一種基于自組網的雷電監測系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種基于自組網的雷電監測系統，包括若干從節點、1個主節點以及上位機，所述主節點包括主節點主控模塊和與之連接的主節點無線通信模塊，所述上位機與主節點主控模塊連接，所述各從節點分布于對應的雷電監測區域，每個從節點包括雷電傳感器、接口電路、峰值檢測電路、從節點主控模塊和從節點無線通信模塊，各從節點無線通信模塊與主節點無線通信模塊之間建立無線連接，實現組網。本實用新型專利技術克服了傳統雷電監測技術的測量誤差、靈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.

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于雷電預警
，特別涉及了一種基于自組網的雷電監測系統。
技術介紹
雷電是帶有電荷的雷云對帶有不同電荷的雷云或者對地釋放電荷的一種現象。在雷電的監測中常常提出一些雷電流參數用來進行測量和防范。磁鋼棒法測量雷電流在現在的很多電力設備中被廣泛使用，現在也有用陰極射線示波器對雷電流進行測量，或者用雷電定位系統來實現雷電預警的。但是，傳統的磁鋼棒法測雷電流具有較多的缺陷和局限性。首先磁鋼棒法受磁性的影響較大，從而使得磁鋼棒法對于雷電流的測量存在很大的誤差隱患，而且靈敏性也將降低。其次使用示波器的觀測方法造價昂貴、觀測的條件要求苛刻使得這種方法只能被用來進行簡單觀測，對于大范圍使用測量還有很大的難度。建立雷電定位系統前期投入資源多，而且要攻克定位準確性的難點，對雷云之間的放電的誤判，對地形復雜的地區進行測量的誤差。
技術實現思路
為了解決上述
技術介紹
提出的技術問題，本技術旨在提供一種基于自組網的雷電監測系統，克服了傳統雷電監測技術的測量誤差、靈敏度低以及成本高等缺陷。為了實現上述技術目的，本技術的技術方案為：一種基于自組網的雷電監測系統，包括若干從節點、1個主節點以及上位機，所述主節點包括主節點主控模塊和與之連接的主節點無線通信模塊，所述上位機與主節點主控模塊連接，所述各從節點分布于對應的雷電監測區域，每個從節點包括雷電傳感器、接口電路、峰值檢測電路、從節點主控模塊和從節點無線通信模塊，各從節點無線通信模塊與主節點無線通信模塊之間建立無線連接，實現組網；每個從節點的雷電傳感器采集該雷電監測區域內的雷電流信號，并通過接口電路將采集到的雷電流信號傳送給從節點主控模塊和峰值檢測電路，所述峰值檢測電路檢測雷電流的峰值信號并傳送給從節點主控模塊，每個從節點主控模塊將接收到的數據通過無線連接匯聚至主節點主控模塊，主節點主控模塊再將匯聚到的數據上傳至上位機，上位機顯示各雷電監測區域的雷電流信號波形。基于上述技術方案的優選方案，所述接口電路包括第一運放、第二運放、第一電容、第一～第四電阻，第一運放的正輸入端接地，第一運放的負輸入端經第一電阻與雷電傳感器的輸出端連接，第一運放的輸出端經第一電容反饋接至第一運放的負輸入端，第一運放的輸出端經第二電阻反饋接至第一運放的負輸入端，第二運放的正輸入端接地，第二運放的負輸入端經第三電阻與第一運放的輸出端連接，第二運放的輸出端經第四電阻反饋接至第二運放的輸入端，第二運放的輸出端連接從節點主控模塊和峰值檢測電路。基于上述技術方案的優選方案，所述第一運放和第二運放采用LM4562芯片。基于上述技術方案的優選方案，所述峰值檢測電路包括第三～第五運放、第一～第三二極管、第五電阻、第六電阻、第二電容和第三電容，第三運放的正輸入端連接接口電路的輸出端，第一二極管的陽極連接第三運放的負輸入端，第一二極管的陰極連接第三運放的輸出端，第二電容與第一二極管并聯，第二二極管的陽極連接第三運放的輸出端，第二二極管的陰極連接第四運放的正輸入端，第二二極管的陰極經第六電阻與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端連接第三運放的負輸入端，第四運放的輸出端連接第四運放的負輸入端，第三二極管的陽極連接第四運放的輸出端，第三二極管的陰極連接第五運放的正輸入端，第五運放的正輸入端經第三電容接地，第五運放的輸出端連接第五運放的負輸入端，第五運放的輸出端連接第五電阻與第六電阻的公共端，第五運放的輸出端連接從節點主控模塊。基于上述技術方案的優選方案，所述第三～第五運放均采用LM4562芯片。基于上述技術方案的優選方案，所述雷電傳感器采用羅果夫斯基線圈傳感器。基于上述技術方案的優選方案，所述從節點無線通信模塊和主節點無線通信模塊均采用Zigbee通信模塊。基于上述技術方案的優選方案，所述Zigbee通信模塊的型號為DRF1605H。基于上述技術方案的優選方案，所述從節點主控模塊和主節點主控模塊均采用STM32F103RBT6芯片。采用上述技術方案帶來的有益效果：本技術與傳統的雷電監測技術——磁鋼棒法、陰極射線示波器和雷電定位技術相比，具有采樣速度快、捕捉參數準確性高、總體成本低，測量誤差小等優點。同時，本技術通過自組網技術，從而實現大范圍區域的雷電監測預警。附圖說明圖1是本技術中從節點的結構框圖。圖2是本技術中接口電路的電路圖。圖3是本技術中峰值檢測電路的電路圖。標號說明：L1～L5：第一～第五運放；R1～R6：第一～第六電阻；D1～D3：第一～第三二極管；C1～C3：第一～第三電容。具體實施方式以下將結合附圖，對本技術的技術方案進行詳細說明。一種基于自組網的雷電監測系統，包括若干從節點、1個主節點以及上位機。所述主節點包括主節點主控模塊和與之連接的主節點無線通信模塊。所述上位機與主節點主控模塊連接。所述各從節點分布于對應的雷電監測區域。如圖1所示，每個從節點包括雷電傳感器、接口電路、峰值檢測電路、從節點主控模塊和從節點無線通信模塊，各從節點無線通信模塊與主節點無線通信模塊之間建立無線連接，實現自組網。每個從節點的雷電傳感器采集該雷電監測區域內的雷電流信號，并通過接口電路將采集到的雷電流信號傳送給從節點主控模塊和峰值檢測電路，所述峰值檢測電路檢測雷電流的峰值信號并傳送給從節點主控模塊，每個從節點主控模塊將接收到的數據通過無線連接匯聚至主節點主控模塊，主節點主控模塊再將匯聚到的數據上傳至上位機，上位機顯示各雷電監測區域的雷電流信號波形。在本實施例中，上述雷電傳感器采用羅果夫斯基線圈傳感器。采用精度高、感應快速的電流傳感器—羅果夫斯基線圈傳感器接收雷電流信號，將大電流信號等比例轉換成小電壓信號。接口電路不僅能將由電流傳感器造成的相位差補齊，還要將信號按比例放大，以供后續裝置處理使用。如圖2所示，接口電路包括第一運放L1、第二運放L2、第一電容C1、第一～第四電阻R1～R4，第一運放L1的正輸入端接地，第一運放L1的負輸入端經第一電阻R1與雷電傳感器的輸出端連接，第一運放L1的輸出端經第一電容C1反饋接至第一運放L1的負輸入端，第一運放L1的輸出端經第二電阻R2反饋接至第一運放L1的負輸入端，第二運放L2的正輸入端接地，第二運放L2的負輸入端經第三電阻R3與第一運放L1的輸出端連接，第二運放L2的輸出端經第四電阻R4反饋接至第二運放L2的輸入端，第二運放L2的輸出端連接從節點主控模塊和峰值檢測電路。峰值檢測電路用來檢測雷電流信號的最大值。如圖3所示，峰值檢測電路包括第三～第五運放L3～L5、第一～第三二極管D1～D3、第五電阻R5、第六電阻R6、第二電容C2和第三電容C3，第三運放L3的正輸入端連接接口電路的輸出端，第一二極管D1的陽極連接第三運放L3的負輸入端，第一二極管D1的陰極連接第三運放L3的輸出端，第二電容C2與第一二極管D1并聯，第二二極管D2的陽極連接第三運放L3的輸出端，第二二極管D2的陰極連接第四運放L4的正輸入端，第二二極管D2的陰極經第六電阻R6與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端連接第三運放L3的負輸入端，第四運放L4的輸出端連接第四運放L4的負輸入端，第三二極管D3的陽極連接第四運放L4的輸出端，第三二極管D3的陰極連接第五運放L5的正輸入端，第五本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于自組網的雷電監測系統，其特征在于：包括若干從節點、1個主節點以及上位機，所述主節點包括主節點主控模塊和與之連接的主節點無線通信模塊，所述上位機與主節點主控模塊連接，所述各從節點分布于對應的雷電監測區域，每個從節點包括雷電傳感器、接口電路、峰值檢測電路、從節點主控模塊和從節點無線通信模塊，各從節點無線通信模塊與主節點無線通信模塊之間建立無線連接，實現組網；每個從節點的雷電傳感器采集該雷電監測區域內的雷電流信號，并通過接口電路將采集到的雷電流信號傳送給從節點主控模塊和峰值檢測電路，所述峰值檢測電路檢測雷電流的峰值信號并傳送給從節點主控模塊，每個從節點主控模塊將接收到的數據通過無線連接匯聚至主節點主控模塊，主節點主控模塊再將匯聚到的數據上傳至上位機，上位機顯示各雷電監測區域的雷電流信號波形。

【技術特征摘要】
1.一種基于自組網的雷電監測系統，其特征在于：包括若干從節點、1個主節點以及上位機，所述主節點包括主節點主控模塊和與之連接的主節點無線通信模塊，所述上位機與主節點主控模塊連接，所述各從節點分布于對應的雷電監測區域，每個從節點包括雷電傳感器、接口電路、峰值檢測電路、從節點主控模塊和從節點無線通信模塊，各從節點無線通信模塊與主節點無線通信模塊之間建立無線連接，實現組網；每個從節點的雷電傳感器采集該雷電監測區域內的雷電流信號，并通過接口電路將采集到的雷電流信號傳送給從節點主控模塊和峰值檢測電路，所述峰值檢測電路檢測雷電流的峰值信號并傳送給從節點主控模塊，每個從節點主控模塊將接收到的數據通過無線連接匯聚至主節點主控模塊，主節點主控模塊再將匯聚到的數據上傳至上位機，上位機顯示各雷電監測區域的雷電流信號波形。2.根據權利要求1所述一種基于自組網的雷電監測系統，其特征在于：所述接口電路包括第一運放、第二運放、第一電容、第一～第四電阻，第一運放的正輸入端接地，第一運放的負輸入端經第一電阻與雷電傳感器的輸出端連接，第一運放的輸出端經第一電容反饋接至第一運放的負輸入端，第一運放的輸出端經第二電阻反饋接至第一運放的負輸入端，第二運放的正輸入端接地，第二運放的負輸入端經第三電阻與第一運放的輸出端連接，第二運放的輸出端經第四電阻反饋接至第二運放的輸入端，第二運放的輸出端連接從節點主控模塊和峰值檢測電路。3.根據權利要求2所述一種基于自組網的雷電監測系統，其特征在于：所述第一運放和第二運放采用LM4562芯片。4.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫寧，張銀偉，胡全輝，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32