专利名称：扩频载波的抗感应雷击型水位遥测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水位遥测装置，通俗地说，它是微机控制的采用扩频载波专用modem模块的水位遥测装置。
背景技术：
众所周知在我国广大地区，尤其是南方地区的水电厂，需要水位遥测装置用来掌握水库水位或坝头水位的变化，以便调整机组的出力，达到最良好的经济指标。其使用环境有两个显著特点第一是水位传感器安装地点往往远离中央控制室，采用无线电传送信号常常须装设中继站，投资较大且安装维护不便，因此用专线传送信号的方案常被选用，线路长达几公里至十几公里是常见的。第二，南方地区水电厂多处于多雷区，雷电波在传输长线上感应出高电压，容易将水位遥测装置击坏。
目前市场上常见的有线传输的微机型水位遥测装置的测量精度及稳定性都已不成问题，而常常因遭受感应雷击而损坏则成了共同的难题。主要原因是传输长线直接与微电子芯片相联，尽管采用了种种防雷措施，如气体放电管、压敏电阻、TVS等，微电子芯片还是经常被感应雷损坏。

发明内容
本实用新型的目的是设计一种扩频载波的抗感应雷击型水位遥测装置。
本实用新型的任务是这样实现的在发送端和接收端的组成中，都包含有微处理器和高集成度的扩频载波收发模块和载波耦合模块三个关键的部件，并且微处理器与扩频载波收发模块通过数据总线、控制总线相连接，扩频载波收发模块的端口E、F与载波耦合模块的端口G、H分别相连接，载波耦合模块的端口OUT1和OUT2分别与两根传输线相连，在传输线的两端，与发送端或接收端相连处，装设有避雷器或专用防雷模块。
本实用新型采用扩频载波通信模块，除了具有较强的抗感应雷击的能力外，还具有一系列优点。扩频载波覆盖了100-400KHz的频带，功率密度低，不易干扰它机，当部分频带受干扰时仍然可以正常工作，即抗干扰、抗噪音能力强。采用扩频载波通信技术，接收灵敏度高，优于10mV，传送距离远；采用16位CRC校验，数据收发准确可靠；采用大规模集成电路，外围元件少、可靠性高、功能强。发送端发送的信号包含接收端的地址码，只有当接收端的地址码与之相同时才接收信息。可以很方便地实现一发多收，即一台发送端发送的信号由多台接收端接收并显示水位信号，也可实现多发多收，可以组成水位测量网。本实用新型是采用先进的扩频载波技术的水位遥测装置，具有较强的抗感应雷击的显著优点。
本实用新型相比现有技术具有如下优点1、抗感应雷击的能力强；2、采用扩频载波通信技术，抗干扰能力强，不易干扰他人；3、采用单片微机和大规模集成电路，结构简单、可靠性高；4、使用16位CRC校验和软件纠错技术，数据收发准确、可靠，保密性强；5、灵敏度高，传送距离远。


与实施例
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1为本实用新型的总体结构示意图图2为本实用新型的一线一地式扩频载波的抗感应雷击的水位遥测装置总体结构示意图图3为本实用新型发送端的结构示意图图4为本实用新型的扩频载波模块的实施例示意图图5为本实用新型的载波耦合模块的结构示意图图6为本实用新型的接收端的结构示意图图7为本实用新型的防雷模块的实施例图中1为发送端；2为接收端；3为传输线；4为防雷模块；5为水位传感器；6为放大器；7为A/D转换器；8为微处理器；9为扩频载波收发模块，其中9A网络接口控制器9B扩频载波收发接口；10为载波耦合模块；11为电源转换模块；12为载波耦合模块一次线圈；13为载波耦合模块的铁氧体磁芯；14为载波耦合模块二次线圈；15为载波耦合模块的结合电容器；16为接收端的显示器；17为接收端的8位地址开关；18为电阻；19为气体放电管；20压敏电阻；21为瞬态电压抑制器；22为熔丝；23为防雷模块连接传输线的端口；24为防雷模块连接发送端或接收端的端口；25为接地母线。
本实用新型采用扩频载波通信技术，发送端1将水位值转化为数字信号，经扩频载波调制后沿着传输线3传送到远方中控室或者调度室等需要使用水位信号的地方，由接收端2接收后解调出数字信号，再用发光数码管或液晶显示器等显示出来。可见，按本方案，发送端1和接收端2内部的微电子芯片没有直接联接传输长线，而是经过如图5所示的耦合模块。以发送端1为例，高频载波信号送入载波耦合模块10的载波耦合模块一次线圈12，在载波耦合模块的铁氧体磁芯13中产生交变磁场，再耦合到载波耦合模块二次线圈14产生高频载波电信号，经载波耦合模块的结合电容器15送往传输线3。这里的耦合模块起了隔离雷电波的作用，只要在传输线的两端加装防雷模块4，并在载波耦合模块一次线圈12的两端并接瞬态电压抑制器TVS，就能有效地防止感应雷电波对水位遥测装置的损害。接收端2的防雷机理与上述类同，此处不再赘述。
图1说明发送端1输出的载波信号加在两根传输线之间，通过传输线3传送到远方，远方的接收端可以是一个，也可以是多个。当接收端2收到发送端1传给它的信号(由地址开关设定地址)时，就接收该信号，并将水位值显示出来。如图2所示，载波信号也可以通过大地及一根传输线进行传输，这种方案与图1所示的方案相比，传输衰减较少，因此传输距离也较远。图1所示的传输线3可以是专用线，也可以是电话线或低压电力线，经过技术处理甚至可以使用10千伏的高压线路，载波信号并不影响它们的工作。
图3为发送端1的内部结构示意图。由图可见，水位传感器5将水的深度转变成微弱的电信号，经放大器6放大后送入A/D转换器7转化为数字信号。微处理器8对扩频载波收发模块9进行初始化和发送控制命令，还控制A/D转换器7工作，将获得的数字信号处理成水位信号，并按照一定的通信规约组成数据帧，再送往扩频载波收发模块9进行调制，产生扩频载波脉冲，再经过放大后送到载波耦合模块10的载波耦合模块一次线圈12，经过载波耦合模块的铁氧体磁芯13耦合到载波耦合模块二次线圈14，经过结合电容器15送到传输线3上(以上内容请参见图5)。电源转换模块11产生+5V和+24V的电压，向有关模块和芯片供电。图6为接收端2的内部结构示意图。接收端2的结构与发送端1在结构上部分相同，其中的组件微处理器8、扩频载波收发模块9、载波耦合模块10、电源转换模块11与发送端1完全一样。不同的是它还带有一只接收端的8位地址开关17，用来设定发送端1的地址码；它还带有接收端的显示器16以便显示水位值。
扩频载波收发模块9是一种高集成度的芯片组成的模块。采用了扩频调制解调技术、现代DSP技术等，可称为智能modem芯片，这是本实用新型的主要特征之一。现以实施例(见图4)为例进行说明。实施例中采用的扩频载波模块是PM2301，它是由SSCP300和其它元件组成的厚膜电路。其内部集成了专用网络接口控制器9A及扩频载波收发接口9B，其核心元件是美国Intellon公司采用现代最新通信技术设计的电力线载波modem芯片SSCP300。图5为载波耦合模块10的内部结构示意图。
SSCP300采用了扩频(CHIRP方式)调制解调技术、现代DSP技术、CSMA技术以及标准的CEBus协议，是一种智能modem芯片。它的主要技术特点有采用扩频载波通信技术；抗干扰、抗噪音能力强；接收灵敏度高；采用16位CRC校验，数据收发准确可靠等。
现将图7所示的防雷模块实施例说明如下。防雷模块连接传输线的端口23的两根线与两根传输线3相连，熔丝22，气体放电管19，压敏电阻20，瞬态电压抑制器21，即(TVS)，电阻18，这些防雷器件的接地端连接在接地母线25上，加以可靠的接地，接地电阻不大于4欧。防雷模块连接发送端或接收端的端口24的两根线与发送端1或接收端2的OUT1、OUT2分别相连。
本实用新型的传输线只有一根，另一根用大地来代替，即发送端和接收端的OUT1端都与传输线相连，OUT2端都接大地。
本实用新型已经过实践验证，在10km的距离上仍能可靠工作，有很强的抗感应雷击能力，显示出良好的推广应用前景。
权利要求1.一种扩频载波的抗感应雷击型水位遥测装置，由发送端(1)，传输线(3)和接收端(2)组成，其特征在于在发送端(1)和接收端(2)的组成中，都包含有微处理器(8)和高集成度的扩频载波收发模块(9)和载波耦合模块(10)三个关键的部件，并且微处理器(8)与扩频载波收发模块(9)通过数据总线、控制总线相连接，扩频载波收发模块(9)的端口E、F与载波耦合模块(10)的端口G、H分别相连接，载波耦合模块(10)的端口OUT1和OUT2分别与两根传输线相连，在传输线的两端，与发送端(1)或接收端(2)相连处，装设有避雷器或专用防雷模块。
2.根据权利要求1所述的扩频载波的抗感应雷击型水位遥测装置，其特征在于其中的传输线(3)只有一根，另一根用大地来代替，即发送端(1)和接收端(2)的OUT1端都与传输线相连，OUT2端都接大地。
专利摘要本实用新型公开了一种扩频载波的抗感应雷击型水位遥测装置，它涉及一种水位遥测装置，该装置由发送端，传输线路和接收端组成。在发送端和接收端的组成中，都包含有微处理器和高集成度的扩频载波收发模块和载波耦合模块三个关键的部件，发送端将水位传感器的信号经放大器放大，经A/D转换器转化为数字信号。再经扩频载波收发模块调制产生扩频载波脉冲经传输线传送到接收端，当接收端的地址码符合发送端选择的地址码时，接收端接收水位信号，并用显示器显示出来。由于微电子芯片与传输线不直接相连，因此，本装置抗感应雷击的能力大大增强。还具有抗干扰、抗噪音、不易干扰他人、结构简单、可靠性高、收发准确、灵敏度高、传送距离远等显著优点。
文档编号G01F23/28GK2562175SQ02268900
公开日2003年7月23日 申请日期2002年8月18日 优先权日2002年8月18日
发明者陈树棠 申请人:陈树棠