一种刀闸状态监测装置数据采集控制方法与流程

1.本发明属于刀闸状态监测技术领域，具体涉及一种刀闸状态监测装置数据采集控制方法。


背景技术：

2.刀闸状态监测装置由姿态传感器、接收装置及后台监控软件（上位机）组成，传感器可通过工业总线方式将隔离开关位置信息传输至就地的接收装置，接收装置经过分合闸位置判别后，输出无源接点至变电站测控装置，如图1所示。其中，姿态传感器为包含三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计在内的九轴传感器，安装在隔离开关执行机构主轴上；接收装置用于接收并处理传感器上传的数据，主要包括：俯仰角、开合闸状态、开合闸完成时间等；接收装置同上位机之间采用私有协议串口通信，上位机用于显示传感器和接收装置的工作状态、自检状态等信息，同时可经接收装置向传感器下发指令执行相应操作。
3.在整个刀闸状态监测装置运行过程中，传感器俯仰角是刀闸分合状态的最重要监测判据，所以其数据的准确性就显得尤为重要。在监测数据出现异常时，如何及时发现异常点，并通过传感器、接收装置、上位机以及变电站测控装置之间的通信链路传输至站控层，是能否及时处理异常情形的关键。因此，需要一种数据异常处理方法，提高刀闸状态监测装置数据采集准确率。
4.此外，每台接收装置下挂数台姿态传感器，不同传感器对应不同的通信地址，为了提高变电站现场的传感器工作效率，提出一种传感器接口自适应配置方法，同上述数据异常处理方法一起，共同构成刀闸状态监测装置数据采集控制方法。


技术实现要素：

5.针对现有传感器采集数据异常问题，本发明提供一种刀闸状态监测装置数据异常处理方法，监测传感器采集到的数据，当出现异常时能够及时发现并处理，最大限度保证传感器采集数据的准确性；同时提出一种传感器接口自适应配置方式，可以减少现场配置工作量进而提高数据监测效率。
6.为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：1、一种刀闸状态监测装置数据采集控制方法，本方法包括刀闸状态监测装置数据异常处理和刀闸状态监测装置传感器接口自适应配置两部分；刀闸状态监测装置数据异常处理采用数据异常加快上传频次方式，当接收装置监测到异常情况时，上传异常信息至上位机，上位机在一定时间间隔内终止下发其他操作指令，以比正常情况更高的频率持续下发传感器数据上传指令，监测并解析传感器上传的实时数据，直至数据正常；刀闸状态监测装置传感器接口自适应配置采用接收装置轮询方式，判断是否需要通过上位机进行串口采集配置信息修改，如果需要修改则通过接收装置和上位机之间地址自适应试探帧和设置地址帧的收发、解析、校验实现接收装置串口挂接传感器地址的自适应配置。
7.进一步的，刀闸状态监测装置数据异常处理的流程为：
a1）、传感器安装在刀闸的执行机构主轴上，实时采集包括三相加速度、俯仰角、翻滚角、航向角在内的信息用于判断刀闸的分合闸状态；a2）、接收装置接收并分析传感器采集到的实时数据，结合预先设定好的数据阈值，分析得出刀闸分合闸状态指示信息；a3）、上位机用于显示传感器采集到的数据以及接收装置给出的判断分析结果，并通过接收装置向传感器下发包括数据上传、设置传感器分组、进行传感器标定在内的不同指令，控制传感器执行相应操作；步骤a2）中，当接收到传感器上传的实时数据后，接收装置首先会分析判断传感器采集到的数据中所包含的各主要参量是否齐全：若参量不齐全，则丢弃该包数据；若参量齐全，则对传感器数据进行两种异常情况解析，一是判断传感器采集到的俯仰角数值大小是否在阈值范围内，若在阈值范围内则执行后一种异常情况解析，若不在阈值范围内则向上位机上报数据异常告警；二是判断刀闸的分合闸状态是否正常，若正常则将该帧传感器数据打包上传至上位机用于数据的实时显示，若不正常则同样需向上位机上报数据异常告警。
8.进一步的，上位机接收到接收装置上报的数据异常告警后，则会在设定时间阈值内停止向接收装置下发其他指令，将以固定频率持续下发传感器数据上传指令，接收装置将在该时间范围内按照上述判断逻辑持续接收、分析传感器所上传的实时数据；若在时间阈值范围内的某时刻，上述两种异常情况均不成立，则解除数据异常告警，恢复下发其他操作指令；若在整个时间阈值范围内仍存在异常情况，则下发指令停止接收装置工作以便对异常传感器进行问题排查，并将相关异常信息发送至变电站测控装置。
9.进一步的，两种异常情况发生时，上位机采用不同的频率持续下发传感器数据上传指令，其中第二种异常情形下的指令下发频率高于第一张异常情形下的指令下发频率。
10.进一步的，刀闸状态监测装置传感器接口自适应配置的流程为：b1）、划定传感器的地址范围，初始化接收装置每个串口挂接传感器的数量及地址；b2）、接收装置轮询判断是否需要通过上位机修改每个串口的采集配置信息，需要需要修改，则上位机就按照同接收装置之间的通信规约下发操作指令，实现在线修改各个串口的采集配置信息，如果不需要修改配置信息，则执行后续步骤；b3）、接收装置轮询判断是否接收到上位机下发到地址自适应命令，如果接收到了该命令，则向上位机发送地址自适应试探帧，并等待上位机的回复指令；b4）、如果接收装置在一段时间内接收到了上位机的回复帧，则解析回复帧是否满足帧格式要求，若满足帧格式要求，则认定为上位机的地址自适应指令下发成功；b5）、如果接收装置未收到回复帧，则需要在不超过寻址范围的情况下，更改地址自适应试探帧并发送如此循环往复，如果超出了寻址范围且仍未收到回复帧，则上报地址自适应配置失败信息至上位机，由上位机做出相应的状态指示；b6）、上位机的地址自适应指令下发成功后，接收装置向上位机发送设置地址帧，同样需要等待上位机回复的操作命令；b7）、如果接收装置在一段时间内收到了上位机的回复帧，则解析回复帧是否满足帧格式要求，如果满足帧格式要求，则按照设置地址帧携带的串口配置信息固化传感器配
置，进而按照该配置参数进行传感器数据采集；如果设置不成功则由接收装置输出相应的故障信息，并进行状态指示。
11.本发明的有益效果：本发明一方面通过接收装置和上位机之间的指令交互，采用数据异常加快上传频次的方式实现传感器数据采集的异常分析和处理；另一方面，通过提出一种传感器接口自适应配置，减少现场配置工作量进而提高传感器数据监测效率。
附图说明
12.图1为本发明的刀闸状态监测装置系统架构图；图2为本发明的刀闸状态监测装置数据异常处理流程图；图3为本发明的刀闸状态监测装置传感器接口自适应配置流程图。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
14.实施例1本实施例公开一种刀闸状态监测装置数据采集控制方法，本方法包括刀闸状态监测装置数据异常处理和刀闸状态监测传感器接口自适应配置两部分。
15.如图2所示，为接收装置和上位机之间针对传感器数据异常情况的交互流程图。由图可知，整个系统正常工作过程中，接收装置会通过串口实时接收姿态传感器采集到的数据，并同上位机连接进行数据交互。
16.接收装置最多可以采集18路传感器的数据，包括每路传感器的三相加速度、俯仰角、翻滚角、航向角等，其中俯仰角是用于分合闸状态监测的最关键指标。
17.上位机会下发包括传感器数据上传、设置传感器分组、进行传感器标定等在内的不同指令，接收装置通过解析不同的指令执行相应的不同操作。其中在上位机下发的所有指令中，传感器数据上传是频次最高、用途最普遍的。
18.接收装置会对接收到的姿态传感器数据进行初步解析，当发现某路传感器数据中各主要参量不齐全时，便会直接将该包数据丢弃不做下一步处理。
19.当接收到的姿态传感器数据齐全时，会进一步判断各传感器的俯仰角是否在阈值范围内，通过综合分析同一刀闸下的多个传感器俯仰角正常与否，对该刀闸的分合闸状态进行总体研判。
20.当某一传感器的俯仰角异常或多路传感器的俯仰角异常导致对应刀闸的分合闸状态异常时，会分别向上位机反馈不同的异常信号，如图2中异常1和异常2所示。
21.当上位机接收到这两种异常信号时，会暂时中止下发其他指令，以固定频率（异常2情形下的频率高于异常1）持续下发“传感器数据上传”指令，一定时间内通过接收装置实时监测传感器采集到的数据。
22.通过设置时间阈值，一方面当监测到的传感器数据恢复正常后，接收装置向上位机反馈数据正常指令，上位机恢复下发其他指令；另一方面当持续采集时间超过阈值后，上位机下发指令停止接收装置工作，便于对异常传感器进行检查修复。
23.如图3所示，为刀闸状态监测装置传感器接口自适应配置流程，以下几个步骤。
24.根据现场实际应用及后续扩容需求，划定传感器的地址范围；
初始化接收装置每个串口挂接传感器的数量及地址；接收装置轮询判断是否需要通过上位机修改每个串口的采集配置信息，包括通信地址、采集速率等。如果需要修改，则上位机按照同接收装置之间的通信规约下发操作指令，实现在线修改各个串口的采集配置信息。如果不需要修改配置信息，则执行后续几个步骤；接收装置轮询判断是否接收到上位机下发的“地址自适应”命令，如果接收到了该命令，则向上位机发送“地址自适应试探帧”，并等待上位机的回复指令；如果接收装置在一段时间内（几十ms）接收到了上位机的回复帧，则解析回复帧是否满足帧格式要求，若满足帧格式要求，则认定为上位机的“地址自适应”指令下发成功；如果接收装置未收到回复帧，则需要在不超过寻址范围的情况下，更改“地址自适应试探帧”并发送。如此循环往复，如果超出了寻址范围且仍未收到回复帧，则上报“地址自适应配置失败”信息至上位机，由上位机做出相应的状态指示；进一步的，上位机的“地址自适应指令”下发成功后，接收装置向上位机发送“设置地址帧”，同样需要等待上位机回复的操作命令；如果接收装置在一段时间内（几十ms）收到了上位机的回复帧，则解析回复帧是否满足帧格式要求，如果满足帧格式要求，则按照“设置地址帧”携带的串口配置信息固化传感器配置，进而按照该配置参数进行传感器数据采集；如果设置不成功则由接收装置输出相应的故障信息，并进行状态指示。
25.以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。