分区设计方便后台系统应用模块对监测数据库使用并行操作，以充分调数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。此外，数据分区设计也减轻了数据库表的访问压力，通过按照时间与季度存取数据，可把单表记录数限制在百十万级以内，防止因监测数据膨胀导致的数据库存取性能急剧下降的问题出现。进一步地，该方法还包括采用数据字典的方式对电磁环境监测数据进行缓存。这样能够提高实时数据交互的效率。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的实时电磁环境在线监测系统基于多级分布式网络结构而构建的，该监测系统改善了信息获取渠道窄、信息时效性的问题，结合用户任务角色的多级制特点和分布式采集控制结构，研究的网络结构具有分散控制、集中采集的特点，优化了各级用户之间的信息共享和信息安全机制，使任意测点的信息能快速、及时被上级管理人员获取。(2)本专利技术的该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统面向不同对象的系统层次划分，对电磁环境信息展示方法进行研究，设计可以涵盖全网范围的电磁环境数据集成化方法，制定满足全网范围的海量数据存储规约与数据接口规范、标准及模式，支持大规模的数据应用，设置集成化的数据管理模式，实现对监测数据的远程控制、存储、信息预警等。(3)由于电磁环境监测数据基于企业级关系型数据库构建，随着数据量的增长，影响数据查询效率的主要因素是全表扫描，为了规避全表扫描带来的数据查询效率低的问题，本专利技术提出了一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统的数据存储方法，该方法对单张表的数据量和字段数进行控制，通过数据分区设计方便了后台系统应用模块对监测数据库使用并行操作，以充分调数据库计算资源，加快数据检索和处理速度。此外，数据分区设计也减轻了数据库表的访问压力，通过按照时间与季度存取数据，可把单表记录数限制在百十万级以内，防止因监测数据膨胀导致的数据库存取性能急剧下降的问题出现。附图说明图1是本专利技术的一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统结构示意图。图2是本专利技术的电磁环境在线监测装置结构示意图。图3是三维地参考型电场传感器探头结构示意图。图4是驻极体电容传声器电转换原理图。图5是场复位置位电路图。图6是温湿度测量电路图。图7是气压测量电路图。图8是基于多级分布式网络的实时电磁环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统，其特征在于，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。

【技术特征摘要】
1.一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统，其特征在于，按照电磁环境监测数据的传输方向分为四层，依次为现地层、二级子层、一级子层和中央层；所述现地层包括部署于多个不同的监测现场的采集站，所述采集站用于实时在线采集变电站输电线路的电磁环境监测数据并传送至二级子层；所述二级子层包括若干个二级子工作站，一个二级子工作站分配与特定位置且一定数量的采集站相互通信，所述二级子工作站用于将接收相应采集站传送来的电磁环境监测数据转发至一级子层；所述一级子层包括若干个一级子工作站，一个一级子工作站分配与特定位置且一定数量的二级子工作站相互通信，所述一级子工作站用于将接收相应二级子工作站传送来的电磁环境监测数据转发至中央层；所述中央层包括一个中央工作站，所述中央工作站与所有二级子站相互通信，中央工作站用于接收一级子工作站传送来的电磁环境监测数据，最终形成多层分布式控制拓扑。2.如权利要求1所述的一种基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统，其特征在于，所述采集站包括电磁环境在线监测装置，所述电磁环境在线监测装置包括金属固定支架，所述金属固定支架一端接地，另一端连接有三维地参考型电场传感器探头、三维磁场传感器和驻极体电容传声器；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；所述微控制器与数据发送与接收模块相连；该基于多级分布式网络的实时电磁环境在线监测系统还包括电源模块，所述电源模块为市电或蓄电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢连科，赵岩，张永，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