本发明专利技术属于雷电监测技术领域，具体涉及一种数字式雷电实时监测装置，包括监测天线、前端信号处理模块、雷电识别模块、控制模块、自检模块；本发明专利技术提供了一种可以自检的雷电监测装置，在装置工作前产生模拟信号检测装置的参数是否正常，本发明专利技术的装置由控制器通过数模转换单元产生雷电测试波形，该波形数据可来自于实际采集倒的雷电波形样本，也可以通过人工编辑出特殊的测试波形，使用灵活方便。本发明专利技术的雷电信号经过前端信号处理模块处理后变成数字信号后进入雷电识别信号进行识别，由于波形识别采用的是纯数字方式，数字方式各通道的延时在任何时候都是相同的，就避免了模拟电路由于电子元件参数的分散性、温漂、老化等因素带来的延时的不确定性。的延时的不确定性。的延时的不确定性。
【技术实现步骤摘要】
一种数字式雷电实时监测装置
[0001]本专利技术属于雷电监测
，具体涉及一种数字式雷电实时监测装置。
技术介绍
[0002]雷电是自然界频繁发生的一种瞬时放电现象，产生强大的雷电电流，引起电磁场、光辐射、冲击波和雷声等多种物理效应。相对于其他物理效应，雷电活动所产生的电磁辐射场，尤其是地闪的主要能量集中的低频/甚低频段的电磁场，其产生的电磁波可沿地球表面传播数百千米或更远，而这一特性使得长期、广域、实时的进行雷电监测、定位与数据统计分析成为可能。
[0003]雷电按照其发生的空间位置分类，可分为云内闪、云际闪、晴空闪电和云地闪。云地闪是发生在云层与大地之间，简称地闪，其与人类的关系最为密切，是严重影响电网安全运行的首要自然因素，是防雷研究的主要对象，也是雷电监测的主要研究对象。目前，我国在电力系统中已经装设了大量的雷电定位系统，获得了大量测量数据，但是，随着我国电网的不断发展，客观上对雷电监测与防护提出了更高的要求。而现有技术在低强度信号监测与识别、系统监测效率、系统定位计算效率以及定位精度等方面已无法满足应用要求，因此，实现对雷电高效率、高精度、多参量的广域监测与定位成为电网防雷工程应用的迫切需求。
[0004]由于雷电监测站需24小时不间断地监控空间雷电波信息，数据量巨大，高达每秒30M字节。此外，雷电监测站工作地的电磁环境可能非常恶劣，充满了各种干扰电磁波，且有些电磁干扰信号波形特征与雷电波形特征比较相近。因此，雷电波形识别需要更加精确的数学模型和大量复杂算法来实现。巨大的数据量、复杂的算法和很高的实时性指标给系统设计带来了很大的困难。因此急需一种精度高、实时性好的数字式雷电监测装置。
技术实现思路
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种数字式雷电实时监测装置，具体技术方案如下：
[0006]一种数字式雷电实时监测装置，包括监测天线、前端信号处理模块、雷电识别模块、控制模块、自检模块，所述监测天线的输入端为雷电信号，输出端与前端信号处理模块的输入端连接；所述前端信号处理模块的输出端与雷电识别模块的输入端连接；所述雷电识别模块的输出端与控制模块的输入端连接；所述控制模块的输出端与自检模块的输入端连接；所述自检模块的输出端与监测天线连接；
[0007]所述监测天线用于监测外部的雷电信号；所述前端信号处理模块用于对监测天线监测到的信号进行处理，并将处理后的雷电信号输入至雷电识别模块；所述雷电识别模块、用于对经过处理后的雷电信号进行识别，并将雷电识别结果输入至控制模块；所述控制模块用于将雷电识别结果上传至上位机，以及在装置工作前产生自检控制信号并将自检控制信号输入自检模块；所述自检模块用于根据控制模块产生的自检控制信号产生模拟雷电自
检信号输入监测天线。
[0008]优选地，所述前端信号处理模块包括前置放大器、低通滤波器、积分器、高通滤波器、差分变换器、模数转换器；所述前置放大器、低通滤波器、积分器、高通滤波器、差分变换器、模数转换器依次连接；所述前置放大器与监测天线连接；所述模数转换器与雷电识别模块连接。
[0009]优选地，所述监测天线设置若干路通道，所述前端信号处理模块设置的通道数与监测天线设置的通道数匹配。
[0010]优选地，所述雷电识别模块包括预处理器、波形编码器、时钟电路、时标信号发生器、FIFO存储器、雷电识别单元、寄存器单元、数据接口电路；所述预处理器、波形编码器分别与前端信号处理模块连接；所述预处理器、雷电识别单元、寄存器单元、数据接口电路依次连接；所述波形编码器、FIFO存储器、数据接口电路依次连接；所述时钟电路分别与波形编码器、时标信号发生器连接；所述时标信号发生器与波形编码器连接；
[0011]所述时钟信号用于给前端信号处理模块、预处理器、雷电识别单元、波形编码器和时标信号发生器提供时钟信号；所述时标信号发生器用于根据时钟电路提供的时钟信号产生时标信号，并将产生的时标信号输入波形编码器；
[0012]所述预处理器用于对所述前端信号处理模块处理后的雷电信号进行预处理，并将预处理后的雷电信号输入雷电识别单元；所述雷电识别单元用于对预处理器处理后的雷电信号进行识别，并判断是否是地闪雷电波，并将判断结果输入寄存器单元进行存储；
[0013]所述波形编码器用于对所述前端信号处理模块处理后的雷电信号进行编码并将编码后的雷电信号输入FIFO存储器。
[0014]优选地，还包括GPS模块、温补晶振模块；所述温补晶振模块用于给时钟电路提供时钟信号；所述GPS模块用于提供授时信号，所述温补晶振模块提供的时钟信号与GPS模块提供的授时信号同步。
[0015]优选地，所述控制模块包括控制器、存储器、通信模块；所述控制器分别与雷电识别单元、数据接口电路、自检模块、存储器、通信模块连接；所述控制器在雷电识别单元判定雷电信号为地闪雷电信号时从雷电识别单元读取GPS数据、秒脉冲信号和从FIFO存储器读取雷电波形数据，以及产生控制自检信号；所述雷电波形数据包括波形同步信号和时标信号；所述存储器用于存储控制器采集的的雷电波形数据；所述通信模块用于控制器与远程控制端进行通信和数据交互。
[0016]优选地，所述自检模块包括数模转换单元、自检信号发生器、电子开关；所述数模转换单元控制器连接；所述数模转换单元、自检信号发生器、电子开关依次连接；所述数模转换单元用于将控制器产生的控制自检信号转换为模拟信号，并将转换后的控制自检信号传输至自检信号发生器；所述自检信号发生器用于根据数模转换单元转换后的控制自检信号产生用于自检的模拟雷电信号以用于测量装置的参数；所述电子开关用于控制自检信号发生器产生的模拟雷电信号是否输入至监测天线。
[0017]优选地，所述存储器采用环形顺序记录模式，当存储器存储满后会自动覆盖最早记录区域。
[0018]优选地，还包括波形缓冲区，所述波形缓冲区分别与FIFO存储器、存储器连接；所述波形缓冲区的存储容量至少为存储128个地闪波形所需的容量。
[0019]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种数字式雷电实时监测装置，包括监测天线、前端信号处理模块、雷电识别模块、控制模块、自检模块；本专利技术提供了一种可以自检的雷电监测装置，在装置工作前产生模拟信号检测装置的参数是否正常，本专利技术的装置由控制器通过数模转换单元产生雷电测试波形，该波形数据可来自于实际采集倒的雷电波形样本，也可以通过人工编辑出特殊的测试波形，使用灵活方便。
[0020]本专利技术的雷电信号经过前端信号处理模块处理后变成数字信号后进入雷电识别信号进行识别，由于波形识别采用的是纯数字方式(其中包括数字滤波、波形取绝对值等)。由于数字方式各通道的延时在任何时候都是相同的，这样就避免了模拟电路由于电子元件参数的分散性、温漂、老化等因素带来的延时的不确定性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数字式雷电实时监测装置，其特征在于，包括监测天线、前端信号处理模块、雷电识别模块、控制模块、自检模块，所述监测天线的输入端为雷电信号，输出端与前端信号处理模块的输入端连接；所述前端信号处理模块的输出端与雷电识别模块的输入端连接；所述雷电识别模块的输出端与控制模块的输入端连接；所述控制模块的输出端与自检模块的输入端连接；所述自检模块的输出端与监测天线连接；所述监测天线用于监测外部的雷电信号；所述前端信号处理模块用于对监测天线监测到的信号进行处理，并将处理后的雷电信号输入至雷电识别模块；所述雷电识别模块、用于对经过处理后的雷电信号进行识别，并将雷电识别结果输入至控制模块；所述控制模块用于将雷电识别结果上传至上位机，以及在装置工作前产生自检控制信号并将自检控制信号输入自检模块；所述自检模块用于根据控制模块产生的自检控制信号产生模拟雷电自检信号输入监测天线。2.根据权利要求1所述的一种数字式雷电实时监测装置，其特征在于，所述前端信号处理模块包括前置放大器、低通滤波器、积分器、高通滤波器、差分变换器、模数转换器；所述前置放大器、低通滤波器、积分器、高通滤波器、差分变换器、模数转换器依次连接；所述前置放大器与监测天线连接；所述模数转换器与雷电识别模块连接。3.根据权利要求1所述的一种数字式雷电实时监测装置，其特征在于，所述监测天线设置若干路通道，所述前端信号处理模块设置的通道数与监测天线设置的通道数匹配。4.根据权利要求1所述的一种数字式雷电实时监测装置，其特征在于，所述雷电识别模块包括预处理器、波形编码器、时钟电路、时标信号发生器、FIFO存储器、雷电识别单元、寄存器单元、数据接口电路；所述预处理器、波形编码器分别与前端信号处理模块连接；所述预处理器、雷电识别单元、寄存器单元、数据接口电路依次连接；所述波形编码器、FIFO存储器、数据接口电路依次连接；所述时钟电路分别与波形编码器、时标信号发生器连接；所述时标信号发生器与波形编码器连接；所述时钟信号用于给前端信号处理模块、预处理器、雷电识别单元、波形编码器和时标信号发生器提供时钟信号；所述时标信号发生器用于根据时钟电路提供的时钟信号产生时标信号，并将产生的时标信号输入波形编码器；所述预处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志都，崔志美，张炜，于荣华，冯玉斌，唐捷，徐文平，朱时阳，卢胜标，黄维，张玉波，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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