输电线路监理工作总结范文1
关键词 电气火灾；监控终端；网络应用；嵌入式
中图分类号TP39，TU99 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0193-02
Design of Embedded Electrical Fire Monitoring Terminal Faced to Network Application
XIONG Cheng-liang1， PENG Hao-ming2， LONG Zhen-hua2
1. Changsha City Municipal Bureau of Tobacco Monopoly，changsha 410007，Hunan Province Changsha
2. Hunan LiZe Science and Technology Development Limited Company，changsha， 410059，Hunan Province Changsha
Abstract A design method for embedded electrical fire monitoring terminal faced to network application focusing on the requirement of electrical fire monitoring system is carried out. At first， structure and principle of it are introduced， and then hardware and software implementation are designed and explained. Every part of hardware circuit is described in detail. Implementation process of the total application program and pre-alarm and alarm are also carried out. Experiment results show that designed monitoring terminal can monitor the status of electrical line very well.
Keywords Electrical Fire；Monitoring Terminal；Network Application；Embedded
随着社会经济和技术发展，电力电子设备和用电负荷大幅增加，电气安全事故尤其是由电气线路异常引发的火灾激增。当前，电气火灾监控系统逐渐成为电气安全管理的首选方案，其核心是电气火灾监控终端。监控终端要求能够实时监控电气线路的参数信息，在发现隐患或异常时及时报警。
本文设计了一种面向网络应用的电气火灾监控终端，以ATmega64单片机为主处理器，ATT7022C电表专用芯片作为电气参数采集芯片实现嵌入式电气火灾监控终端，具有多功能高精度低成本等特点，有利于推广应用。
1 组成结构
电气火灾监控终端的主要功能是采集电气线路的各种主要参数（包括漏电流、电压、电流和线路表皮温度等），经过模数变换等预处理后送入主处理器，在综合参数分析结果表现异常时通过显示、指示灯和蜂鸣器进行报警，根据报警严重级别，通过继电器控制电路驱动脱扣器切断电源，防止火灾事故发生。监控终端支持采集数据存储及网络传输，且可接受网络指令进行远程设置与操作。电气火灾监控终端由主处理器、电气参数检测电路、网络通信电路、人机接口电路、继电器输出电路及电源、时钟、存储电路模块等组成，其结构如图1所示。
图1 电气火灾监控终端的电路结构
2 硬件电路设计
2.1 电气参数检测电路
电气参数检测电路的核心芯片是ATT7022C集成了7路16位ADC，其中3路用于三相电压采样，3路用于三相电流采样，1路可用于零线电流或漏电流的采样，可通过串行SPI通信接口获取其采样数据、有效值、功率、电能等。
电压采样输入采用电阻分压与电压互感器方式，将电压经R5与2000：2000电压互感器V1转换成电流耦合到次级，送芯片采样电路，实现隔离与获得良好的抗干扰性能。
电流采样输入通过电流互感器实现，采用差分输入，其电阻R18的取值根据芯片要求、流互感器技术参数、最大检测电流的要求进行，设计中要求最大检测电流为100A，采用1：1000电流互感器，芯片要求最大差分输入有效值≤1V，通过计算，R=1V/（100A/1000）=10欧。输入保护设计主要依靠芯片每个引脚集成的TVS管与电流互感器的饱和实现，要求电流互感器在输入200A内饱和，TVS管限制输入电压在芯片安全范围内。
漏电采样输入通过电流互感器实现，采用差分输入，其设计与电流采样电路机基本相同，最大检测电流为10A，采用1：1000电流互感器，最大差分输入有效值≤1V，通过计算，R=1V/（10A/1000）=100欧。
温度采样电路共4组温度检测，分别检测三相导线与零线导线温度，采用负温度系数10K欧的热敏电阻作为温度传感器。
2.2 网络通信电路设计
网络通信电路如图2所示，实现以MAX485芯片为核心的RS485通信，由光耦U301、 U302实现电路隔离，Q303、R305、R306、C304实现收发控制，D301、D302、D303、RT300、RT301、G300、G301实现输入保护。
其收发控制电路工作原理如下：
单片机无数据发送时，TXD处于高电平，光耦U302输出截止，6脚由R304、R305上拉保持高电平，Q303的EC截止，C304通过R306与U300的2、3脚缓慢放电至0V，即U300的2、3脚为低电平，使U300进入接收状态，此时1脚输出来自RS485总线接收数据，通过U301输出至RXD。
单片机发送数据时，TXD为数据脉冲输出，光耦U302输出随数据脉冲通断，通过R305控制Q303的EC导通与截止（每字节数据的起始信号一定会导通），当Q303导通时迅速给C304充电并将U300的2、3脚拉为高电平，使U300进入发送状态，此时光耦U302输出的数据脉冲就可通过U300第4脚DI发送至RS485总线。因为数据脉冲为高电平时Q303截止，C304的储能使U300的2、3脚会维持高电平保持发送状态，其最佳维持时间略大于通信波特率一个字节发送所需时间。维持时间长度由C304、R306与U300的2、3脚对地内阻决定。
图2 网络通信电路
3 软件设计
3.1 软件总体结构
为配合硬件电路实现电气火灾监控终端的功能，需要在主处理器中实现相应的软件程序。软件的总体结构如图3所示。
图3 软件总体结构
工作过程如下：
1）系统上电；
2）系统初始化，包括中断向量、看门狗、IO端口、定时器、通信端口、AD采集、配置数据初始化、ATT7022C和显示初始化；
3）开始查询接收的通信指令，本处理程序是数据上传与远程控制的主要部分，包括：读当前状态与数据、读用户配置参数、读系统配置参数、读取历史记录、操作控制指令、用户配置参数设置、系统配置参数设置、校表、远程升级等指令等；
4）工作状态选择，程序根据状态标记（由按键操作或网络通信指令操作）选择进入对应的工作状态，默认进入主状态子程序。每个状态子程序中都有独立的始化、显示、按键事件处理等程序。其中主状态子程序中包括获取ATT7022C芯片中的电压、电流、漏电流等采集数据，采集各线路表皮温度进行AD转换与处理，之后进行预警和报警处理、故障判断与输出、运行状态与采集数据显示；
5）执行异常处理与看门狗相关程序，判断系统工作是否存在异常与喂狗，当系统异常时立即复位程序，确保长期稳定运行；
6）完成以上处理后循环至步骤3）；
7）定时中断程序，主要包括各驱动程序的调用、计时等。
3.2 预警和报警处理
监控终端的主要功能是对电气线路的状况进行监测，在发生异常时给出预警和报警信号，其处理程序是监控终端的核心，采用电气参数变化趋势等方式判断进行火灾预警，具体处理流程，如图4所示。
图4 预警和报警处理流程
4 结论
设计了一种基于嵌入式微处理器、面向网络应用的电气火灾监控终端，文中给出了其组成结构并进行了说明。分别介绍了硬件实现电路设计和软件程序流程，重点介绍了预警和报警的软件流程。实际应用结果表明，该电气火灾监控终端能够很好地监测低压电气线路的安全状况，成本低廉，性能稳定，已经在某企业电气火灾网络监控系统中得到了成功应用，获得了很好的效果。
参考文献
[1]叶亮，徐琛，魏哲，等.一种复合型电气火灾监控探测器的设计.通信电源技术，2010，4：44-45.
[2]费杰.基于CAN总线的电气火灾监控系统设计.武汉理工大学，2007，6.
输电线路监理工作总结范文2
关键词：Lonworks技术 智能节点 分散控制系统 网络集成
1、 引言
1991年美国Echelon公司成功推出了lonworks网络控制系统，与当前已有的几种现场总线技术相比，lonworks总线以其特有的突出特点：统一性、开发性以及互操作性，成为实际上的现场总线推荐标准。Lonworks总线技术的核心是neuron（神经元）芯片及其内部固件lontalk协议，它既能管理通信，又具有输入/输出及控制能力。此外，Echelon公司还为网络的开发提供了强有力的开发工具，控制模板和网络服务工具等，可以很方便地组成智能节点，并将这些节点应用于lonworks网络中形成网络系统。因此，该总线常被作为工业生产中检测与控制中较为流行的总线之一。
输煤系统是火电厂的重要组成部分，其安全可靠运行是保证电厂实现安全、高效不可缺少的环节。输煤系统的工艺流程随锅炉容量、燃料品种、运输方式的不同而差别较大，并且使用设备多，分布范围广。作为一种具有本安性且远距离传输能力强的分布式智能总线网络，lonworks总线能将监测点做到彻底的分散（在一个网络内可带32000多个节点），提高了系统的可靠性，可以满足输煤系统监控的要求。火电厂输煤系统一般都采用顺序控制和报警方式，为相对独立的控制单元系统，系统配备了各种性能可靠的测量变送器。通过运用Lonworks现场总线技术将各种测量变送器的输出信号接入对应的智能节点组成多个检测单元，然后挂接在Lonworks总线上，再通过Lonworks总线与已有的DCS系统集成，实现了对输煤系统更加有效便捷的监控。
2、 基于Lonworks总线火电厂输煤系统的基本结构
在输煤系统中，常用的测量变送器一般有以下几种： （1）开关量皮带速度变送器（2）皮带跑偏开关（3）煤流开关（4）皮带张力开关（5）煤量信号（6）金属探测器（7）皮带划破探测（8）落煤管堵煤开关（9）煤仓煤位开关。
每一种测量变送器和其相对应节点共同组成智能监测单元，对需要监测的工况参数进行实时的监控。监测单元通过收发器接入Lonworks总线网络进行通信，可根据监测到的参数进行控制和发出报警信号，系统的结构如图1所示。
转贴于 3、 Lonworks总线智能节点的一般设计
智能节点是总线网络中分布在现场级的基本单元，其设计开发分为两种：一种是基于neuron芯片的设计，即节点中不再包含其它处理器，所有工作均由neuron芯片完成。另一种是基于主机的节点设计，即neuron芯片只完成通信的工作，用户应用程序由其它处理器完成。前者适合设计相对简单的场合，后者适应于设计相对复杂的场合。一般情况下，多采用基于芯片的设计。由于智能节点不外乎输入/输出模拟量和输入/输出开关量四种形式，节点的设计也大同小异，对此本文只给出了节点设计的一般方法。
基于芯片的智能节点的硬件结构包括控制电路、通信电路和其它附加电路组成，其基本结构如图2所示。
控制电路
①神经元芯片：采用Toshiba公司生产的3150芯片，主要用于提供对节点的控制，实施与Lon网的通信，支持对现场信息的输入输出等应用服务。
②片外存储器：采用Atmel公司生产的AT29C256（Flash存储器）。AT29C256共有32KB的地址空间，其中低16KB空间用来存放神经元芯片的固件（包括LonTalk协议等）。高16KB空间作为节点应用程序的存储区。采用ISSI公司生产的IS61C256作为神经元芯片的外部RAM。
③I/O接口：是neuron芯片上可编程的11个I/O引脚，可直接与外部接口电路连接，其功能和应用由编程方式决定。
通信电路
通信电路的核心收发器是智能节点与Lon网之间的接口。目前，Echelon公司和其他开发商均提供了用于多种通信介质的收发器模块。通常采用Echelon公司生产的适用于双绞线传输介质的FTT-10A收发器模块。
附加电路
附加电路主要包括晶振电路、复位电路和Service电路等。
①晶振电路：为3150神经元芯片提供工作时钟。
②复位电路：用于在智能节点上电时产生复位操作。另外，节点还将一个低压中断设备与3150的Reset引脚相连，构成对神经元芯片的低压保护设计，提高节点的可靠性稳定性。
③Service电路：专为下载应用程序设计。Service指示灯对诊断神经元芯片固件状态有指示作用
节点的软件设计采用Neuron C编程语言设计。Neuron C是为neuron芯片设计的编程语言，可直接支持neuron芯片的固化，并定义了34种I/O对象类型。节点开发的软件设计分为以下几步：
（1）定义I/O对象：定义何种I/O对象与硬件设计有关。在定义I/O对象时，还可设置I/O对象的工作参数及对I/O对象进行初始化。
（2）定义定时器对象：在一个应用程序中最多可以定义15个定时器对象（包括秒定时器和毫秒定时器），主要用于周期性执行某种操作情况，或引进必要的延时情况。
（3）定义网络变量和显示报警：既可以采用网络变量又可以采用显示报警形式传输信息，一般情况采用网络变量形式。
（4）定义任务：任务是neuron C实现事件驱动的途径，是对事件的反应，即当某事件发生时，应用程序应执行何种操作。
（5）定义用户自定义的其它函数 ：可以在neuron C程序中编写自定义的函数，以完成一些经常性功能，也将一些常用的函数放到头文件中，以供程序调用。
4、基于Lonworks总线的火电厂输煤系统与DCS的网络集成
现场总线技术与传统的系统DCS系统实现网络集成并协同工作的情况目前在火电厂中尚为数不多。进一步推动火电厂数字化和信息化的发展，逐步推行现场总线技术与DCS系统的集成是火电厂工业控制及自动化水平发展的趋势。就目前来讲，现场总线技术与DCS集成方式有多种，且组态灵活。根据现场的实际情况，我们知道不少大型火电厂都已装有DCS系统并稳定运行，而现场总线很少或首次引入系统，因此可采用将现场总线层与DCS系统I/O层连接的集成，该方案结构简便易行，其原理如图3所示。从图中可以看出现场总线层通过一个接口卡挂在DCS的I/O层上，将现场总线系统中的数据信息映射成与DCS的I/O总线上的数据信息，使得在DCS控制器所看到的从现场总线开来的信息如同来自一个传统的DCS设备卡一样。这样便实现了在I/O总线上的现场总线技术集成。火电厂输煤系统无论是在规模上，还是在利用已有生产资源的基础上，采用该方案都是可行的，同时也体现了把火电厂某些相对独立控制系统通过现场总线技术纳入DCS系统的合理性。由此可见，现阶段现场总线与系统的并存不仅会给生产用户带来大量收益，而且使用户拥有更多的选择，以实现更合理的监测与控制。
参考文献
[1] 凌志浩. 从神经元芯片到控制网络[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002
[2] 李江等. 火电厂开关量控制技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2000
[3] 邬宽明. 现场总线技术应用选编（上）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003
输电线路监理工作总结范文3
【关键词】监控分站;远距离;采集;总线接口
引言
随着采煤技术的进步和大型煤矿的发展，煤矿掘进工作面和采煤工作面不断的加长[1]，超过3km的掘进工作面和采煤工作面已经比比皆是。《AQ6201煤炭安全监控系统通用技术要求》规定，传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于2km，众多安全监控系统生产厂家对传感器与分站的传输距离和供电距离定为2km，超过2km后，很难保证传感器的正常稳定工作，同时由于工作面所需采集参数众多，所需接入传感器数量大，传感器多采用三线制或四线制频率传输的方式，导致工作面的布线成本大大增加。为了解决煤矿现场出现的以上问题，提高传感器的工作稳定性以及减少工作面的布线数量，本文对多路RS485总线的煤矿安全监控分站进行研究，其主要特点是具备七路本安电源输入和六路RS485总线接口（其中四路RS48接口是与数字型传感器关联使用），与传感器配合使用的每路RS485接口均具备独立的24V电源输出，为总线型传感器的远距离供电提供动力保障。同时由于分站采用RS485总线接口与传感器连接，其一根四芯线缆可以接入多个传感器，大大减少了工作面的布线数量，降低煤矿企业生产成本。
1.组成模块
分站采集各频率、开关量、总线型传感器的参数后，通过传输接口将这些参数传送至地面的计算机，计算机通过监测软件将这些环境参数以及设备工作状态，展示给地面的工作人员，从而完成监测的功能[2]。同时，分站按照采集到的环境参数及接收到的控制逻辑，通过控制执行器对被控制设备进行实时控制，从而完成控制功能。按其功能主要由：通讯模块、频率数据采集模块、开关量输入输出模块、RS485接口扩展模块、电源模块、数据存储模块、人机交互模块、嵌入式软硬件模块[3]部分组成。其硬件组成模块框图如图1所示。
图1 分站硬件组成模块框图
2.硬件电路详细设计
2.1 输入输出电源设计
具备7路独立电源输入接口，其中1路用于分站自身供电，其余6路用于对外的频率端口和RS485端口电源输出。对外部输出的6路独立输入电源进行管理及保护设计，提供12路电源输出，分别提供给4路模拟量接口、4路开出控制接口、4路RS485接口，其中4路模拟量接口共用1路电源、4路开出控制接口共用1路电源、4路485接口各用1路电源。对模拟量接口及开出控制接口实现过流保护[4]、电源控制、状态输出，其所有电源输出端口具有抗浪涌、群脉冲能力。分站输入输出电源设计原理框图如图2所示。
图2 分站输入输出电源设计原理框图
2.2 频率量和开关量输入端口设计
可以接入8个频率量（或开关量）传感器，频率量和开关量输入口采用兼容设计，数据采集模块完成频率信号、开关量信号信号的隔离、转换及整形，具有抗浪涌、群脉冲能力，输出信号供最小系统采集。输入端口采用TVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，采用信号电流驱动光耦隔离，光耦后端采用施密特触发器对频率信号整形。频率量和开关量信号采集原理框图如图3所示。
图3 频率量和开关量信号采集原理框图
2.3 RS485总线接口设计
具备6路独立的RS485总线信号通信模块，各路RS485信号互相隔离。端口采用TVS、共模线圈等保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，UART与RS485接口芯片相互隔离，采用不带隔离功能的RS485接口芯片加外部光耦隔离等方式实现。RS485总线接口设计原理框图如图4所示。
图4 RS485总线接口设计原理框图
2.4 开关量输出端口设计
通过隔离、驱动电路，完成4路控制信号输出。处理器输出信号驱动光耦隔离，光耦后端采用三极管驱动信号输出。输出端口采用TVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力。开关量输出端口设计原理框图如图5所示。
图5 开关量输出端口设计原理框图
2.5 人机交互模块设计
显示采用单色320×240点阵图形液晶显示模块、2个红/绿LED指示灯用于指示电源及分站运行、H38V3V红外接收采用芯片、五维薄膜按键，实现文字及数据信息显示、电源及通讯状态指示、红外遥控接收及按键输入功能。人机交互模块设计原理框图如图6所示。
图6 人机交互模块设计原理框图
2.6 最小系统设计
通过串行FLASH芯片AT45DB321D，完成4M Bytes数据的存储;通过芯片CAT1161完成外部看门狗及EEPROM的存储功能;通过恩智浦LPC1778处理器作为主控芯片实现数据处理、控制、逻辑运算、存储、系统掉电时钟管理等功能，与其他电路模块一起，实现频率信号和TTL电平信号采集、485通讯控制、控制信号输出等功能。最小系统设计原理框图如图7所示。
图7 最小系统设计原理框图
3.结论
针对目前国内煤矿安全监控分站在采煤工作面和掘进工作面的应用现状与问题，本文提出了一种监控分站的设计新思路，并设计研究出一款基于LPC1778的六路RS485总线煤矿安全监控分站，改善了目前煤矿安全监控系统中传感器无法长距离供电、采掘工作面布线多的问题，降低了煤矿的生产成本。该煤矿安全监控分站已取得防爆证和安标证，且已应用到诸多采煤现场，取得了良好的成效。
参考文献
[1]申宝宏，郭玉辉.我国综合机械化采煤技术装备发展现状与趋势[J].煤炭科学技术，2012（2）：1-3.
[2]王启峰，祝国源，孙小进. 基于FPGA的煤矿安全监控系统监控分站的设计[J].工矿自动化，2010（10）：29-31.
[3]徐竟天.基于ARM9嵌入式和工业以太网的矿井瓦斯监控系统研究[M].西安：西安电子科技大学，2011.
[4]程晓洁.基于低压差电源稳压器的CMOS过流保护电路设计[M].四川：西南交通大学，2006.
输电线路监理工作总结范文4
【关键词】输电线路；监测系统；平台
输电线路的安全稳定运行是确保智能电网开展的前提，因为输电线路是智能电网的重要组成部分，而为了确保输电线路的稳定运行，建立运行状态监测系统是有效的采取措施，这是创新输电线路运行的举措。通过系统可以有效的获取相关线路运行以及周围环境的状态，并且为线路的维护提供了动态信息。随着发展的逐步深入，很多电业公司已建成雷电、覆冰、污秽、气象、微风、振动等线路运行状态的监测相关系统。在本文中主要介绍输电线路在线监测系统的应用和管理平台，通过将电网输电线路监测装置采集的信息及各监测系统应用产生的应用结果信息进行融合存储构建完整的输电线路运行状态信息数据平台[2]。
1.输电线路在线监测系统应用和管理平台架构
必须要明确的一点就是这个平台是一个比较复杂的软件平台，因为它集多种信息于一体，并且在构建的时候还要保证系统的稳定可靠运行。此系统的建立需要考虑数据的组织和应用两方面的构思，以此为基础构建一个基础信息平台和高级反应平台。各个功能可按其在数据流中所处的位置分布，在基础信息平台和高级反应平台之中最终形成一个整体系统[1]。 从平台中收集到的监测状态会在企业端有一个总体显示，方便使用者获取相关监测信息。
1.1基础信息平台
输电线路监测系统的运行需要一个基础的设施，这个就是基础信息平台，由数据库和服务总线以及相关模块等组成，负责各个动态的监测，子系统获取输电线路状态监测信息从生产和能量管理系统获取相应设备的运行信息，为深入的高级应用和后续管理提供数据支持，为整个系统的集成和高效可靠运行提供保障。
基础信息平台的基础作用主要工程首先体现在系统的管理上，它可以提供相关的进程管理，网络以及相应的安全和应用管理，许多基础的技术手段也是各种运行的安全保障和监护手段。其次它还是一个提供信息交换的平台，通过构建实时的数据共享和服务共享提供跨计算机的服务，使得监测数据在整个电网范围内可以有效获取，以应对随时变化的动态。再次就是基础信息平台的管理是一种统一的模型管理模式，这也是考虑到输电线路整个电网件的信息共享，并且做好科学的分工。最后就是基础平台是一个公共的服务，相关的历史数据和警告服务等数据全部都统计在一起，是多种应用所需的基础公共信息。
另外对于基础信息平台的设计，还是做了多个方面的分析。首先在基础信息平台上是做了检测数据可以相互交换的设计，监测数据交换功能实现输电线路状态监测系统与雷电监测子系统、污秽监测子系统、覆冰监测子系统、微风振动监测子系统、生产管理系统调度等系统之间的信息交换[2]。在应用和管理平台上的数据以监测系统与各个子监测系统之间数据的相互抽取和推送为主，从而使得输电线路在线监测系统具有响应的预警能力。不仅支持其他系统从特定的数据端口来监测和抽取数据也能向特定系统的指定文件目录下推送数据，并且进行相互间的数据交换。其次在平台上还做了对象模型管理的设计，依据每个对象的不同动态建造一个模型，这种工具为客观存在的输电线路对象及其关系建立对象模型，像区域线路都是属于这一类。设立一个特定的对象模型库，依次根据不同的属性进行分类管理和保存，从而形成基础平台与输电线路基本的相关业务对象模型。这样的管理方式为用户提供了在进行电网输电设备模型录入系统时的相关编辑功能，从而实现资源的源头维护和整个电网之间的服务共享。
1.2高级反应平台
高级反应平台指的是平台的后期使用工程，使用者根据基础信息平台提供的相关线路自身系统运行以及周围环境的动态分别可以做到实时监测，报警数据查询和数据统计。实时监测与报警高级应用负责综合雷电定位、污秽监测、覆冰监测、微风振动监测、防汛监测等子系统输电线路状态，各个子系统的状态预警信息分别被监测系统予以响应，及时报警各类越限监测信息，并且通过特定的图形或者其他方式来展示输电线路状态信息[1]。例如覆冰厚度的动态监测上，如果超过数值就会出现预警变色，报警信息会及时传达到调度员。还有些存在风险的电网设备，监测系统也会发出预警，然后详细的展示相关单元的状态。
数据统计的高级应用会生成统计分析报表，报表的类型会根据监测需要的不同分别有月报，季度报表，还有跟信息相关的预警报表，甚至连报表的体现形势也会根据需求以曲线，图表或者表格的方式呈现，总之就是在对监测数据进行处理时，要在采集查询的基础上，进行全面的天内高级分析，然后再进行数据的相关报表的分析处理。
2.根据监测系统应用和管理平台的研究做出的结论
综上所述，输电线路在线监测系统的应用和管理平台具有非常明显的特点，不仅可以提供实时的在线监测数据作为动态查询的依据，还能在充分利用已有监测子系统的基础上，使原有的功能在不断发挥作用的基础上融合其他线路，为整个电网的动态监测提供积累的相关数据，还有就是这个平台可以综合的利用传感信息等技术自动及时地向不同管理职责的用户分级做出预警汇报，并且在这一过程中还为工作人员的维修工作安排提供了充裕的时间，这在电网的隐患排查上起着极为重要的作用。这种应用管理平台的投入使用将会有效的避免重大事故的发生，保障了电网的稳定安全运行[2]。
监测技术在现在飞速发展的科技时代也得到了很大的发展和进步，检测设备也在不断的更新换代，设备的灵敏性和可靠性也是越来越先进，这就为数据的传输提供了保障。即便是处于环境恶劣的地段，也能很好多的做好动态监测。我们一定要在充分认识和肯定输电线路在线监测系统的基础上，做好应用和管理平台的研究，为确保完整健全的输电线路运行状态提供信息数据搭建良好的平台。
【参考文献】
输电线路监理工作总结范文5
关键词：瓦斯爆炸；监控系统；井下精细化管理
中图分类号：C93 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）04-00-01
煤矿一起起瓦斯爆炸，令人触目惊心；事故背后家庭失去亲人的痛楚，令人心酸。因此，做好井下现场监控情况，及时检测掌握施工现场的有害气体浓度，做到监控有效，至关重要。
一个生产矿井头面多，各个探头、各类探头的安装、走线、分站地址、控制区域、断电范围等等往往只有专业人员才能分辨清楚，施工区队以及其他管理人员对其可能就找不准线路，分不清分站所接负荷位置、线路走向、以及故障判断等，给检修带来很多不便和困难，致使监控系统会出现信号中断、误报警等现象的发生。为了在安装过程中一步到位，安装结束后给检修工和使用单位能够清楚明了的了解电源所带分站，分站所带开关量、模拟量的数量、安装位置、探头作用以及电缆走线方式、探头报警浓度、断电浓度等制定井下监控系统精细化管理势在必行。
因此，为实现煤矿井下监控系统的精细化管理，我们绘制了监控分站与上级多路电源以及各类探头之间的接线图；为了方便监测工和使用单位检修工，明确报警、断电浓度、断电范围等我们又绘制了断电控制图；把这些融合到一张纸上，做成牌板吊挂在监控分站附近，入井人员到牌板前一看就可以掌握工作面的监控系统设备情况。
一、监控分站接线图的设计
监控分站接线图包括了多路电源，监控分站和各个传感器，另外为了方便以后检修时线路查找，把采用总线式传输时接的三通接线盒以及从三通接线盒所接的传感器也绘制在图中。在接线图中，模仿分站内部接线端子和内部结构，清楚的把多路电源和监控分站接线柱画出来，在接线柱上标出线路走向。
1.多路电源左侧画出7对接线柱，为多路电源的一次侧，表明多路电源的供电电源，右侧画出10对接线柱，左边6对作为下一级监控分站的供电电源，即为监控分站提供的三路电源，右边两对是通讯端子，即为电源反馈端子。
2.在监控分站图示中，左侧画出8块，每块4个接线柱的模拟量端口。右侧画出8块，每块4个接线柱的开关量端口。下面画出8块，每块4个接线柱的端口，左边6个接来自多路电源的三路电源，接着两个接主传输，在接下来两个接通讯线，右边两个接监控电话。开关量和模拟量的每块端口4个接线柱上表有数字“1”“2”“3”“4”，“1”“2”接传输信号线，“3”“4”接电源线。
3.我们为节省端口数量，往往使用总线式传输，这样需增加接线盒，从监控分站下面通讯2上接通讯线，从开关量或者模拟量侧任一闲置的“3”“4”接线柱上给总线式传输线路提供电源。在每个传感器上标上传感器类型和安装位置。
二、断电控制图的设计
断电控制图涵盖了监控分站所带断电仪的数量，每个断电仪所控制的设备，另外把关联设备瓦斯传感器也标注在图中。
1.断电仪一次侧连接到所控制设备的控制回路中，另一侧与监控分站的开关量端口连接，画出断电仪和监控分站示意图，很明了的看出接线方式和接线方法。
2.表明瓦斯传感器安装位置、报警点、断电点、复电点、断电范围、瓦斯风电闭锁开出口等。
3.在断电控制图中的多路电源，画出交流端电源，监控分站电源。
三、监控分站管理牌板的整体设计
为美化版面，方便查看，我们把线条颜色化，不同功能的线路用不同的颜色代表，红色线条代表电源，白色代表公共线，蓝绿代表通讯线，另外对各类传感器也用了图例表示，方便检修人员查看和维修。
煤矿井下监控系统的精细化管理的实施，把复杂的监控系统程序化，无形的传输可视化，重点内容精细化。把监控冗繁的设备通过一块牌板清晰明了的表示出来。而且还具有以下优点：
1.根据工作面情况及探头本身的性能特征及额定功率大小，设计好该工作面监控分站的数量，分站所带负荷的数量、种类名称、传输方式，然后绘制管理牌板。施工时监测工和使用单位根据分站牌板合理安装探头和走线，提高了安装效率，确保了安装的准确性。
2.监控分站管理牌板的制作，极大的方便了监测工和使用单位的维修，通过看分站管理牌板便可知道该工作面有哪些探头、探头安装位置，探头安装分站测点端子号等。
输电线路监理工作总结范文6
关键词:前照灯; CAN总线; 多路传输系统; 单片机
中图分类号:TN911-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)19-0191-04
Study and Design of Multiplex Transmission System
Based on CAN-Bus for Automobile Head Light
LIU Guang-hui
(Information Engineering College, Nanjing University of Finance & Economics, Nanjing 210046, China)
Abstract:
The automobile CAN-bus was developed in order to replace the traditional complicated vehicle wiring harness. A multiplex transmission system of automobile head light based on CAN-bus was built, which combined with the single-chip microcomputer. Software for CAN-bus node was designed in accordance with the overall structure. By designing parallel port CAN adapter and compiling DLL to supply read/write function interface for application program, the communication between the CAN-bus node and the control computer is realized. CAN simplifies the wiring harnesses,improves the reliability, and effectively saves the fixing space.
Keywords: head light; CAN-bus; multiplex transmission system; single chip microcomputer
0 引 言
CAN(Controller Area Network)数据总线是┮恢知适用于汽车环境的汽车局域网。它属于多路传输系统中的一种,是由德国博世(Bosch)公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制单元与测试仪器之间的数据交换而应用开发的一种串行通信协议。目前,在汽车设计领域中,CAN几乎成了一种必须采用的技术手段,尤其是在欧洲,如奔驰、宝马、保时捷等都采用CAN总线实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。此外,美国汽车厂也将控制器联网系统逐步由Class2过渡到CAN。CAN国际标准只定义了物理层和数据链路层,实际应用中,一些厂家和公司又定义了相应的应用层规范,使CAN的应用更加广泛和可靠。
CAN信号传输介质为普通双绞线,通信速率最高可达1 Mbps/40 m,直接传输距离可达10 km/5 Kbps。 CAN的信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低,由于其采用CRC-16的校验方式,误码率仅为3×10-5。当节点严重错误时,具有自动关闭的功能,以切断该节点与总线的联系,使通信线上的其他节点机通信不受影响,具有较强的抗干扰能力。控制器局部网(CAN)属于现场总线范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络。
CAN作为汽车环境中的微控制器通讯,在车载各电子控制装置ECU之间交换信息,形成汽车电子控制网络。比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN 控制装置。但是CAN总线多路传输系统还没有实际应用到汽车前照灯。传统的汽车系统布线工作量很大,一旦线路发现故障,诊断工作十分困难,同时由于数据传输线很长,导致传输速度下降,可靠性、实时性差等问题。CAN总线技术作为最有前途的现场总线之一,依靠其可靠性高,适应环境能力强,纠错能力突出,性价比高等特点成为解决这一问题的新选择。正是基于这种研究背景,本文研究并开发出了基于CAN总线的汽车前照灯多路传输系统[1]。
1 CAN控制器SJA1000
1.1 SJA1000的硬件结构和功能
CAN的通信协议主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由实现CAN总线协议部分和微控制器接口部分组成。不同型号的CAN总线通信控制器,实现CAN协议部分电路的结构和功能大都相同,而与微控制器接口部分的结构及方式存在一些差异。SJA1000是一种独立CAN控制器,是PHILIPS公司首推┬乱淮控制器。支持CAN 2.0B协议[2]。
SJA1000的主要特性如下:
器件管脚和电器特性均和PCA82C200兼容;时钟频率24 MHz;支持CAN协议2.0标准位速率可达1 Mb/s;同时支持11位标识符和29位标识符;扩展的接收缓冲器(增至64 B,PCA82C200只有20个字节);对不同微处理器的接口;可编程的CAN驱动器输出。
SJA1000具有两种工作模式:基本模式和Peli模式。其中基本模式符合CAN协议2.0A标准,和PCA82C200兼容。设置时钟分频器(CDR:Clock divider Register)的最高位模式选择位(CDR.7),可在基本模式和Peli模式之间切换。
1.2 CAN收发器82C250的硬件结构和功能
82C250是CAN控制器与物理总线间的接口,最初主要应用于汽车高速控制场合。它向总线提供了差动的发送能力,向CAN控制器提供了差动的接收能力。
82C250主要特性如下:与ISO/DIS11898标准兼容;高速(最高可达1 Mb/s);具有抗汽车环境下的瞬间干扰,保护总线能力;降低射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)的斜率(slope)控制;热防护;防护电池与地之间发生短路;低电流待机方式;某一个节点掉电不会影响总线;可有110个节点相连接[3-5]。
2 系统硬件电路图设计
2.1 汽车前照灯线路示意图
汽车前照灯传统供电线路示意图和汽车前照灯多路总线传输系统示意图如图1,图2所示。
图1 汽车前照灯传统供电线路示意图
2.2 系统硬件电路原理图
CAN智能节点电路图的设计是本系统的核心,下面给出详细的CAN节点硬件电路设计。
图2 汽车前照灯多路总线传输系统示意图
图3是汽车汽车前照灯的CAN总线多路传输系统的硬件电路原理图。从图中可以看出,电路主要由┤大块组成。第一块是前照灯的开关电路部分,主要包括微控制器89C51单片机、独立CAN通信控制器SJA1000,CAN总线收发器82C250;第二块是上位机,包括CAN总线适配卡以及数据显示部分;第三块是前照灯的用电器电路部分,主要包括的也是微控制器89C51单片机、独立CAN通信控制器SJA1000,CAN总线收发器82C250。需要说明一点的是,本系统用4个发光二极管来代替具体的汽车前照灯中的近光灯,远光灯,示宽灯,雾灯。
微处理器89C51负责SJA1000的初始化,通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。SJA1000的AD0～AD7连接到89C51的P0口,SJA1000的CS连接到89C51的P2.0,P2.0为0时,CPU片外存储器地址可选中SJA1000,CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读/写操作。SJA1000的RD,WR,ALE分别与89C51的引脚相连,INT接89C51的INT0,89C51也可以通过中断方式访问SJA1000。
82C250与CAN总线的接口部分采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5 Ω的电阻与CAN总线相连,电阻可起到一定的限流作用,保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了2个30 pF的小电容,可以起到滤除总线上的干扰和一定的防电磁辐射的能力。82C250的Rs脚上接有一个斜率电阻,电阻大小可以根据总线通信速度适当调整,一般在16～140 kΩ。
2.3 微处理器的选择
汽车电子控制系统的实时性是建立在微处理器的高速运算功能上的,因此微处理器的选择是系统设计的重要环节,与一般的电子设备相比较,汽车电子控制系统的微处理器特点在于经常处理大量的输入和输出信号,而且要实现高精度和实时控制,因此必须能够同时进行多种独立的操作。为了满足这些要求,微处理器必须具有高速计算、高速实时输入和输出以及多种中断响应等特性。由于通用电子计算机电子控制系统的控制功能较为简单,所以大多数电子控制单元(ECU)中主要使用8位微处理器。在选择微处理器上,不仅要注重满足技术要求,还要综合考虑成本和实用因素,不应片面追求微处理器的高速和高位数[5-6]。
本研究是对按钮开关的逻辑信号进行处理,对微处理器的控制核心CPU的要求不高,选用AT89C51即可满足要求。
图3 系统硬件电路原理图
3 汽车前照灯CAN总线多路传输系统的软件设计
多路传输系统的软件设计包括CAN节点的初始化、 CAN报文的发送和接收、 PC机与CAN适配卡的通信。
3.1 初始化
系统节点初始化包括:自检、CAN通讯初始化、A/D初始化、各种系统标志初始化以及看门狗初始化等。其中89C51的CAN控制器初始化流程如图4所示。
3.2 CAN子节点收发软件设计
子节点主要功能是实现对按键信号进行采集,并响应主控节点命令,通过CAN总线向主控节点发送检测点信息。在软件设计上,子节点采取命令-应答方式,即等待命令分析命令类型发回相应数据。
系统中子节点在上电复位后主要工作为:
(1) 对系统进行初始化;
(2) 向主控节点发出加入请求;
(3) 主控节点接受请求,并给该子节点一个网络编号;
(4) 等待主控节点命令;
(5) 根据命令将监测点的相关数据通过CAN总线发送给主控节点。
因此,子节点的主要流程如图5所示。
图4 CAN初始化流程图
3.3 主控节点软件设计
主控节点软件采用事件驱动方式,事件信号由各种中断信号产生;CPU在进入中断处理程序后,仅仅判断事件类型,设置相应的事件标志位,并不对事件做任何处理;主控节点主程序将循环读取事件标志,并转入相应的事件处理程序[7]。
图5 子节点流程图
主控节点具有两种工作模式。一种是系统中存在上位机,上位机作为命令发出点,主控节点处于被动控制模式。此时,主控节点的工作是通过RS 232接收上位机的命令,分析命令的目的节点,并将命令通过CAN网络发送给目的节点;同时,主控节点检测CAN网络上的节点数据,将节点发出的数据通过RS 232发送给上位机;重复以上流程直到工作方式发生改变。在这种方式下主控节点的主要工作流程如图6所示。
图6 被动控制状态流程
当系统中不存在上位机或上位机发出脱离系统命令后,主控节点进入主动控制工作模式。在这种状态中,命令发送者为主控节点,主控节点可通过定时器事件轮循查询各节点工作状态;响应键盘事件,并根据用户输入的命令向目标节点发出命令或响应相应子节点的数据;通过LED灯显示子节点工作状态。
两种工作模式间可以通过上位机发出命令、用户通过键盘输入命令以及主控节点查询上位机工作状态异常(如在被动状态中,上位机长时间没有命令)等几种方式切换。
3.4 上位机监控系统设计
上位机监控系统基于C++设计[7],可以实现同时
对多路数据进行采集、存储,并设计了图形化的监控显示。监控系统功能包括:
(1) 向主控节点发出联机或脱机命令,切换节点工作状态;
(2) 定时发送节点查询命令,查询子节点工作状况,更新系统节点表;
(3) 根据用户需要,定时向监控节点发送读取命令,取得节点的监控数据,并保存数据,形成监控数据文件;
(4) 以图形化的方式显示监控曲线[8-9]。
上位机系统中还包含了数据分析功能,其中设计了算法接口;系统用户可编写自己的算法库,系统可调用用户算法库对采集的原始数据进行进一步的分析。
4 结 语
由于CAN总线具有极强的抗干扰能力,系统在使用现场数据通讯非常可靠,并且通过CAN中继器可以进一步提高通讯质量和距离。随着CAN总线芯片性能的提高、价格的降低,逐渐应用到普通轿车上, 也为其在农业机械上的应用提供了条件。研究CAN总线在拖拉机等农业机械上的应用,对于提高农机性能和经济性,促进我国农业机械化发展,具有重要意义。
参考文献
[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996.
[2]Philips Semiconductors. SJA1000 Stand-alone CAN controller aplication note[M]. Netherlands:Philips Corporation, 1997.
[3]饶运涛,邹继军,郑勇芸.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[4]邬宽明.单片机器件实用手册:数据传输接口器件分册[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.
[5]何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
[6]Philips Semiconductors.80C51 8-bit flash microcontroller family P89C66X application note [M]. Netherlands:Philips Corporation,2001.
[7]马忠梅,刘滨,戚军,等.单片机C语言 Windows环境编程宝典[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[8]李朝青.PC机及单片机数据通信技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.
