监测原理范文

监测原理范文（精选8篇）

监测原理 第1篇

关键词：监测业务,自动处理系统,extra,JSP,Servlet,xml

1 背景介绍

监测业务自动处理系统是广播电视监测中心的核心业务处理软件, 该系统分直属台和数据中心两个分系统, 直属台系统向中短波广播智能监测系统和全国广播监测网下发收测任务, 报表程序能够处理来自不同的收测数据, 形成本台的各种业务报表, 直属台的工作人员对报表进行校对, 然后上报到数据中心系统。数据中心通过报表处理程序汇总来自各直属台上报的报表, 进一步对数据进行处理, 形成监测中心需要的数十种业务报表。数据中心系统负责向直属台系统定时或手动同步字典数据、大换频时的运行图等基础数据, 保证直属台收测和资料上报的顺利进行。

由上述介绍可以看到, 监测业务自动处理系统是一个独立的分布式软件系统, 通过自动化的方式实现了监测任务下达、监测数据上报等重要的工作, 大大节省了人力并减少了错误的发生, 其中直属台系统的数据处理、上报和数据中心系统的报表汇总、处理是非常重要的两个环节, 它直接决定着各种监测业务报表能否及时、准确、高效的上报, 当收测数据发生变化或监测任务做出调整时, 现有的页面设计和报表内容就可能需要做出调整, 所以有必要对该系统相关的部分做深入地分析, 为进一步的工作打下基础。

2 报表页面设计分析

无论是直属台系统还是数据中心系统, 报表页面设计的基本思路都是一致的, 在进入首页后, 点击菜单上的报表名称, 便可进入该报表的查询及处理界面, 对比不同的报表界面便可发现, 所有报表界面的风格是完全统一的, 按钮的设计、表格的显示比一般的网页更加简洁美观, 这些效果的实现主要是通过嵌套的JSP页面和web展现工具extra来实现的。

在登陆后的首页中点击某个报表链接, 进入该报表的查询和处理界面, 该界面结构如图1所示。

从图1可以看到, 报表的查询和处理界面由三部分组成, 系统中大部分报表都采用了这样的结构。该页面上半部显示了该报表的名称, 可以按日期查询及统计生成该报表, 还可以查询该报表用到的原始数据及历史数据。在查询统计界面下面显示着该报表的状态信息, 包括相关的操作人员和操作日期, 这部分是嵌套在报表主页面中的一个JSP页面, 文件名为rep_status.jsp, 所有报表的状态信息都用这一个文件。在报表状态信息下面是报表的主体部分, 显示该报表的具体内容, 同时还可以对该报表进行编辑、预览等操作, 这部分也是嵌套的一个JSP页面, 并且它的命名通常是在主页面名后面加一个“i”, 这样做是为了在页面维护的时候更加方便。

报表主页面以及嵌套的状态信息页和报表内容页在后台分别有一个主文件名相同、扩展名为xml的文件与之对应, 这些xml文件放在一特定的目录下, 通过extra工具来实现JSP页上各种元素的展示, 下面对extra的工作原理做一说明。

extra是一个web展现的实现框架, 主要作用是减少相关Javascript和Servlet的开发量, 使开发人员集中精力于页面的整体设计和后台的业务逻辑, 通过模块化的方式组织页面布局并获得类似C/S架构的效果。

上述各JSP页对应的xml文件中包含着页面中各种对象的配置信息, 如按钮的名称、点击按钮后执行的程序、表格的格式、需查询的字段等等, 后台接收到前台请求时, 会找到对应的xml文件, 通过解析xml文件中的配置信息, 生成含有Javascript代码的html页面返回前台。这些xml文件是通过一个名为extra designer的工具生成的, 它通常和webroot放在同一目录下 (实际上放置在任意目录均可) 。下图是一个用该工具配置完成后的样例, 右侧分别显示了名为db_ds_history的表格对象的基本属性和columns中的配置信息。

图2、图3中的对象名和属性信息一一对应着xml标签中的内容。在JSP页面进行加载时, 页面中的extra自定义标签库会加载服务端的extra程序, 该程序通过extra_home环境变量找到相关的配置文件, 解析和JSP页面同名的xml文件, 在生成的Javascript中创建文件中配置的对象及属性, 同时后台的Servlet对JSP页面进行处理, 和生成的Javascript程序一起返回给前台, 这样一个报表页面的展现便实现了。

3 报表数据处理的实现方式

报表的数据处理主要包括查询、统计、编辑、校对、审核、签发和上报, 查询是从数据库中查找已生成的报表, 统计是利用收测数据生成所需的报表存入特定的表中, 编辑是指对报表中的数据进行增加、删除和修改, 校对、审核、签发和上报是对报表状态信息的修改, 这些功能基本都是通过extra工具的配置和Java程序的编写来实现的。

若要实现查询、统计的功能, 需在extra designer中添加Button对象和Submit Manager对象, Button对象是页面上的查询和统计按钮, 在用户点击这些按钮后, 会执行Submit Manager对象中指定的程序, 该程序会判断Submit Manager对象中属性的值, 从而返回不同的结果;若要实现编辑的功能, 需要添加data Pilot对象, 在该对象中指定操作按钮和操作的数据集;若要实现校对、审核、签发和上报的功能, 需添加Button对象, 并在该对象中添加相应的Submit Manager对象。

在用户点击页面上的按钮后, 系统便按照相关Submit Manager对象中的配置执行特定的程序。查询和统计功能首先会执行updater目录下的报表更新程序, 该程序在Submit Manager对象中的Updater Class里指定, 它继承了Base Updater这个类, Base Updater继承自extra库文件中Updater这个类, 报表更新程序的主要作用是解析页面上配置的参数, 取得统计条件和报表属性信息, 创建并执行报表服务对象。报表服务类放置在Impl目录下, 它继承自Report Base Service这个类, 并实现了Idata Manager这个接口, 主要作用是根据设定的日期和其他条件判断是否有已生成的报表, 如没有则按照业务上的要求执行数据的统计, 将结果存入指定的表中并建立相关的索引, 上述过程都是在一个名为do Report的函数中实现的, 该函数返回一个report Id, 它是某个条件组合下对应报表的唯一标识, 利用这个参数并结合数据库中的索引表便可取出查询或统计的结果。假设报表更新程序名为TestUpdater.java, 报表服务程序名为TestService.java, 所用到几个类的UML静态视图见图4 (为简化说明, 图中隐去了属性和方法) 。

对于编辑操作, 通过在DataPilot对象中的Button属性里添加appendRecord和deleteRecord即可设置增加和删除按钮, 只要将DataTables对象中的Columns的ReadOnly属性置位0即可实现表格中数据的修改。

对于校对、审核、签发和上报操作, 是通过触发SubmitManager对象中指定的报表更新程序来实现的, 每当页面载入时, 报表更新程序会读取属性transStep并更新按钮的显示, 当发生报表状态的变化时, 会更新transStep中的值以及状态数据表, 页面会重新载入。

4 举例说明

以上介绍了页面展现的原理和数据处理程序的基本框架, 为了能够更加具体直观地说明这两部分的实现方法, 下面以直属台的广播质量异态报表为例进行说明。

直属台系统中的广播质量异态报表界面如图5所示。

报表的主页面名为q_alarm_day.jsp, 报表状态页为rep_status.jsp, 报表内容页为q_alarm_dayi.jsp。统计时间是在extra designer中Editors对象里设置的, 在dropdown属性中设置不同的dropdown对象可以实现下拉框的效果, 下拉框中的内容是从一个名为ds_condition的数据集中取出的, 该数据集设置了不同的时间属性, 并从系统中提取时间信息, 在q_alarm_day.jsp中通过extra:editor标签实现了日期的页面显示。

日期右侧是查询、统计及原始数据查询按钮, 在Button中分别名为btn_stat、btn_stat_new和btn_measuredata, 页面中通过extra:button标签进行显示。由于btn_stat中设置的defaultOperation属性为SubmitUpdate, 在单击查询按钮时, 直接通过BaseUpdater.java和ReportBaseService.java返回reportId;用户单击统计按钮后, 会执行一个名为btn_stat_new_onClick () 的Javascript函数, 用户确认后通过程序sm_report_id_new.submit () 执行sm_report_id_new这个对象的updaterClass属性中设置的QInQualityAlarmSt ateUpdater程序。

rep_status.jsp中显示的是报表的状态信息, 该表格是通过Data Tables中的reportstatus对象进行设置的, 该对象的dataset属性值为report, 也就是说该对象的数据来自report这个数据集, report的sql属性为select*from zrst_rep_tab where report_id=#report_id, datasource属性为jiance, 即report这个数据集的数据来自extra.xml文件中jiance标签所示数据库中zrst_rep_tab这个表, 这就是报表状态信息的数据源。

在rep_status.jsp下面是报表的内容页即q_alarm_dayi.jsp, 该页面上部是报表的字段, 下部是编辑按钮, 有关表格数据源和字段的设置方法与rep_status.jsp基本类似, 不同之处在于它将字段的中文名设置在Data Tables对象的label属性中, 而rep_status.jsp是设置在Datasets对象的label属性中, 两种方法的效果是一致的, Datasets中设置所有可能用到的数据源, Data Tables中设定的是在页面上呈现出的表格字段。“校对台”这个字段的取值范围是直接在Drop Downs对象的Drop Down Items属性中设置的, 而“异态现象”和“异态原因”这两个字段是在DropDowns对象中设置数据集和字段对应关系, 将数据集从数据库中查找出的数据和表格中的字段关联起来, 这个关联是通过Drop Downs对象中field Map属性来确定的, 有关设置如图6所示。

在用户点击操作报表的按钮后, 程序首先进入QIn Qualit y Alarm State Updater.java中, 执行其父类Base Updater.java中的do Update () 函数, 该函数先通过传入的action Name参数和is Stat New参数判断所需执行的操作, 如actionName值为stat Report, 则代表执行的是查询或统计操作, 如action Name值为do Report, 则代表执行的是校对、审核、签发或上报操作, is Stat New取值为1时代表强制重新统计新的报表, 取值为0时代表如已有报表则不再生成新的报表。如果是查询或统计操作, 则对条件进行解析并创建报表服务类, 在报表服务类的do Report方法中根据统计条件提取出对应的report Id, 如提取成功就判断是查询还是统计操作, 如果是查询则返回report Id, 否则转入统计, 如提取失败则证明该条件下尚未生成报表, 直接进入统计部分。在统计部分中, 根据统计条件中设定的日期, 从表zrst_in_quality_tab中查找原始数据, 并结合字典表得到报表所需的数据, 之后将统计好的数据插入表zrst_rep_in_quality_tab中, 并返回生成的reportId, 页面文件执行sm_report_id_onSuccess () 或sm_report_id_new_onSuccess () 处理返回的reportId并最终在页面上完成显示。如果是校对、审核等操作, 则提取报表中的transStep参数, 根据参数判断报表的状态, 执行下一个状态需要的程序, 并对transName参数进行设置, 在页面的sm_onSuccess () 函数中显示更新后的页面。

5 总结

水质监测的几个常见原理分析 第2篇

水质监测的几个常见原理分析

频发的水污染事件提醒着人们不得不面对这样严酷的现实：中国目前已经进入水污染密集爆发阶段。也正因为此，相关的水质检测仪得以推广和为人所知。认证网提供水质污染检测仪的原理。

1、pH计的工作原理

水的pH值随着所溶解的物质的多少而定，因此pH值能灵敏地指示出水质的变化情况。pH值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响，同时还严重影响活性污泥生化作用，即影响处理效果，污水的pH值一般控制在6.5～7之间。水在化学上是中性的，某些水分子自发地按照下式分解：H2O=H++OH-，即分解成氢离子和氢氧根离子。在中性溶液中，氢离子H+和氢氧根离子OH-的浓度都是10～7mol/l，pH值是氢离子浓度以10为底的对数的负数：pH=-log，因此中性溶液的pH值等于7。如果有过量的氢离子，则pH值小于7，溶液呈酸性；反之，氢氧根离子过量，则溶液呈碱性。

pH值通常用电位法测量，通常用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池，原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度，也取决于溶液的酸碱度。该厂采用了CPS11型pH传感器和CPM151型pH变送器。测量电极上有特殊的对pH反应灵敏的玻璃探头，它是由能导电、能渗透氢离子的特殊玻璃制成，具有测量精度高、抗干扰性好等特点。当玻璃探头和氢离子接触时，就产生电位。电位是通过悬吊在氯化银溶液中的银丝对照参比电极测到的。pH值不同，对应产生的电位也不一样，通过变送器将其转换成标准4～20mA输出。

2、溶氧分析仪的工作原理

水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说，了解曝气池和氧化沟的氧含量非常重要，污水中溶氧增加，会促进除厌氧微生物以外的生物活动，因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子，使污水得到净化。测定氧含量主要有三种方法：自动比色分析和化学分析测量，顺磁法测量，电化学法测量。水中溶氧量一般采用电化学法测量。该厂采用了COS4型溶氧传感器和COM252型溶氧变送器。氧能溶于水，溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类。大气压力越高，水溶解氧的能力就越大，其关系由亨利（Henry）定律和道尔顿（Dalton）定律确定，亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。

水分测定仪工作原理：

其原理是基于有水时，碘被二氧化硫还原，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸氢吡啶。反应式如下：H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N？HI+C5H5N？SO3

C5H5N？SO3+CH3OH→C5H5N？HSO4CH3

在电解过程中，电极反应如下：

阳极：2I--2e→I2

阴极：I2+2e→2I-

2H++2e→H2↑

光纤自动监测系统的原理与应用 第3篇

关键词：光纤,自动监测,监测长度

1 概述

光纤自动监测系统是一种利用计算机、通信技术, 光纤特性测试技术, 对光纤传输网进行远程分布式的实时监测, 并将光缆线路的状况集中收集、处理和存储的自动化监测系统。主要采用先进的告警、测试、数据库、网络控制、业务流程控制和地理信息系统等技术, 将光纤测试网管告警与维护体制全面结合起来, 对光缆的实时自动监视、告警信息的自动分析, 自动启动相应的测试, 对故障进行自动定位、自动派修, 从而压缩障碍历时, 把损失降到最低。

光纤自动监测系统的工作流程为:位于监测站 (MS) 的光功率监测模块或者OTDR对线路进行实时监测。当发现收光功率超过设定的门限值时或者OTDR测试发现线路有故障, 就发出告警。同时判断障碍点位置, 将这一信息向上一级LMC汇报, LMC在接到告警后, 立即对MS所报的测试资料进行核对, 并派抢修人员进行抢修。LMC可以通过远端控制或直接到障碍测试机房进行障碍抢修测试配合, 抢修结束由MS将整个障碍处理过程生成报告, 上传至LMC或PMC。具体流程图如图:

监测方式的选择直接关系到监测的效果、光纤的占用数量、工程的投资等问题, 所以监测方式的选择是光纤自动监测系统方案设计中一个非常重要的课题。

光纤自动监测系统有两种监测方式一种是离线监测 (单备纤监测) , 即在备用光纤上监测。另一种是在线监测, 即在现有电路所占用的光纤上监测。

离线监测是利用光缆线路的备用光纤对整条光缆进行监测的一种监测方式。在同一根光纤上同时实施OTDR测试和光功率监测。主动光源在对端发光, 光功率监测模块在收端进行监测, 中继段较短的光缆线路还可以跨段监测。当收光发生异常时, 自动启动OTDR进行测试。监测原理如图所示:

优点:由于只占用备用光纤, 对传输系统无任何影响, 并且可以实现跨段监测, 有效节约成本。

缺点:由于OTDR测试和功率监测共同占用1根备纤, 因此每缆需增加2支波分复用的光器件, 施工稍有不便。

在线监测的中继段, 将在用系统的通信光进行97:3的分光, 再进行光功率监测。监测站中光时域反射测试仪 (OTDR) 采用与光传输设备工作波长不同的测试光进行测试, 利用波分复用器 (WDM) 、光开关 (OSM) , 通过波分复用技术, 可实时地对被在用光纤的运行状况进行监测。在线监测的原理图如图

优点:由于在线监测中继段利用正在使用的光纤进行监测, 可节省备纤资源。

缺点:在线监测将通信光进行97:3的分光, 从而对传输系统引入0.132dB的损耗。

由于OTDR卡的成本随着监测长度的变化浮动相当大, 对OTDR的监测长度的进行一个精确的计算可以有效解决节约资金和完成测试功能的矛盾。

2 自动监测系统最大监测长度的计算方法

光缆线路自动监测系统的最大监测长度L等于OTDR发光功率减去光路损耗除以光纤衰减系数,

L= (P-Ac-Mc-Me) (/Af+As)

其中:

L为自动监测系统最大监测光路长度 (Km) ;

P为OTDR的动态范围 (dB) :40dB、37dB 42dB

Ac为介入损耗, 包括波分复用器的介入损耗, 光开关的介入损耗, 跳线活接头的介入损耗等 (dB) ;

波分复用器的介入损耗0.8 dB/个;

光开关0.8 dB/个

跳线活接头0.5 dB/个

Af:光缆平均衰减系数 (dB/Km) :0.22dB/Km

As:光接头平均衰减系数 (dB/Km) :0.08dB/Km

Mc:光缆富余度 (dB) :一般取值3dB

Me:监测设备动态范围富余度 (dB) :一般取值3 dB

备纤监测中Ac介入损耗为:1个光开关;1个波分复用器及3条光跳线的介入损耗之和, 即Ac=0.8+0.8+3*0.5=3.1dB

一个跨段增加1条光跳线的一个跨段增加1条光跳线的介入损耗, 即Ac=0.5+3.1=3.6 dB

在线监测中Ac介入损耗为:1个光开关, 1个WDM, 1个滤波器, 4条光跳线的介入损耗之和, 即Ac=0.8+0.8+1.2+4*0.5=4.8dB

一个跨段增加1条光跳线的介入损耗, 即Ac=0.5+4.8=5.3 dB

通过计算可以得出:

40dB动态范围的OTDR可监测的光学距离为:

单备纤监测 (单段) :103公里

单备纤跨一段监测:101.3公里

在线监测:97.3公里

37dB动态范围的OTDR可监测的光学距离为:

单备纤监测 (单段) :93公里

单备纤跨一段监测:91.3公里

在线监测:87.3公里

在具体应用时可以根据现有光纤中继段的实际距离和OTDR的监测光学距离确定OTDR型号。

3 应用前景展望

随着光缆数量的增加以及早期敷设光缆的老化, 光缆线路的次数不断增加。传统的光缆线路维护管理模式的故障查找困难, 排障时间长, 影响通信网的正常工作, 每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大, 并伴随着一定的负面影响。因此, 实施对光缆线路的实时监测与管理, 动态地观察光缆线路传输性能的劣化情况, 及时发现和预报光缆隐患, 以降低光缆阻断的发生率, 缩短光缆的故障历时显得至关重要。

监测原理 第4篇

SDI是英文Serial Digital Interface是指串行数字接口, 模拟分量视频信号首先根据采样原理进行采样、量化、编码, 对它在时间、幅度上时行分割, 实现数字化。所有的辅助数据都插入到行、场消隐期间相应的位置, 同时用数字化后的视频信号分离出的时基, 锁定所嵌入的音频信号。按这种标准形成的数字信号, 这就是我们所说的SDI信号, 利用单根现有的BNC电缆对带嵌音频SDI信号进行传送, 串行SDI的数据码率为270MHz/bps。在电视制作与播出系统中, 切换台所输出的、嵌入音频信号前的SDI数字视频信号首先被送到制播系统中负责嵌入辅助信号的周边板卡 (如标清MXA6800+A2、高清HMX6803+D等) 中, 然后与调音台输出的模拟音频信号进行嵌入后再输出给总控进行处理 (解嵌入、分配等) 。

二辅助数据:结构、位置、定义、格式

在数字化后视频结构中, 还存在大量的可用空间, 与模拟电视一样, 辅助数据被插入到视频的对应的行、场的消隐段中。这些辅助数据通常包括时间码、数字音频、监测诊断信息、帧型信息等, 它的结构如图1所示, 在ANSI/SMPTE标准272M中定义:数字音频格式化成为AES/EBU音频包并且辅助数据嵌入到数字视频辅助数据空间, 2～6个AES/EBU音频通道以对的方式传送并且被混合到四个通道中组的合适的位置, 每一个组可通过唯一的辅助数据标识来识别, 在视频同步时钟频率中以48kHz对音频信号进行取样, 或者可选在32kHz至48kHz的同步或异步频段, 所有的辅助数据在嵌入到视频数据流之前首先被格式化成为包, 如图2所示, 对于分量视频而言, 每一个数据块可以包含高达255个用户字的足够大的数据空间和另外七个字头;对于复合数字视频而言, 只有垂直同步脉冲有足够的空间来容纳255个字, 多重的数据包可以被置于不同的数据空间, 每一个数据包的开始是包头用不同的字值来排除激活的数字视频数据;它为同步的目的而预留, 对于分量视频来说, 用000h、3FFh、3FFh三个十六进制数。DBN (数据块数) 是一个可选的计数器, 可用来对辅助数据包提供次序命令, 帮助接收器确定数据是否丢失, 最后一位CheckSum是数据校验, 用来探测数据包内的错误。

三嵌入音频模式及定义

嵌入音频有两种模式, 即基本嵌入音频与扩展嵌入音频, 同时它对应了两种标准, 标清以ANSI/SMPTE 272M为标准, 高清则以ANSI/SMPTE299M演播室数字格式为标准。音频格式化后很多块被嵌入, 其中192个子帧组成一块。基本嵌入音频以两个AES通道对作为源, 如图3所示, 音频数据包由一个或多个音频取样组成, 一至四个音频通道, 两个AES音频对被显示作为源, 音频数据包包含一个或一个以上的取样, 一个至四个通道, 23bits (20 bits音频加上C、U、V) , AES的子帧 (Sub-frame) 被映射成三个10 bits的辅助字节 (X, X+1, X+2) , bit-9总是bit-8的反码, 以保证它 (3FFh-3FCh或者003h-000h) 不被使用, Z-bit被置“1”, 对应于192帧AES数据块的第一帧, 嵌入音频的通道本质上是独立的 (尽管它们以对的方式被传送) , 因而Z-bit在每个通道内被置“1”, 虽然来源于相同的AES源, C、U、V bit从AES信号源中被映射, 然而该奇偶比特位不是AES的奇偶比特位, 字X+2中的bit-8正好是这三个字节中bit0-8的奇偶位。音频数据包的分布有几个约束, 正如RP168中所定义, 在紧接着正常的垂直间隔切换的行辅助数据空间内, 不传送音频数据包, RP-165定义:为错误探测检验字所指定的辅助数据空间, 同样不传送音频数据包, 对于复合视频信号, 在均衡脉冲段, 不传送音频数据包。考虑到这些约束因素, 在整个数字视频场中, 数据应该被尽可能地平均分布, 这对于在复合数字视频系统中传送24比特的音频最小化接收缓存空间非常重要, 导致了在音频数据包中有3个或4个音频取样。串行数字音视频已经广泛应用于电视制作与播出中, 通常情况下数字化后被嵌入的音频信号和它所嵌入的SDI视频信号被视为一个数据流来处理, 所嵌入的音频同步于SDI中所分离出的时基, 以避免唇同步错误的发生;同时也便于切换与后期制作中解嵌、处理。

四音频嵌入实践中的硬件应用

嵌入音频技术在理论上已经很成熟了, 但是在电视制作与播出系统中, 使用复用器对音频进行嵌入的具体实践中, 还需要对所用嵌入的板卡相关参数进行必要的调整, 才能实现正确的嵌入。以下笔者结合贵州广播电视台所使用的大多数嵌入板卡MXA6800+A4, 对音频嵌入实践中的硬件应用作详细的说明。

Leitch MXA6800+A4作为一块音频复用器Multiplexer (嵌入器) , 处理音频信号的流程图如图5所示。硬件构成大致可分三部分:SDI输入与同步、模拟音频输入与加嵌、软件中央控制方式。模拟音频先经过模数转换成AES/EBU数字音频信号, 嵌入前可进行延迟、增益、反转通道、静音等控制, 两路AES/EBU数字音频, 对应了四个通道 (一个组) , 分别为CH0、CH1、CH2、CH3, 将音频 (比如左、右声道) 嵌入到SDI信号的行辅助数据区, 其同步于SDI信号, 再经过EDH错误探测与处理 (SMPTE标准RP165) , 然后输出三个带嵌的SDI数字信号, 该模块内置CPU可通过两种方法对其视频、音频以及嵌入等方式, 对各参数进行监控。模块的边缘旋钮 (LOCAL控制法) ;软件控制法 (+Pilot Lite) 。

MXA6800+A4是两路模拟输入音频复用器, 该模块具有一个SDI和两个模拟音频输入, 以及三个SDI (加嵌的) 输出, 它可以把两个模拟音频输入嵌入一个音频组。它具有自动检测的SDI输入及状态反馈, 用于输入视频丢失的黑场视频发生器;24bits音频处理, 可对所嵌入的音频在嵌入前进行淡入/出速率、增益、反转通道以及静音等处理;可调整音频延迟达1.3秒;实现20Bits或者24Bits的音频嵌入;所嵌入的音频组及模式均可进行调整。在EFP系统中, 复用器 (Multiplexer) 可以说是视频与音频的交汇处, 相对于EFP系统而言, 它是该系统的终端, 它所输出的SDI (嵌入音频的) 信号, 直截送给主控中心进行处理。Leitch MXA6800+A4可以实现对输入的SDI和所需嵌入的音频, 在视频、音频、以及嵌入等三个方面进行实时的控制。

MXA6800+A4模块如图6中所示, Remote/Local是 (远地/本地) 控制跳线。模块从左到右分别是:模块状态指示发光二极管 (Module Status leds) ;模式选择旋转开关 (Mode Select Rotate Switch, 亦称十六进制开关) ;导向倒换开关 (Navigation Toggle Switch) ;二个控制发光二极管 (Control Leds) , 旁边分别标识有 (Bank0、Bank1) ;八个监视发光二极管 (Monitoring Leds) , 旁边分别对应标识有 (525、625、genlock等) ;模拟音频输入等级跳线 (Analog Audio Input Level Jumpers) ;模拟音频输入阻抗等级跳线 (Analog Audio Input Impedance Level Jumpers) 。

跳线的设置:使用时首先对通道所需嵌入的模拟音频的输入增益、阻抗跳线位置进行正确的设置。模块的模拟音频的输入增益缺省值是24dB, 对应的跳线位置是B (Pin2and Pin3) ;输入阻抗的缺省值为600欧, 对应位置 (Pin2and Pin3) , 控制跳线置于本地 (Local) 。

控制开关及控制类型设置:通过模块上两个控制开关 (模式选择旋转开关、导向倒换开关) 的相互配合, 以及边缘上两个控制发光二极管指示 (亮与灭) , 可以访问所有的参数和控制选项, 并对其实施监控。模式选择旋转开关用于选择参数对应的类型, 它的选择范围可以从数字1～9;字母A～F, 亦称为十六进制开关 (Hex Switch) 。导向倒换开关用于选择一种Bank (在Hex开关置于0时) 和单独的参数值, 它向上 (UP) 倒换时, 向上滚动Bank列表或减小参数的值;向下 (Down) 倒换时, 向下滚动Bank列表或增加参数的值。参数设置可以按下列步骤进行: (1) 把模式旋转开关 (HEX) 旋至“0”位置; (2) 在Hex开关置“0”时, 向上或下倒换导向倒换开关以选择一种Bank;同时查看紧邻倒换开关的两个控制指示灯的亮 (On) 与灭 (Off) 及其组合状态, 以确认当前所选择的Bank和组 (Group) , 对照厂商所提供的组 (Group) 、旋转开关 (Hex) 位置以及相关参数选项值; (3) 旋转Hex开关至所欲调整、控制选项所对应的参数1～9或A～F; (4) 倒换导向开关选择与设置已选择参数的选项或值; (5) 在当前的Bank中, 旋转Hex开关至另一个参数数目或字母, 以选择另一个参数或控制类型, 然后重复步骤 (4) 。

表1给出了Bank0、Bank1的亮 (On) 与灭 (Off) 状态及其组合所对应的组 (Group) 的四种状态。表2部分节选自厂商所提供的组 (Group) 、旋转开关 (Hex Rotary Switch) 、控制参数 (Parameter) 、功能 (Function) 、选项 (Options) 。其中黑体代表厂商出厂缺省设置。

从表2看出, Leitch 6800+A4可以在三个方面进行监控: (1) 视频控制, (2) 嵌入控制, (3) 音频控制。首先值得注意的是, 所有的设置均以厂商缺省为基础, 通过Bank与组 (Group) 以及参数选项或值的对应关系, 反复倒换导向开关, 以完成选项或取值, 并且所有的控制都是在嵌入器输出之前完成的。此外, 模块的音频嵌入器组件由几个更小的子组件块组成一个辅助数据空间清除 (ADS Clean) ;一个音频嵌入器。模块提供了三种嵌入方式:覆盖嵌入模式 (Overwrite) ;附加嵌入模式 (Append) ;自动嵌入模式 (Auto) 。使用ADS Clean可以在嵌入音频以前, 除去所输入的SDI流中当前所有的音频组, 每一个音频嵌入子组件只能是一个音频组进行操作, 即把一个预定的音频组以附加模式或者以覆盖模式嵌入到SDI流中。覆盖嵌入模式 (Overwrite) 是指使用与被覆盖组相同取样分布的另一个音频组, 去覆盖当前存在的组, 附加嵌入模式 (Append) 是紧邻上一个嵌入的组之后再嵌入另一个组。自动嵌入模式 (Auto) 是指自动以覆盖方式, 如果失败, 它则自动加入一个音频数据包, 因此它可以理解为覆盖与附加模式的混合, 模拟音频信号以48kHz取样, 模块可以将20bit或24bit的音频信号嵌入SDI中, 取决于所选择的嵌入模式。缺省状态下, 模块以20bit方式嵌入音频, 在嵌入实践中, 为防止嵌入错误的发生, 应该遵循以下准则:第一, 将嵌入方式设置为自动, 如果除去所嵌入的空间内, “组”如果存在它将被覆盖;如果不存在它就会被附加;第二, 不要用24比特的音频取样组去覆盖20比特音频取样嵌入组。在数字制播系统中, 大多数情况下, 主、备路 (数字切换台或矩阵) 所输出的SDI视频信号, 在进入嵌入器以前, 其辅助数据空间是没有任何音频数据的, 因此要将嵌入模式设置为自动方式, 可以此为基础进行调整, 可避免出现欠溢、过溢现象。

以下是笔者结合利用现有的测试仪器WVR6100, 对音频在实践中一些参数进行的监测:WVR6100是泰克公司所生产的多功能监测仪, 它标准配置可以对标清信号实行监测, 再选择另外附加选件则可以对信号的物理层、抖动, 音频及嵌入等进行监测。 (1) 按下面板上CONFIG (配置) 按钮, 以显示CONFIG菜单; (2) 在下述步骤中, 使用箭头键和SEL按钮设置菜单; (3) 选择音频输入/输出 (AUDIO INPUTS/OUTPUTS) ; (4) 选择条形到输入的映射 (BAR TO INPUTS MAP) , 并指定在每一条形对中应显 (Pairs) ; (5) 指定哪些输入可以产生告警; (6) 选择方框返回CONFIG菜单; (7) 在CONFIG菜单中选择模拟输出影射 (Analog output Map) ; (8) 指定哪些输入 (如果存在) 路由到模拟输出; (9) 选择方框以返回CONFIG菜单; (10) 根据需要, 对其它音频输入重复步骤 (4) ～ (10) 。音频的监测可以使用两种方法, AES (美国工程协会数字音频标准) 与EMBDEDE (嵌入音频) 进行监测, 在物理连接上, 可以将已经嵌入了音频的SDI信号直接到监测仪器的SDI输入口, 用来监测嵌入的音频参数;在数字制播系统中可以用数字录像机的AES输出口将信号解嵌出来, 再送给监测仪器的AES输入接口。在WVR6100外接的显示器四个窗口中选择其中一个 (如窗口2) 用于音频状态STATUS, 住并保持STSTUS这个按钮数秒, 进入DISPLAY (显示) AUDIO SESSION (音频任务) 的AUDIO SESSION子菜单, 或者AUDIO CONTROL (音频控制) 则分别可监测音频参数与音频控制包的相关参数;选择四个窗口中另一个窗口 (如窗口4) 按住并保持数秒, 在弹出菜单中AUX DISPLAY (辅助显示) 的PHASE DISPLAY (相位显示) 菜单的PHASE DISPLAY子菜单;PHASE STYLE (相位风格) 为X-Y轴显示, PHASE PAIR (相位对1&2, 3&4) AUDIO INPUTEMBEDDEDEMBEDDED, 可以监测到音频幅度、嵌入状态与相位等相关参数, 当然如果配备功能更加强大的WFM7120则可以对标清、高清信号的相关参数进行更加详细的监测。

摘要：本文中笔者将理论与实践结合, 依据多年的电视制作、播出体会, 就SDI的架构以及音频嵌入的原理与监测进行探讨。

关键词：SDI架构,辅助数据,音频嵌入,MXA6800+A2,WVR6100

参考文献

[1]www.tektronix.com/video_audio

[2]AGuide to Standard and High-Definition Digital Video Measurements

带压作业自动监测系统的原理与应用 第5篇

为了提高操作的安全性能, 降低综合成本。长城钻探国际钻修分公司研制了带压作业装备自动化监测系统, 该系统可以实现变径工具在带压作业装置内位置的实时模拟显示以及其它相关部件状态的实时可视化。

一、带压作业自动化控制监测系统

该系统是由油管接箍检测、位移检测、环形密封器及固定卡瓦开关状态检测、平衡泄压阀自动控制、实时模拟显示器、控制终端装置等技术组成。

(一) 油管接箍检测装置

油管接箍检测装置本体结构内嵌入带压作业装置下横梁短节内部。检测装置采用电磁感应原理设计, 在井口高压状态下, 油水混合介质中, 当接箍通过油管接箍检测装置时, 检测装置线圈的电感量会发生变化, 从而使线路中电压或电流的输出量发生变化, 采用信号分析处理技术, 可以判断油管接箍是否经过。

由信号发生电路产生正弦波, 经过功率放大电路, 将比较大的信号加到线圈原端, 次端产生感应信号, 经过整流、放大电路, 对信号数据进行采集和处理, 来检测油管与接箍的区别。

(二) 油管位移检测装置

油管位移检测是利用两组测速轮来实现的, 与油管接箍检测装置配合即可确定油管接箍在带压作业装置内的实时位置。整个机构可绕底部固定心轴摆动, 两组测速轮可在各自轴向滑移, 而且本装置能够较好的去适应在起下作业过程中油管的偏移。

(三) 上、下环形防喷器及固定卡瓦开关状态检测装置

检测上、下环形防喷器和固定卡瓦开关状态, 为两个平衡放压阀的自动打开提供信号。根据环形防喷器和固定卡瓦在打开和关闭时油路压力的不同来检测环形防喷器开关状态。

(四) 平衡泄压阀自动控制系统

对现场手阀进行改造, 采用电磁换向阀, 实现对平衡泄压阀的自动控制。上、下环形防喷器的开关状态为平衡泄压阀提供打开信号。通过判断上、下环形防喷器之间 (中仓) 的压力状态为平衡泄压阀提供关闭信号。

二、现场应用

长庆油田陈12-10井, 该井井口压力14Mpa, 井深1996米, 套管压力14.8Mpa, 油管压力15.1 Mpa。采用桥式偏心分层注水技术对陈12-10进行分层注水。具体工艺为:井口泄压后起管柱, 下入吸水管柱, 测试各储层吸水状况, 获得各储层注水压力, 绘制各储层吸水指示曲线;然后按设计管柱结构下入桥式偏心分层注水工艺管柱;管柱下到设计位置后坐好井口泵车按设计打压坐封封隔器。封隔器坐封结束后上测试车投桥式偏心配水器内丝堵, 水井正常注水。高质量完成了任务。

陈12-10井管柱结构为 (由下至上) :丝堵+筛管+水力循环阀+油管短节+预置工作筒+油管+桥式偏心配水器+油管+封隔器+油管+桥式偏心配水器+油管至井口, 如下图所示。

截止目前, 该带压作业自动检测装置已完成带压作业现场试验井8井次, 完成了带压起下管柱、通井、换井口等工序, 详细见表1。

结语

1带压作业已发展成为提高油气田采收率和保护油气藏的重要生产手段, 是发展的必然;

2该油管位移检测装置, 检测误差不大于3%;

3带压作业主要是指通过外力将管柱抱住, 让地层压力封住, 因此对密封装置要求高, 通过该接箍监测, 使接箍过环形防喷器时, 打开环形, 减少了胶芯的损坏, 节约了成本;

4实现带压作业平衡放压阀的自动开关, 防止了误操作, 提高了带压作业的安全性;

5通过可视化面板集成显示, 便于观察和操作, 提高了带压作业的安全性;

6该带压作业自动监测装置能检测接箍位置和油管位移, 上、下环形防喷器、固定卡瓦开关状态, 实现平衡泄压阀自动控制, 并通过控制面板实时模拟显示, 提高了带压作业安全性, 并经过8口井的现场应用, 具有较好的推广应用价值。

摘要：本文阐述了带压作业自动化监测系统的结构及原理, 介绍了带压作业自动化监测系统组成结构, 通过自动监测系统实现了带压作业实时监测、动态模拟显示, 可以使液控操作人员直观的看到变径工具在装置中运行状态, 看到上、下环形防喷器、固定器卡瓦的开关状态, 上、下环形防喷器之间 (中仓) 压力状态, 通过了几口井的现场应用, 极大地提高了带压作业装置操作的安全性, 并为实现带压作业装置的整体自动化控制奠定了基础。

关键词：带压作业,自动检测,研究,应用

参考文献

[1]蔡明哲.带压作业油管接箍探测仪的研制[J].石油机械, 2008:36 (1) .

监测原理 第6篇

通常把连续测量设备运行状况的仪器和记录设备过去状况及现在状态的技术称为状态监测, 而把分析判断设备运行正常与否、发生故障的部位、产生故障的原因、预测设备的运行趋势以及提出维修建议称为故障诊断。一般对水电机组的“监测”与“诊断”在内容上并无明确的划分界限, 监测的数据和结果即为诊断的依据, 状态监测和故障诊断是一项工作的两个部分。

1 水电站监测与故障诊断系统

机组故障有一个发生和发展的过程, 故障征兆也是随着时间的推移而逐步暴露的, 通过趋势分析和趋势预测, 可以跟踪机组状态的变化, 对故障进行早期预报。将水轮发电机组的各种状态参数、运行参数、设计参数、结构参数、配置参数、工况参数及其它诊断信息有机地结合起来进行机组的故障分析与识别, 是推行机组维修从事后维修和定期维修向预测性状态检修过渡、促进水轮发电机组管理现代化的必要手段。

水电机组的运行状态就是表征水电机组运行状况的设计参数在水电机组运行过程中的反应状况, 而水电机组状态监测便是对该设计参数的状态监测。监测中所涉及的参数按其数学性质可分为模拟量和开关量;对于模拟量按其物理性质又可分为电量和非电量。

水电机组的大多数故障都在机组的振动中有所体现。因此, 对水电机组振源、振动特性的分析是水电机组故障诊断很重要的一个组成部分。水电机组振动产生的原因多种多样, 带来的影响也各不相同。运行中的机组同时受流体 (通过转轮的水流) 、机械和电磁三者的作用及相互影响, 因此对水轮发电机组振动问题的研究除了需要考虑机组本身旋转部分或固定部分的振动外, 尚需考虑流动液体的动水压力造成的对电站引水系统、水轮机过流部件的影响及发电机电磁力对机组振动的影响。而且, 不仅组成系统整体的各部分相互影响, 引起机组振动的诸因素间又有相互影响和制约。根据水电机组的运行环境以及自身的特点, 通常可以将引起水电机组振动的原因分为三个大的方面, 即机械原因、水力原因和电气原因。

1.1 机械原因

机组转动部分质量不平衡引起的机组振动。其主要特征是机组振幅随机组转速变化较敏感, 其振幅一般与转速的二次方成正比, 且水平振动较大;机组转动部件与固定部件相碰 (或摩擦) 所引起的振动。其特征一般为振动较强烈, 并常常伴有撞击声响;因轴承间隙过大、主轴过细、轴的刚度不够所引起的振动。

1.2 水力原因

水轮机进水流道蜗壳、导叶中的不均匀流场均会产生旋涡, 形成涡带进入转轮从而引起机组振动。其主要特征为振动随机组运行工况变化而变化, 且时而明显, 时而消失;由转轮叶片尾部的卡门涡列所诱发的机组振动;因水轮机偏离设计工况较远, 尤其在低水头、低负荷运行时转轮出口产生旋转水流, 形成偏心涡带, 在尾水管中产生压力脉动从而诱发机组振动。其振动特征为振动与水轮机的运行工况较密切, 某些区域振动强烈, 某些区域振动又明显减小, 甚至恢复正常;高水头混流式水轮机因止漏环结构型式和间隙组合不当及运行间隙不均匀引起水压力脉动从而诱发的机组振动。该振动的特征为振动、摆度及压力脉动幅值均随机组负荷和过机流量的增加而明显增大。

1.3 电气原因

发电机转动部分因受不平衡力 (这些不平衡力主要来自于周期性的不平衡磁拉力分量、定转子不均匀空气隙所引起的作用力, 转子线圈短路时引起的力和发电机在不对称工况下运行时产生的力) 的作用下产生的机组振动。其振动特征为振动随励磁电流增大而增大, 且上机架处振动较为明显。发电机定子绕组每极分数槽绕组形成的磁场特殊谐波成分引起的磁拉力, 而定子在波数较少的磁拉力作用下就要产生振动。其振动特征为振动随定子电流增大而增大, 振级与电流几乎呈线性关系, 且上机架处振动较为明显。因定子铁芯组合缝松动或定子铁芯松动所引起的机组振动。其特征为振动随机组转速变化较为明显, 且当机组载上一定负荷以后, 其振幅又随时间增长而减小, 对因定子铁芯组合缝松动所引起的特征, 还有一个特征为其振动频率一般为电流频率的两倍。定子绕组固定不良, 在较高电气负荷和电磁负荷作用下使绕组及机组产生振动。其振动特点为振动随转速、负荷运行工况变化而变化, 上机架处振动亦比较明显, 但不会出现载上某一负荷后其振动随时间增长而减小的情况。

2 水电站监测与故障诊断的方法

水轮发电机组故障诊断的基本原理是:利用机组运行时的各种特征参数来识别机组的运行状态, 确定故障发生的部位和严重程度, 分析故障发生的原因, 从而保证机组在一定的工作环境和期限内可靠、有效地运行, 确定检修时间。对运行状态的识别, 常用的方法如下。

2.1 基于动态数学模型的方法

在故障状态下, 系统模型的参数将发生变化, 用辩识方法估计模型参数, 如果系统模型的参数偏离正常值过远, 说明机组有故障, 由模型参数可推算出机理模型 (原始形式) 的参数, 进而找出故障根源。

2.2 基于信号分析的方法

借助信号分析和处理手段, 对测量值的运行曲线进行时域或频域 (如傅里叶变换) 分析, 可以发现突变点、周期性波动及零漂等, 进而判断变化趋势, 检测出机组故障。

2.3 基于知识的方怯

知识是故障诊断的理论依据, 知识的来源主要有:机组设计人员提供的各种设计和参考资料;现场运行人员、维修人员和管理决策人员提供的机组特征信息、运行维护经验及运行历史记录;该领域专家的知识和经验:事故分析报告及相关文献, 理论、实验与仿真研究成果等。由于诊断所依据的征兆包含不确定因素, 知识是用“置信度”来描述规则强度、征兆上的可信度和推理中的不确定性。借助知识, 就可以进行故障诊断。

2.4 基于事例和行为的方法

由于人类的智能行为己得到一定认识, 基于事例的系统和基于行为的系统的理论和算法研究已具备一定的基础, 如果有足够的、充分反映和包含了实际故障信息的样本, 我们就能利用人类的智能行为进行故障诊断。

摘要：保证大型水电机组的正常安全运行, 对其运行状态进行检测, 及时发现故障征兆, 发现设备的隐患, 从而事先有所防范, 做到“事前检修”, 是工程界梦寐以求的理想, 也是大型电站机组检修的发展方向。本文首先对水电站监测与故障诊断系统的内容和原理进行了简单的介绍, 然后介绍了故障诊断系统对机组运行状态常用的识别方法。

关键词：水电站,故障诊断系统,原理

参考文献

[1]苏鹏声, 王欢.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J].电力系统自动化, 2003 (1) .

[2]唐涛.电力系统厂站自动化技术的发展与展望[J].电力系统自动化, 2004 (4) .

监测原理 第7篇

对于电力系统而言, 直流接地属于相对较频繁的故障, 造成直流系统发生接地的主要原因为:电缆或设备元器件绝缘老化、受潮、破损以及装置电源板发生故障等。直流系统如果发生多点接地, 将有可能出现继电保护和自动装置误动、拒动、烧坏继电器接点以及熔断保险, 直接威胁电力系统安全运行。

传统查找直流接地点采用人工拉路寻找分段处理的方法, 通过人工解线找出故障点。在短时拉回路电源时, 可能会因直流失电引起保护装置或自动装置误动或拒动, 给电力系统带来一定风险, 因此目前在电力系统中广泛采用直流系统微机绝缘监测装置。

1 绝缘监测装置原理说明

目前国内直流系统绝缘监测装置的直流选线原理主要分为两类, 一类是交流低频叠加信号原理, 该原理采用平衡桥检测到母线正负对地电压发生偏移时, 启动交流低频信号 (频率一般为10~15Hz, 电压幅值一般为15V) 注入到直流系统正负对地间, 通过各支路上所装交流互感器检测交流电流信号, 然后根据欧姆定律计算出接地电阻, 从而达到选线目的。此原理须向直流系统注入交流信号, 对直流系统有一定干扰。此外, 由于对地电容对交流信号有衰减作用, 会影响选线的精度;另一类是不平衡桥原理。母线和支路检测都是通过模拟平衡状态和不平衡状态来实现的。支路检测采用直流互感器, 通过检测直流漏电流来实现, 该原理无须向直流系统注入交流信号, 通过系统延时, 能有效克服对地电容的影响, WZJ-11A型直流系统微机绝缘监测装置即采用上述原理, 其母线绝缘电阻 (对地) 检测原理如图1所示。

R0为基准电阻, C1、C2为对地电容, CL+为正母线CL-为负母线, PE为大地。

我们知道要想解出正负对地电阻R+, R-这两个未知数, 需要建立二元一次方程组联立解之, 因此, 须模拟出两种不同的状态即平衡状态 (K1, K2断开) 和非平衡状态 (K1断开K2闭合或K1闭合K2断开) , 来构建这个数学模型。WZJ-11A在切到非平衡状态选择K1闭合还是K2闭合的判据是:在平衡状态下, 当U+ (正对地电压) >U- (负对地电压) 时, 闭合K1, 断开K2;当U+ (正对地电压) U- (负对地电压) 时, 闭合K2, 断开K1, 此方程组模型为:

R0为已知基准电阻, U+、U-、U'+、U'-可以检测到, 联立方程组可解算R+、R-。由于R+、R-的精度取决于U+、U-、U+'、U-'的检测精度, 而对地电容的充放电效应对U+、U-、U+'、U-'的稳定有一定的影响, 因此系统需要在切换到一个状态后进行一定的延时, 才对地正负电压进行采集, 以保证U+、U-、U+'、U-'的测量准确度。所以系统会在平衡状态或非平衡状态持续8~10秒以避开对地电容的影响。若系统为220V, 绝缘状况良好, R+、R-等效为无穷大, 方程组 (1) 就等效为

方程组 (2) 等效为

从而U+=U-=110V, U+'、U-'为73V和146V或146V和73V。

支路的检测是通过检测直流漏电流来实现的, 如图2所示。

从而联立求解, 解算出支路的正负对地电阻R+、R-

2 试验永跳回路加接地电阻1kΩ跳闸的理论分析

我们采用南自FCX-12HP操作箱进行试验。南自出口继电器型号为ST2-DC220V, 线圈内阻为2.5kΩ, 串联一限流电阻15kΩ, 试验该继电器动作电压是在图3所示电路中进行, 当U为130V以上时, 该继电器动作。

当用总电阻值为4kΩ滑动电阻将操作箱的永跳跳闸回路接地时, 如图4所示, 当滑动电阻接地电阻只有1kΩ, 直流系统拉偏时, 开关跳闸, 而实验时, 绝缘状况良好。

平衡状态时断开K1、K2, 则有

在平衡状态U-=58V<130V, 即小于继电器的动作电压, 因此继电器不会动作;当非平衡状态下, 由于U+>U-, 根据判据, K1闭合, K2断开。

U-'=92V<130V, 因此, 在不平衡状态下, 也不应动作, 在试验中, 说明当直流拉偏时, 导致跳闸, 由于当时未测量跳闸时正负对地电压的数值, 我们只能通过计算推导不平衡状态下, 母线正对地也有电阻Rx接地而继电器动作电压为130V, 则可列式如下:

也就是当正对地电阻接地阻值小于或等于16.33kΩ时, 在永跳回路接入1kΩ接地电阻试验时, 该永跳继电器会跳闸动作。这就说明, 只要直流系统的正负极对地绝缘良好 (大于20kΩ) , 就不会因绝缘监测装置本身的不平衡电桥切换而引起跳闸回路误动, 引起跳闸继电器误动的根本原因是跳闸回路出现了接地故障 (第一接地点) , 同时存在着第二个接地点 (正极对地电阻下降到16.33 kΩ以内) 。而绝缘监测装置本身的电桥电路切换时, 将引起跳闸继电器动作的接地电阻值从12.8 kΩ增加到16.33 kΩ, 抬高了跳闸继电器误动的绝缘电阻门限。

3 解决方案

对绝缘监测装置采取以下措施进行改进:

(1) 在正常情况下, 不启动不平衡桥, 只有在发生接地, 正负对地电压发生偏移的情况下才启动不平衡桥。

(2) 将原来切换不平衡桥的判据, 改成无论正负对地电压如何偏移, 都只进行负拉偏。需要说明的是, 若正对地接地电阻阻值较小, 当出口继电器发生负接地时, 即使负拉偏, 也仍然有可能造成跳闸, 原因是直流系统正负极都发生了接地。

摘要：详细阐述了WZJ-11A型直流系统微机绝缘监测装置原理, 以及现场综合分析应用, 并对微机监测装置的应用提出建议, 从而提高直流系统微机绝缘监测装置运行可靠性。

关键词：直流系统,微机绝缘监测,装置原理

参考文献

监测原理 第8篇

DX-200中波发射机保护非常灵敏, 当发射机在播音中检测到雷击、天馈线系统参数改变或输出网络参数变化时, 将通过天线驻波比和网络驻波比保护电路封锁、降低功率甚至关机来达到保护发射机的目的。DX-200中波发射机的驻波比最大允许值为1.2:1, 这对于全固态功放模块场效应管安全来说非常重要。在DX-200发射机中, 输出检测板VSWR PAL是电路的关键, 本文将阐述这部分电路的工作原理。

2 驻波比保护VSWRPAL的工作原理

2.1 输出检测板简介

DX发射机的输出检测板 (output monitor) 的主要作用是检测发射机功率输出是否正常, 当发生驻波比变化、打火等异态时, 输出检测板能够迅速发出相应指令, 以保护发射机的设备安全。输出检测板主要电路有:天线驻波比检测 (取样部分由射频取样板完成, 负责监测OMC输出40欧姆的电压和电流) 、网络驻波比检测 (负责发射机功放模块输出馈心部分的网路监测) 、EPAC柜低弧光检测、OMC柜高弧光检测、PAC柜弧光检测 (取样电路在扩展接口板) 。除此之外, 输出检测板还有一些附属电路, 包括入射功率和反射功率表值放大电路、监听音频解调放大电路、水流量检测电路、风量检测电路以及该板使用的电源电路。

2.2 驻波比取样电路

天线驻波比的实际取样电路在射频取样板上, 输出检测板上也有取样电路, 但并没有使用。取样电路的电压和电流取样信号来自OMC柜输出处。整个取样电路由天线驻波比调谐电路、高频检波电路, 以及驻波比比较电路输出天线驻波比控制TTL电平等构成。图1为驻波比电路框图, 图2为驻波比比较电路图。在阻抗匹配的情况下, 射频电压和电流相位相同, 且幅度相近, 所以检波出电压很小, 通常平均电压小于50m V, 此时取样电路输出ANT_VSWR信号为低电平。当负载短路或失谐情况下, 检波出较高脉冲 (TP36) , 使高速驻波比检测电路翻转, 输出ANT_VSWR信号变为高电平脉冲, 完成天线驻波比检测取样。

网络驻波比取样电路与天线驻波比取样电路基本相同, 所不同的是电流和电压取样点不在同一个位置, 其电压取样在OMC柜输入, 电流取样在馈芯始端位置。

来自弧光检测电路的封锁信号也能够引起网络驻波比封锁, 包括高弧光检测和低弧光检测。该信号转变成数字信号后, 和驻波比测试信号一起送给了网络驻波比比较电路, 以产生需要的NET_VSWR网络驻波比信号。另外还可以将手动驻波比测试信号送给网络驻波比和天线驻波比, 以方便测试其功能是否正常。

在比较器输入还有一个VSWR INHIBIT驻波比禁止开关S6, 当开关接地时, 天线和网络驻波比取样输入均接地, 以禁止驻波比比较器动作。

2.3 脉冲展宽电路

ANT_VSWR和NET_VSWR的信号为高速正峰窄脉冲 (射频μs级) , 为了方便观察和处理, 系统增加了一些处理电路, 使其脉冲更宽。

如图3天线驻波比脉冲展宽电路所示, U24为单稳态触发电路, 用来展宽ANT_VSWR信号, 它的输出信号Q的脉冲宽度为T=0.7R135C90=0.33s, 用来提供VSWR PAL的输入;Q的反相输出反相后用来驱动LED发光管指示。

ANT_VSWR还直接通过三极管和74HC14 (施密特反相器) 输出一个RF_MUTE-L信号用于直接封锁功放模块。

NET_VSWR信号的脉冲展宽电路和ANT_VSWR类似, 这里不再赘述。

另外该电路的清零 (clr) 设计了一个上电复位电路, 如图3电路中U33部分, 用来使该电路输出上电复位。

2.4 VSWR PAL计数电路

图4为VSWR PAL计数电路, 电路主要由PAL22V10组成。另外, 该电路使用了一片可编程定时器U25MC14541, 用于产生4秒定时输出。

定时器的震荡频率为:

式中RTC和CTC分别为R66和C76, 要求R67=2R66;将R66和C76值代入到 (1) 式, 则;当输入端A和B接地时, 可编程定时器分频为213=8192。10脚为MODE输入端, 接地时表示工作在单周期模式。MR为主复位输入, 当MR接收到一个高电平脉冲时, Q输出变成高电平, 直到计数到变成低电平, 并保持到下一个脉冲到来为止。图5为故障计数工作时间图, 时间为。

2.4.1 VSWR PAL的输入输出信号介绍

(1) /**Inputs**/输入引脚定义

Pin 1=CLK, 4k Hz时钟输入。

Pin 2=NET, 网络驻波比输入, 高电平有效。

Pin 3=ANT, 天线驻波比输入, 高电平有效。

Pin 4=VSWRTEST, 驻波比测试输入, 实际电路中未使用。

Pin 5=TIME4S, 4秒闸门输入, 通过U25MC14541可编程定时器产生。

Pin 6=INHIBIT, 主驻波比禁止输入, 高电平有效。

(2) /**Outputs**/输出引脚定义

Pin 23=ANTVSWR, 天线驻波比输出, 实际未使用。

Pin 22=NETVSWR, 网络驻波比输出, 高电平脉冲输出有效, 脉冲宽度250u S。

Pin 21=TIMEOUT, 定时开始输出, 用于输入给U25。Pin 20=O6, 计数器中间变量。

Pin 19=BLINK, 驻波比封锁闪烁信号, 用于发射机面板指示。

Pin 18=O4, 计数器中间变量。

Pin 17=O3, 计数器中间变量。

Pin 16=O2, 计数器中间变量。

Pin 15=LATCH, 未使用。

Pin 14=O0, 未使用。

2.4.2 VSWR PAL工作流程

(1) 当VSWR PAL接收到单个有效高电平的驻波比封锁触发信号时, 将执行下列程序。

(1) 4秒定时请求输出 (TIMEOUT) 信号将变成高电平, 此时, 4秒可编程定时器U25输出高电平, 保持4秒的时间后, 变成低电平。

(2) 在4秒钟的时间内, 闪烁信号BLINK输出高电平, J6-9输出信号VSWR TEST STATUS为低电平, 这个低电平信号送到PB显示板, 使VSWR TEST状态指示灯变红色4秒钟, 辅助操作人员看见发生一次VSWR动作。

(3) VSWR PAL内部计数到一次动作。

(4) 4秒钟后, 驻波比LED指示灯将变成绿色, VSWR PAL计数器将复位为0。

(2) 当VSWR PAL连续接收到多个有效高电平的驻波比封锁触发信号时, 将可能执行下列功能。

(1) 4秒钟内, 当接收到2个有效触发信号, 4秒钟后VSWR PAL将复位为0, 从第二个信号开始产生BLINK信号, 直到4秒结束。

(2) 8秒钟内, 当接收到3和4个有效触发信号, 8秒钟后VSWR PAL也将复位为0。从第二个信号开始产生BLINK信号, 直到4秒结束。

(3) 12秒钟内, 当接收到5和6个有效触发信号, 12秒钟后VSWR PAL也将复位为0。从第二个信号开始产生BLINK信号, 直到4秒结束。

(4) 16秒钟内, 当接收到5和6个有效触发信号, 16秒钟后VSWR PAL也将复位为0。从第二个信号开始产生BLINK信号, 直到4秒结束。

(5) 20秒钟内, 当接收到10个有效触发信号, VSWR PAL中22脚NETVSWR将输出一个250u S的脉冲同时立即复位为0。从第二个信号开始产生BLINK信号, 直到4秒结束。需要说明的是, 当接收到第9个有效触发信号后, 如果再没有脉冲输入, 4秒钟后计数器状态就会立即复位为0。

由此可见, 连续10个有效驻波比封锁信号才能触发产生一个NETVSWR信号, 这个信号送给控制板, 控制板将对其进行计数, 功放单元将一步一步地降低发射机功率, 直至关机。

本文作者根据原理通过用CUPL语言编写测试向量文件, 用PROTEL DXP仿真信号波形如图6所示。在1和2个脉冲周期, 计数器在1个TIME4S时间周期就复位到00H;在3和4个脉冲周期中, 需要2个TIME4S时间周期就复位到00H;在有效触发周期中, 如果连续触发, 至少需要10个有效脉冲, 图中为6个脉冲后, 停止触发, TIME4S时间到时, 为08H状态, 所以总共需要12个有效触发后, 才能输出一个有效NETVSWR信号。在8个脉冲触发周期中, 仿真使用了NET有效触发, 8个有效脉冲后, TIME4S时间到, 此时计数器回到18H状态, 然后经过3个TIME4S周期12秒后, 依次到08H、10H状态, 最后复位为00H初始状态。

3 结束语

通过测量、分析与验证, 我们知道DX-200中波发射机在播音中, 当出现打雷、天馈线系统参数改变或输出网络参数改变, 或者弧光检测动作时, 输出检测板天线驻波比或网络驻波比指示灯闪亮, 持续时间为0.33秒, 并产生射频封锁信号 (RF MUTE) , 封锁所有射频功放模块, 以达到保护发射机目的。同时VSWR PAL开始计数, 并输出4秒钟BLINK闪烁信号, 送到PB LED显示板显示, 方便操作人员监测。当连续封锁故障产生时, 如果在4秒钟内有10个以上的有效触发, 输出监测板VSWR PAL会输出一个脉冲250μS的NETVSWR信号, 该信号反相后产生的NETWORK VSWR_L给控制板, 使功率电平下降一个台阶 (第一个台阶为-0.5d B即如果封锁条件一直存在, DX200发射机会每隔4秒钟降低一次发射机功率, 降低功率的电平依次为-1 d B、-2 d B、-3 d B、-6 d B, 到最后关机为止

参考文献

[1]张学田.水冷式全固态数字调幅600KW中波机.广播电影电视总局无线电台管理局, 1998年8月.

[2]赵保经等.A/D和D/A转换器应用手册.上海科学普及出版社, 1995年.

[3]朱世鸿.可编程逻辑器件PLD实用设计技术.电子工业出版社, 1994年.

[4]清源计算机工作室.Protel 99仿真与pld设计.机械工业出版社, 2000年.