专利名称：基于总线方式的铁塔振动测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁塔振动测试系统，尤其涉及一种基于总线 方式的铁塔振动测试系统。
技术背景
在架空输电线路中，振动是铁塔受到破坏的主要原因之一，其严 重威胁着输电线路的安全。因此，在大跨越的架空输电线路工程中， 不仅要进行室内消振试验及优选防振方案外，还必须在工程完毕后对 铁塔的振动水平进行现场测试，以确认防振措施的有效性及工程的安 全性。
目前对铁塔振动测试方法采用的均是单通道信号数据采集系统 (参照图1)，铁塔1上的每一个速度传感器2均通过各自独立的数 据线11将其所采集到的模拟信号传送到智能信号采集处理分析仪 12，其在实际应用中存在着许多不便之处。首先是所携带的数据传输 线较多，即在铁塔上设置多少个测试点则就需要多少路数据传输线， 这不仅提高了布线要求而且还增加了工程成本，同时也导致装备的总 重量增加。此外，采用单通道信号数据采集系统，不仅在安装过程中 工作烦琐，在信号传输方面也会因电缆长度和接口数量等因素而造成 信号衰减等不可靠因素。 实用新型内容本实用新型采用了基于总线方式的铁塔振动测试系统，不仅大大 提高了数据采集和传输的效率和可靠性，而且可通过一根通信电缆将 所有现场设备连接到中央控制器，减少了数据传输线数量，降低了布 线要求和工程成本，减轻了装备的总重量。此外，采用基于总线方式 的铁塔振动测试系统还可根据所测铁塔类型及高度而改变测试点的 位置和总线长度，数据全为数字化。
本实用新型的范围只由所附权利要求书所规定，在任何程度上都 不受这一节实用新型内容的陈述所限。
本实用新型提供一种铁塔振动测试系统，包括 速度传感器，用于采集铁塔的振动信号；数据转换�？椋糜诮� 所述速度传感器所输出的信号进行处理并转化为数字信号；数据采集 中心单元，用于将所述数据转换模块所输出的数据进行处理并转换为 特定的文件格式；总线电缆，用于连接所述数据转换模块和所述数据 采集中心单元；控制装置，用于对所述数据采集中心单元输出的数据 进行分析处理。
本实用新型还具有以下附属技术特征
数据采集中心单元包括CPU,用于将所述数据转换模块输出的 数据转换为所述控制装置上所安装的处理软件所需的文件格式；存储 器，用于存储所述数据转换�？槭涑龅氖莺退隹刂谱爸蒙纤沧� 的处理软件所需的文件格式信息；第一总线接口，用于连接所述总线 电缆；通信接口，用于连接所述控制装置6
所述数据转换�？榘Ｄ庑藕糯淼缏罚糜诙运鏊俣却衅鞯氖涑鲂藕沤蟹糯�、零位的漂移的修正、自动量程切换及滤波
处理；峰值提取与保持电路，用于检出振动的位移峰-峰最大值；A/) 转换器，用于将所述模拟信号处理电路的输出信号转换为数字信号； 第二总线接口，用.于连接所述总线电缆。 所述存储器还具有备用电池。
所述控制装置还用于控制所述速度传感器、所述数据转换�？楹� 所述数据采集中心单元的运行。
所述控制装置和所述数据采集中心单元之间通过以太网进行通信。
所述控制装置和所述数据采集中心单元之间可以进行无线通讯。 还包括一个用于储存所述数据采集中心单元输出的测试数据和/ 或所述控制装置的分析处理结果的数据库。 所述数据库位于网上数据库服务器。 还包括一个用于输出分析处理结果的输出设备。 按照本实用薪型提供的基于总线方式的铁塔振动测试系统具有 如下优点首先，总线方式只需使用一根通信电缆，就可将所有现场 设备连接到中央控制器，形成设备及控制级之间的数字化通信网络， 大大增强了系统的集成能力；其次，采用同一总线电缆标准，系统模 块间就具有互操作性、互换性，因此设备具有很好的可集成性；再次， 现场总路线是数字化通信网络，它不单纯取代4mA 20mA信号，还可 实现设备状态、故障、参数信息的传送，可完成现场设备的远程参数 设定、修改等参数化工作；最后，对于本系统与原有的测试方式相比来说，省去了大量的电缆、1/0�？榧暗缋路笊韫こ谭延茫档土讼�
统工程成本。
为单通道测试安装方式示意图。为基于总线方式测试安装方式示意图。为基于总线方式的铁塔振动测试系统的系统结构示意图。为数据转换模块结构示意图。为数据采集中心单元结构示意图。为控制装置结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的铁塔振动测试系统采用现场总线方式，将铁塔上若 干传感器所采集的模拟信号经各自的数据转换�？樽晃中藕� 后传送到数据采集中心单元。上述数字信号经数据采集中心单元转换 为安装在控制装置上的处理软件所需的文件格式并将其传送给控制 装置。上述控制装置在接收到经转换为合适的文件格式的数据后，由 上述处理软件进行分析处理，得到用户所需的分析结果。
下面参照附图说明本实用新型的优选实施方式。 图2为本实用新型一实施方式的铁塔振动测试系统安装方式示 意图。图3为图2所示实施方式的铁塔振动测试系统的系统结构框图。 本实施方式的铁塔振动测试系统是在铁塔1上安装有用于采集铁塔 振动信号的速度传感器2和用于将速度传感器2输出的信号转化为数 字信号的数据转换�？�3，上述速度传感器2与上述数据转换�？�3的数量相同。上述每个速度传感器2通过数据线13与相应的数据转 换�？�3相连接。上述各数据转换�？�3通过总线电缆4连接到数据 采集中心单元5，并由USB线8将上述数据采集中心单元5与控制装 置6连接。此外，在铁塔1上还安装有电源线7，用于向上述速度传 感器2和上述数据转换�？�3提供工作电流。
图4为数据转换�？�3的结构框图。如图4所示，数据转换�？� 3包括对速度传感器2的输出信号(模拟信号)进行放大、零位的漂 移的修正、自动量程切换、滤波等处理的模拟信号处理电路31、用 于将振动的位移峰-峰最大值检出的峰值提取与保持电路34、将模拟 信号处理电路31的输出转换为数字信号的A/D转换器32、将数据转 换�？�3连接到总线电缆4的总线接口 33。
图5为数据采集中心单元5的结构框图。如图5所示，数据采集 中心单元5包括连接总线电缆4的总线接口 51、通过总线接口 33和 总线接口 51及总线电缆4连接数据转换�？�3的CPU52、连接在CPU52 上的存储器53、用于连接数据采集中心单元5和控制装置6的通信 接口54。上述存储器53还备有备用电池，以备在出现断电故障时， 仍能存储或提供相关数据。
图6为控制装置6结构框图。控制装置6由个人电脑(PC)等构 成(参照图1)。控制装置6包括控制器61、显示器62和输入设备 63。控制装置6用于接受用户的操作，向速度传感器2、数据转换模 块3、数据采集中心单元5传送操作命令，并对测试数据进行处理， 显示分析结果。控制器61由CPU611、 R0M612、 RAM613、硬盘614、读取装置615、输出输入接口 616、分析结果输出接口 617、通信接 口618构成。CPU611、 R0M612、 RAM613、硬盘614、读取装置615、 输出输入接口 616、分析处理结果输出接口 617和通信接口 618由总 线619连接。CPU611用于执行R0M612存储的处理来自于数据来集中 心单元5输出的数据的计算机程序和读取到RAM613的计算机程序。 R0M612由掩模R0M、 PR0M、 EPROM和EEPROM等构成，存储着CPU611 执行的计算机程序和所用的数据等。CPU611用于对来自数据釆集中 心单元5输出的数据进行处理、获取分析结果，向分析处理结果输出 接口 617输出适于显示分析结果的分析结果窗口的信号。
RAM613由SRM或DRAM等构成。RAM613用于读取存在R0M612和 硬盘614的计算机程序。当CPU611执行这些计算机程序时，作为 CPU611的工作空间使用。
硬盘614装有操作系统和应用程序等供CPU611执行的各种计算 机程序以及执行计算机程序所需的数据。后续应用程序601也装在此 硬盘614中。
读取装置615有软驱、CD-ROM驱动器或DVD-ROM驱动器等构成， 可读取存储于便携型存储介质602的计算机程序或数据。便携型存储 介质602存储又是控制装置6实现一定功能的应用程序601和将应用 程序601装入控制装置6的安装程序604。安装程序604 —经启动， 控制装置6即可从便携型存储介质602上读取应用程序601，将上述 应用程序601装入硬盘614。应用程序601包含发送测试开始信号、 分析收到的测试数据和显示分析处理结果的分析程序。上述应用程序601不仅可分别由便携型存储介质602提供，也可 通过电子通信线路从该通信线路连接的(不论有线、无线)并与控制 装置6可通信连接的外部装置上下载。比如，控制装置6通过访问存 储有上述应用程序601的服务器，下载应用程序601并装入硬盘6M。
硬盘614装有比如由美国微软公司生产的windows (注册商标)等
提供数据、表格和图像等用户界面的操作系统。
输出输入接口 616可由比如USB、 IEEE1394、 RS-232C等串行接 口和SCSI、 IDE、 IEEE1284等并行接口及由D/A转换器和A/D转换器 等组成的模拟信号接口构成。输出输入接口 616连接由键盘和鼠标构 成的输入设备63，用户可以用输入设备63直接向控制装置6输入数 据。输出输入接口616连接有打印机构成的输出设备66。
通信接口 618可以是USB、 Ethernet (以太网，注册商标)等接口。 控制装置6可以通过通信接口618，以一定的通信协议(TCP/IP)和 USB线或局域网电缆连接数据采集中心单元5并实现数据的传输交 换。
分析处理结果输出接口 617与由LCD或CRT等构成的显示器62 连接，将从CPU611接收的分析处理结果信号输出到显示器62并显示 分析处理结果。
下面参照图2-6，就本实用新型一实施方式的铁塔振动测试系统 的运行进行说明。
如图6所示，将便携型存储介质602装入控制装置6的读取装置 615后，启动安装程序604，并将应用程序601装入硬盘614。此后，用户下达启动测试系统的指示。
如图2所示，当数据采集中心单元5接收到来自控制装置6的启 动测试系统的指示后开始运行，同时开始给各个速度传感器2和数据 转换模块3供电，并启动各个速度传感器2和数据转换模块3的运行。 控制装置6也可给其中某个速度传感器2单独发出启动运行的指示。 速度传感器2接收到启动运行的指示后，开始工作并将它在铁塔1上 所处位置所采集的振动信息(模拟信号)传送到与其相对应的数据转 换模块3 (参照图3)。数据转换�？�3中的模拟信号处理电路31将 接收到的铁塔1的振动模拟信号进行放大、零位的漂移的修正、自动 量程切换、滤波等处理，并将经模拟信号处理电路31处理后的振动 模拟信号传送给峰值提取与保持电路34。峰值提取与保持电路34将 振动的位移峰-峰最大值检出，并转换为直流量送入A/D转换器32(参 照图4)。 A/D转换器32将接收到的模拟信号转换成数字信号后，通 过总线电缆4传送到CPU52 (参照图5)。
如图5所示，数据采集中心单元5的CPU52将来自控制装置6的 关于处理软件所需的文件格式信息存入存储器53。当数据采集中心 单元5接收到来自数据转换�？�3的数字信号时，CPU52对所接收到 的数字信号进行处理，并根据存储器53中所存储的特定的上述文件 格式信息将其转换成为安装在控制装置6中的处理软件所需的文件 格式，然后将转化后的数据传送给控制装置6进行数据处理。此外， CPU52还将来自数据转换�？�3的经处理后的数字信号存入存储器 53，以便在CPU52或控制装置6进行数据处理过程中出现数据丢失时，控制装置6能够指示CPU52从存储器53中取回有关数据，从而保证 测试操作正常进行。
控制装置6的CPU611，如图6所示，对来自数据采集中心单元5 的测试数据进行分析处理，并在显示器62上显示分析处理结果，同 时将分析处理结果存入硬盘614上的数据库。用户也可根据需要将分 析处理结果在输出设备66上输出。上述输出设备66可以是打印机等 输出设备。
此外，控制装置6也可先将来自数据采集中心单元5的测试数据 存入硬盘614上的数据库中，再由CPU611从上述数据库中调取测试 数据进行分析处理，使得控制装置6可以对测试数据进行离线分析。
此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，绝无限制 性。本实用新型的范围不受上述实施方式的说明所P艮，仅由权利要求 书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范 围内的所有变形。
例如，闺2、 3中的速度传感器2的数量可根据实际需要而设置， 其可以多于8个，也可少于8个。由此，数据转换�？�3的数量也可 根据相对应于速度传感器2的数量而改变。同时，根据速度传感器2 的数量，可采用相应传输容量的总线电缆4，其传输容量不应小于铁 塔上全部的速度传感器2同时工作时所需的最小容量。
在上述实施方式中，数据采集中心单元5可以通过网络连接控制 装置6。数据采集中心单元5中的通信接口 54和控制装置6中的通 信接口 618也可是网卡等可以允许网络连接的通信接口。上述的网卡也可以是无线网卡或其它无线通信接口，使得控制装
置6能与数据采集中心单元5进行无线通讯。
控制装置6还可以通过存储的测试数据进行离线分析处理。此 外，控制装置6还可将测试数据和分析处理结果存储在网上数据库服 务器。
权利要求1、一种铁塔振动测试系统，包括速度传感器，用于采集铁塔的振动信号；数据转换�？椋糜诮鏊俣却衅魉涑龅男藕沤写聿⒆中藕牛皇莶杉行牡ピ糜诮鍪葑荒？樗涑龅氖萁写聿⒆晃囟ǖ奈募袷剑蛔芟叩缋拢糜诹铀鍪葑荒？楹退鍪莶杉行牡ピ豢刂谱爸茫糜诙运鍪莶杉行牡ピ涑龅氖萁蟹治龃�。
2、 根据权利要求1所述的铁塔振动测试系统，其特征在于数据采 集中心单元包括CPU,用于将所述数据转换�？槭涑龅氖葑晃隹刂谱爸蒙� 所安装的处理软件所需的文件格式；存储器，用于存储所述数据转换�？槭涑龅氖莺退隹刂谱爸� 上所安装的处理软件所需的文件格式信息；第一总线接口，用于连接所述总线电缆；通信接口，用于连接所述控制装置。
3、 根据权利要求2所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述数 据转换�？榘Ｄ庑藕糯淼缏罚糜诙运鏊俣却衅鞯氖涑鲂藕沤蟹糯蟆⒘阄坏钠频男拚�、自动量程切换及滤波处理；峰值提取与保持电路，用于检出振动的位移峰-峰最大值； A/D转换器，用于将所述模拟信号处理电路的输出信号转换为数 字信号；第二总线接口，用于连接所述总线电缆。
4、 根据权利要求3所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述存 储器还具有备用电池。
5、 根据权利要求4所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述控制装置还用于控制所述速度传感器、所述数据转换�？楹退鍪莶杉行牡ピ脑诵�。
6、 根据权利要求5所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述控制装置和所述数据采集中心单元之间通过以太网进行通信。
7、 根据权利要求5所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述控制装置和所述数据采集中心单元之间可以进行无线通讯。
8、 根据权利要求1-7中任何一项所述的铁塔振动测试系统，其特征在于还包括一个用于储存所述数据采集中心单元输出的测试数据和/或所述控制装置的分析处理结果的数据库。
9、 根据权利要求8所述的铁塔振动测试系统，其特征在于所述数据库位于网上数据库服务器。
10、 根据权利要求8所述的铁塔振动测试系统，其特征在于还包括一个用于输出分析处理结果的输出设备。
专利摘要本实用新型提供一种铁塔振动测试系统，包括速度传感器，用于采集铁塔的振动信号；数据转换模块，用于将所述速度传感器所输出的信号进行处理并转化为数字信号；数据采集中心单元，用于将所述数据转换�？樗涑龅氖萁写聿⒆晃囟ǖ奈募袷剑蛔芟叩缋拢糜诹铀鍪葑荒？楹退鍪莶杉行牡ピ豢刂谱爸茫糜诙运鍪莶杉行牡ピ涑龅氖萁蟹治龃�。本实用新型采用了基于总线方式的铁塔振动测试系统，不仅大大提高了数据采集和传输的效率和可靠性，而且可通过一根通信电缆将所有现场设备连接到中央控制器，减少了数据传输线数量，降低了布线要求和工程成本，减轻了装备的总重量。
文档编号G01H1/00GK201368763SQ20092000035
公开日2009年12月23日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者刘思远, 夏开全, 雁 高 申请人:中国电力科学研究院
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