智慧防雷在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、前言

隨著科技日新月異的進(jìn)步，大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高，各種微電子設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是電子產(chǎn)品普遍絕緣強(qiáng)度低、過(guò)電壓耐受力差、容易遭受雷電侵襲，其中電腦網(wǎng)絡(luò)、通訊指揮系統(tǒng)、和公共天線都是重災(zāi)區(qū)，從某種意義上講，科技越發(fā)達(dá)，雷電對(duì)人們的威脅越大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各種災(zāi)害造成的損害中，雷電造成的災(zāi)害高居榜首，占全部災(zāi)害的31%。

雷電災(zāi)害還體現(xiàn)在通過(guò)各種途徑侵害地面物，除了直接雷擊外，還有雷電的靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)作用，放電時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁脈沖，地電位反擊，以及雷電波入侵可能沿著各種架空電力線、信號(hào)輸出線、天線、電纜和金屬管線進(jìn)入設(shè)備。

二、防雷裝置的檢測(cè)存在的問(wèn)題

3、存在的問(wèn)題

3.1、檢測(cè)次數(shù)：因檢測(cè)成本所限，檢測(cè)單位每半年檢測(cè)一次或每年檢測(cè)一次。避雷針、引下線、接地體、SPD等防雷裝置如有損毀，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)不及時(shí)。在這種情況下，只有在第二年人工檢測(cè)時(shí)或出現(xiàn)雷電災(zāi)害事故時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。用戶單位在日常的維護(hù)過(guò)程中也會(huì)因?yàn)槭韬鰴z測(cè)或由于日常的目測(cè)檢測(cè)不規(guī)律，從而造成雷擊災(zāi)害事故的發(fā)生。

3.2、人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：因缺少相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)有測(cè)試方法都是人工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，容易造成人為誤判或測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.3、隱患難以發(fā)現(xiàn)：一般情況下，由于避雷針、引下線、接地裝置、SPD安裝位置特殊，在雷擊情況下，不知損毀程度或不易發(fā)覺(jué)隱患處的焊接或連接損毀情況，極易造成雷電的二次閃擊或多次閃擊，從而造成更大的財(cái)產(chǎn)損失或造成人員傷亡。

三、雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為提高高速公路防雷設(shè)施的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，方便高速公路對(duì)防雷設(shè)施的日常管理及維護(hù)，提升工作人員的管理水平，需對(duì)對(duì)影響防雷運(yùn)行的一些設(shè)備（如SPD、接地系統(tǒng)等）進(jìn)行統(tǒng)一的集中監(jiān)控，建立一個(gè)安全、科學(xué)、高效、一體化、主動(dòng)式的雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)了解各處防雷設(shè)施的工作狀態(tài)及參數(shù)，并且對(duì)于設(shè)備產(chǎn)生的各種故障，通過(guò)雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能迅速通知維護(hù)部門并使之能夠快速響應(yīng)并處理，杜絕安全隱患，同時(shí)可通過(guò)信息定期歸檔，記錄管理，為上級(jí)主管部門的日常查看、管理、監(jiān)管、決策提供一個(gè)可靠的依據(jù)。

思圖譜雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有的雷擊測(cè)試平臺(tái)方案，創(chuàng)新的使用和借鑒云物聯(lián)、傳感器、智能算法技術(shù)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的技術(shù)突破。導(dǎo)入“管理”+“軟件”的設(shè)計(jì)思想，可實(shí)現(xiàn)浪涌保護(hù)器（SPD）、雷電流、接地狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具有智能管理、傻瓜式設(shè)計(jì)等功能。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)故障秒級(jí)上報(bào)，即時(shí)完成報(bào)警、分析等功能；

智能管理：物聯(lián)網(wǎng)、傳感器技術(shù)植入，邏輯算法及自身防雷設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)各類分析判斷、自動(dòng)智能；

傻瓜化設(shè)計(jì)：無(wú)需專業(yè)人士、專業(yè)器材的檢測(cè)，故障自動(dòng)報(bào)警。

1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

結(jié)合C/S后臺(tái)程序組成一個(gè)完整的信息化管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包涵數(shù)采集、數(shù)據(jù)分析、保存、實(shí)時(shí)報(bào)警等功能。

系統(tǒng)主要由以下四部分組成：

數(shù)據(jù)采集端：主要進(jìn)行終端數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后發(fā)送到服務(wù)器，支持服務(wù)器的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置等功能。

系統(tǒng)服務(wù)端：主要是進(jìn)行設(shè)備管理、協(xié)議管理、通訊管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)服務(wù)、自動(dòng)報(bào)警等功能。

系統(tǒng)客戶端：主要是為用戶提供友好的人機(jī)交換界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)維護(hù)等功能。

監(jiān)控系統(tǒng)硬件：主要由網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、通信管理單元、監(jiān)控電腦、通訊媒介等組成。

對(duì)高速公路各站點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防雷設(shè)施工作狀態(tài)；將監(jiān)控中心作為總控制點(diǎn)，各站點(diǎn)通過(guò)智能監(jiān)測(cè)站管理，并且通過(guò)高速局域網(wǎng)方式將各站點(diǎn)的設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心進(jìn)行集中監(jiān)控。

2、系統(tǒng)功能

功能1：遠(yuǎn)程訪問(wèn)技術(shù)：系統(tǒng)的客戶端，服務(wù)器可以布局在全球任何角落，擺脫原局域網(wǎng)的局限性。C/S有機(jī)組合。

功能2：遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置：所有采集終端上的參數(shù)，可以在全球任何位置進(jìn)行設(shè)置，無(wú)需工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

      功能3：報(bào)警功能：系統(tǒng)提供了非常優(yōu)秀的報(bào)警處理機(jī)制和多種有效的報(bào)警方式，靈活的報(bào)警參數(shù)設(shè)置及完善的報(bào)警記錄，幫助用戶對(duì)各種防雷設(shè)備報(bào)警進(jìn)行管理，設(shè)置報(bào)警參數(shù)，及時(shí)了解到防雷設(shè)備運(yùn)行情況及事后分析。報(bào)警記錄內(nèi)容有：報(bào)警設(shè)備，報(bào)警參數(shù)、報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警時(shí)間及報(bào)警信息是否成功發(fā)送，如短信報(bào)警是否成功 發(fā)送出去、電話撥號(hào)報(bào)警時(shí)是否接通了用戶電話等。

1）、報(bào)警等級(jí)：系統(tǒng)具有強(qiáng)大的報(bào)警級(jí)別報(bào)警，可區(qū)分多級(jí)報(bào)警，不同級(jí)別的報(bào)警具有不同的優(yōu)先級(jí)別，系統(tǒng)會(huì)對(duì)高級(jí)別的報(bào)警進(jìn)行優(yōu)先處理。用戶可以根據(jù)不同監(jiān)控對(duì)象報(bào)警事件而設(shè)置不同的報(bào)警參數(shù)，包括劃分報(bào)警等級(jí)、報(bào)警次數(shù)、報(bào)警頻率等。

2）、報(bào)警方式：

? 屏幕報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)任何報(bào)警事件時(shí)，將所報(bào)警的畫面自動(dòng)彈出，并顯示在最上方，還伴隨著畫面閃爍、文字提示，通知在線的操作人員。

? 電話報(bào)警，系統(tǒng)將通過(guò)電話撥號(hào)方式，當(dāng)報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)撥打已設(shè)置好的多組值班電話，包括固定電話和移動(dòng)電話，以便及時(shí)的通知值班人員。

? 短信報(bào)警，短信報(bào)警是現(xiàn)在比較方便和實(shí)惠的方式之一，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警事件時(shí)，監(jiān)控主機(jī)將通過(guò)GPRS短信模塊，對(duì)已經(jīng)設(shè)置好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信息，管理人員看到的報(bào)警信息將是具體是報(bào)警事件的中文提示。

? 實(shí)時(shí)狀態(tài)報(bào)告短信息：系統(tǒng)支持自定義的整點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)狀態(tài)短信息，內(nèi)容包含系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息；系統(tǒng)支持整點(diǎn)發(fā)送監(jiān)測(cè)站運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告，內(nèi)容包含監(jiān)測(cè)站名稱、是否處于正常狀態(tài)；無(wú)需到機(jī)房查看監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

3）、事件日志：系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄每一條報(bào)警的詳細(xì)信息，信息包括產(chǎn)生報(bào)警的監(jiān)測(cè)站及報(bào)警的參數(shù)，報(bào)警的事件編號(hào)，報(bào)警的內(nèi)容、報(bào)警的時(shí)間、參數(shù)值、報(bào)警級(jí)別等。所有報(bào)警事件日志都儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，以便進(jìn)行查詢、打印，任何操作權(quán)限的人不能對(duì)其進(jìn)行任何修改。用戶可以在服務(wù)端，也可以在客戶端遠(yuǎn)程查詢報(bào)警記錄，用戶可以自由選定查詢的時(shí)間段。

功能4：實(shí)時(shí)監(jiān)控功能：對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其工作狀態(tài)。

3、系統(tǒng)框架

1）高速公路雷電防護(hù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架

  高速公路各個(gè)站點(diǎn)的所有監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)RS485或無(wú)線連接到各個(gè)站點(diǎn)的智能監(jiān)測(cè)站上，智能監(jiān)測(cè)站通過(guò)高速內(nèi)網(wǎng)把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳回高速公路監(jiān)控中心服務(wù)器上，系統(tǒng)服務(wù)器會(huì)把各監(jiān)測(cè)站設(shè)備的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)客戶端，在每個(gè)系統(tǒng)客戶端上可以看到各監(jiān)測(cè)站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

4、系統(tǒng)說(shuō)明

根據(jù)用戶對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)管理的要求，每個(gè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)管理對(duì)象為：雷電流、浪涌保護(hù)器（SPD）、接地電阻。通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆绞?/span>將終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)站點(diǎn)的智能監(jiān)測(cè)站中，再通過(guò)用戶網(wǎng)絡(luò)將采集到的信號(hào)傳送至高速公路監(jiān)控中心進(jìn)行統(tǒng)一管理。

采集界面

4.1、雷電流監(jiān)測(cè)

  監(jiān)測(cè)對(duì)象：在隧道的前、中、后段的配電線路、機(jī)房接地、防雷接地上分別安裝雷電流監(jiān)測(cè)儀。

   監(jiān)測(cè)內(nèi)容：雷電流的峰值、能量、極性、次數(shù)、時(shí)間等參數(shù)。

監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為AC220V。

實(shí)時(shí)顯示并保存各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的雷擊參數(shù)數(shù)值。當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)雷擊情況時(shí)，監(jiān)測(cè)儀顯示雷擊的峰值、能量、極性、次數(shù)、時(shí)間，監(jiān)控中心立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警頁(yè)面窗口，通知值班人員或相應(yīng)的主管人員。

   在可查詢?nèi)?/span>意監(jiān)測(cè)對(duì)象在任意時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)過(guò)的雷擊位置和歷

史數(shù)據(jù)

4.2、SPD監(jiān)測(cè) 

監(jiān)測(cè)對(duì)象：在隧道的所有配電箱內(nèi)的SPD中安裝 SPD遙信監(jiān)測(cè)模塊對(duì)SPD遙信進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在隧道的部分配電箱內(nèi)的SPD中安裝 SPD監(jiān)測(cè)儀對(duì)SPD進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隧道前后端和收費(fèi)站中的箱式變壓器、UPS輸出端和廣場(chǎng)配電箱的SPD中分別安裝智能雷電分析儀對(duì)SPD進(jìn)行劣化監(jiān)測(cè)和雷電流的監(jiān)測(cè)。在入口道、出口道、機(jī)房、重型車車道的SPD中安裝 SPD智能分析儀，對(duì)SPD進(jìn)行劣化監(jiān)測(cè)。

     監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

（1）、智能雷電分析儀監(jiān)測(cè)內(nèi)容：雷電流的峰值、能量、極性、次數(shù)、時(shí)間，浪涌保護(hù)器（SPD）劣化程度（漏流）、浪涌保護(hù)器遙信、浪涌保護(hù)器（SPD）動(dòng)作次數(shù)（雷擊計(jì)數(shù)）、三相電壓、空氣開(kāi)關(guān)、溫濕度等參數(shù)。監(jiān)測(cè)儀的供電要求為AC220V。

（2）、SPD智能分析儀監(jiān)測(cè)內(nèi)容：浪涌保護(hù)器遙信、浪涌保護(hù)器（SPD）動(dòng)作次數(shù)（雷擊計(jì)數(shù)）、三相電壓、空氣開(kāi)關(guān)、溫濕度等參數(shù)。監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為AC220V。

（3）、SPD監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)內(nèi)容：浪涌保護(hù)器(SPD)遙信、空氣開(kāi)關(guān)、SPD動(dòng)作次數(shù)。監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為AC220V。

（4）、SPD監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)內(nèi)容：浪涌保護(hù)器(SPD)遙信。監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為AC220V。

實(shí)時(shí)顯示并保存SPD各監(jiān)測(cè)參數(shù)的數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)診斷為有故障（報(bào)警）事件發(fā)生，監(jiān)控中心立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警頁(yè)面窗口，同時(shí)監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)電話，實(shí)現(xiàn)電話語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警，通知值班人員或相應(yīng)的主管人員，在可查詢任意監(jiān)測(cè)對(duì)象在任意時(shí)間段內(nèi)的歷史變化曲線和歷史數(shù)據(jù)。

4.3、接地電阻監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)對(duì)象：在高速公路收費(fèi)站防雷接地、機(jī)房接地安裝接地電阻智能監(jiān)測(cè)儀，對(duì)接地阻值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在隧道配電箱、高速公路箱式變壓器、UPS輸出端、入口道、出口道、機(jī)房、重型車車道、廣場(chǎng)配電箱的SPD接地上，安裝接地監(jiān)測(cè)模塊，對(duì)接地連接進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

  監(jiān)測(cè)內(nèi)容：

（1）、接地電阻智能監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)內(nèi)容：回路接地電阻在線監(jiān)測(cè)、接地狀況監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為DC12V。

（2）、接地監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)內(nèi)容：接地連接狀態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)儀采用無(wú)線結(jié)合有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，供電要求為AC220V。

實(shí)時(shí)顯示并保存地網(wǎng)回路電阻參數(shù)的數(shù)值。設(shè)定接地電阻阻值的上限值與下限值，當(dāng)監(jiān)測(cè)的接地電阻超過(guò)設(shè)定的允許值或接地連接出現(xiàn)中斷時(shí)，系統(tǒng)診斷為有故障（報(bào)警）事件發(fā)生，監(jiān)控中心立刻彈出相應(yīng)的報(bào)警頁(yè)面窗口，同時(shí)監(jiān)控主機(jī)自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)電話，實(shí)現(xiàn)電話語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警，通知值班人員或相應(yīng)的主管人員。

在可查詢?nèi)?/span>意監(jiān)測(cè)對(duì)象在任意時(shí)間段內(nèi)的歷史變化曲線和歷史數(shù)據(jù)。