本發(fā)明屬于防雷監(jiān)測，涉及一種防雷監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)、方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來我國鐵路建設(shè)高速發(fā)展，特別是高速鐵路的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，鐵路通信、信號設(shè)備中電子、微電子設(shè)備應(yīng)用越來越多，也極易受雷電的雷擊。設(shè)備的防雷是保護(hù)電子、微電子及電氣設(shè)備正常運行的重要措施，防雷設(shè)施因雷擊損壞就會直接影響通信、信號設(shè)備的正常使用，干擾正常的鐵路運輸秩序，造成大量的列車晚點，降低運輸效率。

2、有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的防雷監(jiān)測系統(tǒng)，以便克服現(xiàn)有防雷監(jiān)測系統(tǒng)存在的上述至少部分缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)、方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，可大幅提升設(shè)備的防雷擊風(fēng)險，監(jiān)測人員可以在遠(yuǎn)程控制端實現(xiàn)對防雷地線及spd工作狀態(tài)的監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)備在運用過程中的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，采用如下技術(shù)方案：

3、一種智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)，所述智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)包括：服務(wù)器及至少一防雷裝置，所述服務(wù)器分別連接各防雷裝置；

4、所述防雷裝置包括智能監(jiān)測主機(jī)、接地電阻監(jiān)測模塊、雷擊電流監(jiān)測模塊、放電監(jiān)測模塊及劣化監(jiān)測模塊；所述智能監(jiān)測主機(jī)分別連接所述接地電阻監(jiān)測模塊、雷擊電流監(jiān)測模塊、放電監(jiān)測模塊及劣化監(jiān)測模塊；

5、所述智能監(jiān)測主機(jī)用以接收所述接地電阻監(jiān)測模塊、雷擊電流監(jiān)測模塊、放電監(jiān)測模塊及劣化監(jiān)測模塊的信息，并與所述服務(wù)器通信；

6、所述接地電阻監(jiān)測模塊用以監(jiān)測接地電阻的阻值，并將監(jiān)測得到的接地電阻阻值發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)；

7、所述雷擊電流監(jiān)測模塊用以通過安裝在鐵塔接地處的電流互感線圈不間斷測量通過此處的電流；通過對此電流的監(jiān)測記錄無雷擊時的常態(tài)電流、雷擊產(chǎn)生時的雷擊電流、雷擊持續(xù)時間以及通過整個智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)計雷擊時間及雷擊次數(shù)；

8、所述放電監(jiān)測模塊，連接電流互感器，用以獲取獲得雷擊時刻的雷擊電流、雷擊持續(xù)時間并獲得雷擊的次數(shù)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)；

9、所述劣化監(jiān)測模塊，連接防雷器，用以獲取防雷器各開關(guān)量狀態(tài)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)。

10、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述接地電阻監(jiān)測模塊用以測量接地電阻；當(dāng)有電流由接地體流入土壤時，土壤中將呈現(xiàn)有電阻，即接地電阻；接地電阻包括接地體與設(shè)備間的連線，接地體本身和接地體與土壤間電阻的總和。

11、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述雷擊電流監(jiān)測模塊通過與接地端連接的線纜上安裝電流互感器來感應(yīng)流經(jīng)接地線的電流；該電流為泄漏電流或雷擊電流；電流互感器的感應(yīng)比為300a/100ma；

12、電流互感器輸出電流，通過電路設(shè)計讓此輸出流經(jīng)電阻r；智能監(jiān)測主機(jī)的中央處理器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊adc采集電阻r上的電壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理是將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號；這涉及到對模擬信號的采樣、量化和編碼；采樣是選取模擬信號在時間上的一些離散點，量化則是將這些采樣點的值映射到有限的數(shù)字值上，最后通過編碼將這些數(shù)字值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式；為了使數(shù)據(jù)穩(wěn)定平滑，在此會進(jìn)行多次采集，去除最大最小并且去平均值；得出平均值再通過換算可得感應(yīng)電流即接地線電流大??；計算過程如下：

13、電阻r上的電壓ur計算：由公式得出：其中，ur是電阻r上的電壓值，uref是參考電壓值；adref是adc模塊分辨率值；

14、通過歐姆定律公式：u＝ir；得出：由于互感比300a/100ma，

15、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述智能監(jiān)測主機(jī)包括電源管理模塊，所述電源管理模塊包括電源電壓調(diào)節(jié)模塊，所述電源電壓調(diào)節(jié)模塊用以調(diào)節(jié)電源電壓；

16、mc34063電源芯片在調(diào)節(jié)電壓時，主要依賴于一些關(guān)鍵參數(shù)和公式來實現(xiàn)精確的輸出電壓控制；這些公式涉及到輸入電壓、輸出電壓、內(nèi)部開關(guān)電壓降、分壓電阻的阻值以及占空比參數(shù)；

17、對于輸入電壓的計算，公式如下：

18、vin＝vout+vd+(vout*(rdiv1+rdiv2)/rdiv2)

19、其中，vin是輸入電壓，vout是輸出電壓，vd是芯片內(nèi)部開關(guān)電壓降，rdiv1和rdiv2是分壓電阻的阻值；

20、對于輸出電流的計算，公式為：

21、iout＝(vout*(1-d))/(rsc*d)

22、其中，iout是輸出電流；d是占空比，即開關(guān)功率管導(dǎo)通時間與周期的比值；rsc是電流檢測電阻；

23、此外，mc34063在作為可調(diào)dc-dc轉(zhuǎn)換器使用時，輸出電壓的調(diào)節(jié)還依賴于外部的分壓電阻r1和r2；具體的輸出電壓計算公式為：

24、vout＝1.25*(1+(r2/r1))

25、通過這個公式，可以根據(jù)實際需要的輸出電壓，選擇合適的r1和r2電阻值來實現(xiàn)電壓的精確調(diào)節(jié)。

26、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述智能監(jiān)測主機(jī)包括數(shù)據(jù)采集評估模塊，所述數(shù)據(jù)采集評估模塊包括正弦波實現(xiàn)模塊，所述正弦波實現(xiàn)模塊用以生成正弦波；

27、模擬轉(zhuǎn)換器dac將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；根據(jù)輸入的數(shù)字碼值輸出相應(yīng)的模擬電壓或電流；要實現(xiàn)輸出正弦波，需要結(jié)合外部電路和編程控制；

28、輸出正弦波過程包括：

29、生成正弦波的數(shù)字樣本：首先，需要生成一個正弦波的數(shù)字樣本；這可以通過多種方式完成，使用查找表lut或?qū)崟r計算；查找表方法通常更快，但需要更多的存儲空間；實時計算則可以在需要時動態(tài)生成樣本，但可能受到處理器速度的限制；

30、編程控制dac：使用適當(dāng)?shù)木幊探涌趯?shù)字樣本傳輸?shù)侥M轉(zhuǎn)換器max531；根據(jù)模擬轉(zhuǎn)換器max531的數(shù)據(jù)手冊編寫代碼，以正確設(shè)置dac的輸入并觸發(fā)轉(zhuǎn)換；

31、外部濾波：由于dac的輸出是階梯狀的，你需要一個低通濾波器來平滑輸出，從而更接近正弦波形；濾波器的設(shè)計取決于需要的正弦波頻率和精度；

32、調(diào)整幅度和偏移：通過調(diào)整輸入到dac的數(shù)字樣本的幅度和偏移，控制輸出正弦波的幅度和直流偏置；

33、同步和時鐘：如果需要精確控制正弦波的頻率，使用外部時鐘或同步信號來驅(qū)動dac的轉(zhuǎn)換過程；

34、測試和校準(zhǔn)：完成上述步驟后，測試輸出以確保它符合你的正弦波要求；根據(jù)需要調(diào)整濾波器的設(shè)計或數(shù)字樣本的生成方法以優(yōu)化性能。

35、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述雷擊電流監(jiān)測模塊用以檢測雷擊數(shù)據(jù)；傳感器安裝在需要監(jiān)測的區(qū)域，用于實時感知周圍的環(huán)境的情況，傳感器將采集到的雷擊數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，采用標(biāo)準(zhǔn)化計算公式如下：

36、

37、其中，μ是電流數(shù)據(jù)的均值，σ是電流數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；然后對每個數(shù)據(jù)點與總平均數(shù)的差值進(jìn)行平方，并求和，計算標(biāo)準(zhǔn)差根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差，將數(shù)據(jù)分為幾組后找到次高的平均數(shù)，然后按得到的電流進(jìn)行雷擊電流強(qiáng)度分類，分類公式如下：

38、

39、這樣就能得到一個較為準(zhǔn)確瞬時雷擊電流，跟據(jù)得到的雷擊電流進(jìn)行實時顯示并匯總統(tǒng)計和大數(shù)據(jù)分析；

40、所述接地電阻監(jiān)測模塊用以基于最小二乘法，使用三次多項式對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，以減少數(shù)據(jù)中的噪聲和波動；對于數(shù)據(jù)點(y_i)((ix＝-2,-1,0,1,2))，可以用一個三次多項式(ly＝ax^3+bx^2+cx+d)去擬合這五個點；其中，(lx)是數(shù)據(jù)點的位置，(ly)是對應(yīng)的數(shù)據(jù)值；對于數(shù)據(jù)序列的兩端點，由于無法找到足夠的鄰近點進(jìn)行平滑，因此可能需要采用其他方法進(jìn)行特殊處理，比如使用邊界條件或者減少平滑的點數(shù)；

41、所述智能監(jiān)測主機(jī)包括防雷器報警模塊，所述防雷器報警模塊用以發(fā)出報警信息；

42、防雷器用于在雷電擊中時對電氣和電子設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；內(nèi)部包含多個防雷單元，防雷器可根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)識別電源防雷箱、防雷分線柜、并發(fā)出不同級別的報警信號,把防雷器數(shù)據(jù)分組成flq[8],每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式為：

43、當(dāng)flq>0時，計算flq除以2的余數(shù)：remainder＝flq?mod?2將remainder添加到字符串rs的開頭；更新flq為flq除以2的商：如果flq變?yōu)?，則停止循環(huán)；

44、得到多組防雷器或者分線柜的狀態(tài)；跟據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)就能得到電源的防雷箱或防雷分線柜的狀態(tài)。

45、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述雷擊電流監(jiān)測模塊包括電流動態(tài)感知智能分析模塊；電流動態(tài)感知智能分析模塊包括第二二極管d2、第三二極管d3、第四二極管d4、第五二極管d5、第九肖特基二極管d9、第九電容c9、第一一電阻r11、第一二電阻r12、第一三電阻r13、第四保險絲f4；

46、所述第四二極管d4的負(fù)極分別連接第五二極管d5的負(fù)極、第九電容c9的第一端、第一一電阻r11的第一端、第一二電阻r12的第一端、第一三電阻r13的第一端；

47、所述第四二極管d4的正極分別連接第二二極管d2的負(fù)極、第九肖特基二極管d9的第一端；第五二極管d5的正極分別連接第三二極管d3的負(fù)極、第九肖特基二極管d9的第二端；

48、所述第二二極管d2的正極、第三二極管d3的正極分別接地；第九電容c9的第二端、第一一電阻r11的第二端分別接地。

49、作為本發(fā)明的一種實施方式，所述智能防雷監(jiān)測主機(jī)包括數(shù)據(jù)采集評估模塊、電源管理模塊及多元防雷監(jiān)控矩陣模塊；所述接地電阻監(jiān)測模塊包括智能恒流驅(qū)動模塊；

50、數(shù)據(jù)采集評估模塊包括第六芯片u6、第五運算放大器u5a、第四三極管q4、第三二極管d3、第八二極管d8、第一二二極管d12、第一三電容c13、第一四電容c14、第一七電容c17、第二零電容c20、第二一電容c21、第九電阻r9、第一零電阻r10、第一一電阻r11、第二一電阻r21、第二六電阻r26、第二七電阻r27、第三二電阻r32、第三三電阻r33、第三四電阻r34、第三五電阻r35、第三六電阻r36、第三七電阻r37、第三九電阻r39及第三接口電路j3；

51、所述第六芯片u6的第一管腳分別連接第六芯片u6的第九管腳、第六芯片u6的第十管腳、第二一電容c21的第一端；第六芯片u6的第七管腳、第二一電容c21的第二端分別接地；

52、所述第六芯片u6的第十一管腳分別連接-5v電壓、第一七電容c17的第一端，所述第六芯片u6的第十三管腳分別連接5v電壓、第一七電容c17的第二端；所述第六芯片u6的第十二管腳分別連接第六芯片u6的第十四管腳、第三五電阻r35的第二端；

53、所述第八二極管d8的正極接地，第八二極管d8的負(fù)極連接第三二電阻r32的第一端；第五運算放大器u5a的輸出端分別連接第三二電阻r32的第二端、第二六電阻r26的第一端、第二一電阻r21的第一端、第三九電阻r39的第一端；第三九電阻r39的第二端連接第二零電容c20的第一端；

54、所述第五運算放大器u5a的反相輸入端分別連接第二零電容c20的第二端、第二一電阻r21的第二端、第三六電阻r36的第一端、第三七電阻r37的第一端，第三七電阻r37的第二端接地；第五運算放大器u5a的正相輸入端分別連接第三四電阻r34的第一端、第三五電阻r35的第一端、第九電阻r9的第一端；第三四電阻r34的第二端接地；

55、所述第九電阻r9的第二端分別連接第一三電容c13的第一端、第一零電阻r10的第一端；第一零電阻r10的第二端分別連接第一四電容c14的第一端、第一一電阻r11的第一端；第一三電容c13的第二端、第一四電容c14的第二端分別接地，第一一電阻r11的第二端連接第三接口電路j3的第二管腳；

56、所述第四三極管q4的發(fā)射極連接第三六電阻r36的第二端，第四三極管q4的集電極接地，第四三極管q4的的基極分別連接第三三電阻r33的第一端、第二七電阻r27的第一端；第二七電阻r27的第二端接地；

57、所述第三接口電路j3的第三管腳分別連接第三二極管d3的負(fù)極、第一二二極管d12的正極，所述第三二極管d3的正極、第一二二極管d12的負(fù)極分別接地；所述第三接口電路j3的第四管腳接地；

58、所述智能恒流驅(qū)動模塊包括第四a運算放大器u4a、第四b運算放大器u4b、第一三極管q1、第二三極管q2、第三三極管q3、第五三極管q5、第六三極管q6、第七三極管q7、第二二極管d2、第九二極管d9、第一一二極管d11、第四電感l(wèi)4、第一五電容c15、第二二電容c22、第七電阻r7、第一二電阻r12、第一三電阻r13、第一四電阻r14、第一九電阻r19、第二零電阻r20、第二二電阻r22、第二三電阻r23、第二四電阻r24、第二五電阻r25、第二八電阻r28、第二九電阻r29、第三一電阻r31、第三八電阻r38、第四零電阻r40、第四一電阻r41；

59、所述第六三極管q6的基極分別連接第一二電阻r12的第二端、第一三電阻r13的第一端；第六三極管q6的發(fā)射極連接第一三電阻r13的第二端，第六三極管q6的發(fā)射極接地；第六三極管q6的集電極連接第四零電阻r40的第二端；

60、所述第四零電阻r40的第一端分別連接第一一二極管d11的正極、第七三極管q7的基極、第一四電阻r14的第二端；第七三極管q7的發(fā)射極分別連接第一四電阻r14的第一端、第一一二極管d11的負(fù)極、電源電壓、第一九電阻r19的第一端、第一三極管q1的發(fā)射極、第一三極管q1的集電極、第二三極管q2的發(fā)射極、第二五電阻r25的第一端；

61、所述第七三極管q7的集電極連接第四一電阻r41的第一端，第四一電阻r41的第二端分別連接第一九電阻r19的第二端、第五三極管q5的發(fā)射極、第四a運算放大器u4a的反相輸入端；第一三極管q1的基極分別連接第四a運算放大器u4a的正相輸入端、第二零電阻r20的第一端，第二零電阻r20的第二端接地；

62、所述第四a運算放大器u4a的輸出端連接第二三電阻r23的第一端；所述第二三電阻r23的第二端分別連接第五三極管q5的基極、第二三極管q2的集電極；第二三極管q2基極分別連接第二五電阻r25的第二端、第二四電阻r24的第一端；

63、所述第三三極管q3的集電極連接第二四電阻r24的第二端，第三三極管q3的發(fā)射極接地，第三三極管q3的基極分別連接第三一電阻r31的第二端、第二九電阻r29的第一端，第二九電阻r29的第二端接地；

64、所述第五三極管q5的集電極分別連接第二二電容c22的第二端、第四電感l(wèi)4的第一端，第二二電容c22的第一端接地；第四電感l(wèi)4的第二端分別連接第二二極管d2的負(fù)極、第二八電阻r28的第一端，第二二極管d2的正極接地；

65、所述第二八電阻r28的第二端分別連接第三八電阻r38的第一端、第一五電容c15的第一端、第九二極管d9的負(fù)極、第四b運算放大器u4b的正相輸入端；第三八電阻r38的第二端、第一五電容c15的第二端、第九二極管d9的正極分別接地；

66、所述第四b運算放大器u4b的反相輸入端分別連接第四b運算放大器u4b的輸出端、第二二電阻r22的第一端，第二二電阻r22的第二端連接第七電阻r7的第一端，第七電阻r7的第二端接地。

67、所述電源管理模塊包括至少一電源管理電路，所述電源管理電路包括第一芯片ic1、第一電感l(wèi)1、第六二極管d6、第三電容c3、第六電容c6、第九電容c9、第一電阻r1、第三電阻r3、第六電阻r6；

68、所述第一芯片ic1的第一管腳分別連接第一芯片ic1的第八管腳、第一芯片ic1的第七管腳、第一電阻r1的第二端；所述第一芯片ic1的第六管腳分別連接12v電源電壓、第一電阻r1的第一端；所述第一芯片ic1的第三管腳連接第六電容c6的第一端，第一芯片ic1的第四管腳、第六電容c6的第二端分別接地；

69、所述第一芯片ic1的第二管腳分別連接第六二極管d6的負(fù)極、第一電感l(wèi)1的第一端，第六二極管d6的正極接地；所述第一電感l(wèi)1的第二端分別連接5v電源電壓、第六電阻r6的第二端、第三電容c3的第一端、第九電容c9的第一端；第三電容c3的第二端、第九電容c9的第二端分別接地；

70、所述第一芯片ic1的第五管腳分別連接第三電阻r3的第一端、第六電阻r6的第一端；所述第三電阻r3的第二端接地。

71、所述多元防雷監(jiān)控矩陣模塊作為開關(guān)量檢測模塊，包括至少一防雷監(jiān)控電路，所述防雷監(jiān)控電路包括第六接口電路fl6、第一六二極管d16、第一三電容c13、第一五電容c15、第一八電阻r18、第二七電阻r27、第九led燈led9；

72、所述第六接口電路fl6的第二管腳分別連接第一六二極管d16的負(fù)極、第一三電容c13的第一端、第一八電阻r18的第一端；第一八電阻r18的第二端分別連接第二七電阻r27的第二端、第一五電容c15的第一端；第二七電阻r27的第一端連接第九led燈led9的負(fù)極，第九led燈led9的正極連接5v電源電壓；第六接口電路fl6的第一管腳、第一六二極管d16的正極、第一三電容c13的第二端、第一五電容c15的第二端分別接地。

73、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，采用如下技術(shù)方案：一種智能防雷監(jiān)測方法，所述智能防雷監(jiān)測方法包括：

74、接地電阻監(jiān)測模塊監(jiān)測接地電阻的阻值，并將監(jiān)測得到的接地電阻阻值發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)；

75、雷擊電流監(jiān)測模塊通過安裝在鐵塔接地處的電流互感線圈不間斷測量通過此處的電流；通過對此電流的監(jiān)測記錄無雷擊時的常態(tài)電流、雷擊產(chǎn)生時的雷擊電流、雷擊持續(xù)時間以及通過整個智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)計雷擊時間及雷擊次數(shù)；

76、放電監(jiān)測模塊連接電流互感器，獲取獲得雷擊時刻的雷擊電流、雷擊持續(xù)時間并獲得雷擊的次數(shù)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)；

77、劣化監(jiān)測模塊連接防雷器，獲取防雷器各開關(guān)量狀態(tài)，并將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述智能監(jiān)測主機(jī)；

78、智能監(jiān)測主機(jī)接收所述接地電阻監(jiān)測模塊、雷擊電流監(jiān)測模塊、放電監(jiān)測模塊及劣化監(jiān)測模塊的信息，并與所述服務(wù)器通信。

79、根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，采用如下技術(shù)方案：一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。

80、根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，采用如下技術(shù)方案：一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序指令，該計算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。

81、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的智能防雷監(jiān)測系統(tǒng)、方法、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，可大幅提升設(shè)備的防雷擊風(fēng)險，監(jiān)測人員可以在遠(yuǎn)程控制端實現(xiàn)對防雷地線及spd工作狀態(tài)的監(jiān)測，能及時發(fā)現(xiàn)防雷設(shè)備在運用過程中的問題。對于進(jìn)一步提高防雷監(jiān)測工作的科學(xué)化、專業(yè)化和規(guī)范化水平、及時發(fā)現(xiàn)并加以解決其中存在的安全隱患、降低雷擊風(fēng)險、保證安全生產(chǎn)和正常運行、保障工作人員的人身安全都具有重要意義。