CN101540085B - 野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统及其监控方法。防盗报警系统包括：无线防盗触发器，包括防盗器处理器、传感触发单元、防盗器无线控制单元、电量检测单元单元和防盗器射频单元；短信报警器，包括接口单元、报警器处理器、报警器无线控制单元、GSM模块、报警器射频单元、报警器电源。监控方法通过分布在线缆上的无线防盗触发器与安装在室内的短信报警器之间的无线交互，形成无线链路，实现无线链式监控报警，小偷作案时，触发了无线防盗触发器，则该模块通过无线方式向附件的短信报警器发送被盗状态，短信报警器把被盗信息发送到用户。本发明能耗低、成本低、传输距离远、安装方便，适用于野外的供电线缆或光纤线缆防盗。

Description

野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及野外供电线缆或光纤线缆防盗技术领域，具体涉及野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统及其监控方法。

背景技术

目前，供电线缆盗窃行为频繁，每年造成巨大的经济损失。供电线缆的分布广，很难通过传统的监督方式进行防盗，急需创新科技产品实现有效防盗。

针对野外供电线缆的防盗产品，大概可以分两种，一种采用GSM模块(全球移动通信模块)加传感器的方案，无线通讯部分采用GSM模块发送短信向用户报警；一种采用大功率无线电加传感器方案，无线通讯部分采用大功率无线电向用户中心发送信号报警。当防盗监测器触发时，通过上述技术，向监控主机报警。但是由于移动野外基站等供电线缆多分布在山地，监测器工作于野外、山地等露天环境、需要具有只依靠电池供电的情况下长时间工作的特性，对产品有了更多的要求，如功耗小、隐蔽性高。由于GSM模块、大功率无线电方案功耗大、体积大，难以满足上述要求。特别是针对埋地布线式的供电线缆，更是不适用。

由于GSM模块和大功率无线电成本较高，不适合密集安装，同样对影响对整条线路的监控效果。可能出现监控盲区和定位不精确等情况。假设每隔200米安装一个，那么200米中间这段可能监控不到，而且定位距离无法精确到200米以内。

另外在野外，特别是山区，由于地型的限制，GSM模块和大功率无线电传输效果和距离可能会受影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统及其监控方法，具体技术方案如下：

野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，包括短信报警器和若干个无线防盗触发器；无线防盗触发器包括传感触发单元、防盗器处理器、防盗器无线控制单元、防盗器射频单元、电量检测单元单元和防盗器电源；传感触发单元与电量检测单元单元通过防盗器处理器的外部中断接口与防盗器处理器连接，传感触发单元用于监测线缆是否被盗，电量检测单元用于检测防盗器电源电量是否足够；防盗器处理器用于控制无线防盗触发器的各组成部分；防盗器无线控制单元通过信号线与防盗器处理器连接，防盗器无线控制单元负责传输数据的封装、校验、调制和解调；防盗器射频单元由射频电路及天线组成，该单元通过信号线与防盗器无线控制单元连接，实现与短信报警器和其他无线防盗触发器之间的无线通讯；短信报警器包括接口单元、报警器处理器、报警器无线控制单元、GSM模块、报警器射频单元、报警器电源，报警器处理器通过接口单元与计算机连接，报警器处理器用于处理报警信息并对短信报警器各组成部分进行控制；报警器无线控制单元通过信号线与报警器处理器连接，报警器无线控制单元负责传输数据的封装、校验、调制和解调；GSM模块通过串口与报警器处理器连接，GSM模块用于发送报警短信；报警器射频单元由射频电路及天线组成，通过信号线与报警器无线控制单元连接，实现与各无线防盗触发器之间的无线通讯。

上述的防盗报警系统中，传感触发单元包括用于检测线缆移位的传感器。

上述的防盗报警系统中，防盗器电源采用锂亚硫酰氯电池；电量检测单元采用低压比较器电路，比较防盗器电源电压与防盗电源电压经降压稳压后的电压，当防盗器电源电压低于警戒值时，则通过外部中断向防盗器处理器报警。

上述的防盗报警系统中，防盗器无线控制单元和报警器无线控制单元各自都包括无线控制芯片和无线控制芯片外围电路。

上述的防盗报警系统中，防盗器处理器和报警器处理器各自都包括MCU处理器、MCU下载接口和晶振。

上述野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统的监控方法，通过分布在线缆上的无线防盗触发器与安装在室内的短信报警器之间的无线交互，形成无线链路，实现无线链式监控报警，具体包括如下步骤：

(1)无线防盗触发器通过传感触发单元检测到线缆正在被盗时，传感触发单元通过外部中断方式告知防盗器处理器，接着防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送被盗报警信息；当防盗器电源电量低于警戒值时，通过外部中断告知防盗器处理器，防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送电量不足报警信息；每个无线防盗触发器和短信报警器都有一个独立的模块地址，所述报警信息中包括有短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数；

(2)该无线防盗触发器相邻的无线防盗触发器接收到所述报警信息，则经过随机延时后，向外转发该报警信息，任一无线防盗触发器如果接收到的报警信息是已经接收过的相同报警信息或是自身发出的报警信息，则不进行转发，所述相同报警信息是指短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数相同；

(3)短信报警器通过报警器无线控制单元和报警器射频单元接收到报警信息后，报警器处理器通过GSM模块向已设定的手机发送报警短信，同时通过报警器无线控制单元和报警器射频单元向外发送确定收到信息；

(4)无线防盗触发器接收到所述确定收到信息，则经过随机延时后，转发该确定收到信息，任一无线防盗触发器如果接收到的确定收到信息是已经接收过，则不进行转发；最初发送报警信息的无线防盗触发器接收到确定收到信息后，停止发送报警信息，否则每隔1秒重新发送一次报警信息，报警信息中的发送次数加1。

上述的监控方法中，步骤(4)中最初发送报警信息的无线防盗触发器接收到确定收到信息后，停止发送报警信息，否则每隔1秒重新发送一次报警信息，报警信息中的发送次数加1，直到发送满50次报警信息为止。

上述的监控方法中，通过模块地址来表示各无线防盗触发器的位置，模块地址由两部分组成，一部分是线缆地址，每条线缆有不同的线缆地址，另一部分是防盗器地址，相同线缆上的不同无线防盗触发器有不同的防盗器地址；无线防盗触发器通过模块地址来确认自身是否是确定收到信息的发送目的地，短信报警器通过模块地址来确认自身是否是报警信息的发送目的地。

上述的监控方法中，所述的报警短信由短信报警器发送给监控人员，短信内容包括报警类型、报警时间和被触发的无线防盗触发器地址；报警类型包括被盗报警与电量不足报警。

上述的监控方法中，所述的短信报警器每隔24小时会自动向已设定的手机发送工作正常短信，用于监控人员了解短信报警器是否工作正常。

本发明所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，防盗报警器应用的防盗设备包括供电线缆或光纤线缆，但本发明可应用于其它线状或管状的设备。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)安全可靠：传输确认、出错重传，确保在可传输距离范围内无线传输的数据安全性；同时采用多传感器和机械触发报警方式对供电线缆进行被盗检测，更有效的识别供电线缆是否被盗。

(2)降低能耗、速度快、体积小、成本低：对于供电线缆端的无线防盗触发器，采用低功耗无线传输芯片，传输速率为250kbit/s，功耗20ma/h，能够实现低功耗、体积小、成本低、数据传输速度快特点，使得报警器跟适用于野外供电线缆或光纤线缆防盗。

(3)安装和使用方便：野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警器针对供电线缆或光纤线缆的管状的特点，采用链式数据传输方法，使得防盗报警器中的无线防盗触发器每隔一段距离沿线布点；同时野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警器有电量检测单元功能，当电量到达警戒线时，则短信通知用户更换，方便应用。

总体来说，本发明充分发挥了无线传输和检测技术，具有能耗低、体积小、成本低、传输距离远、有效防盗、安装方便等特点，解决了以住使用时间段、隐蔽性差、成本高、监控范围小等问题。其链式报警的方式使监控区可以拓展得很广，定位可以更加精确，假如50米安装一个防盗器，那么定位距离可以精确到50米以内，有效实现野外供电线缆或光纤线缆等管状物的防盗检测和报警，非常适用于野外的供电线缆或光纤线缆防盗。

附图说明

图1是具体实施方式中防盗报警系统的总框架图。

图2是具体实施方式中的无线防盗触发器结构示意图。

图3是具体实施方式中的无线防盗触发器工作流程图。

图4是具体实施方式中的短信报警器结构示意图。

图5是具体实施方式中的短信报警器工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

1、硬件方案

野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，包括两个功能模块：无线防盗触发器和短信报警器；无线防盗触发器包括传感触发单元、防盗器处理器、防盗器无线控制单元、防盗器射频单元、电量检测单元、防盗器电源；传感触发单元与电量检测单元通过防盗器处理器的外部中断接口(INT0/INT1)与防盗器处理器连接；防盗器处理器通过串行控制线(SO/SI/SCLK)、I/O(CD/DR/GDO0)与防盗器无线控制单元连接；防盗器无线控制单元通过RF I/O(RF_P/RF_N)与防盗器射频单元连接。短信报警器包括接口单元、报警器处理器、报警器无线控制单元、GSM模块、报警器射频单元、报警器电源。接口单元通过I/O与报警器处理器连接；报警器处理器通过串行控制线(SO/SI/SCLK)、I/O(CD/DR/GDO0)与报警器无线控制单元连接；报警器无线控制单元通过RF I/O(RF_P/RF_N)与报警器射频单元连接；报警器处理器通过RXD/TXD串行线与GSM模块连接。

所述的防盗报警系统，其特征在于，防盗器处理器和报警器处理器各自都包括MCU处理器和MCU下载接口，MCU晶振。

所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，短信报警器与无线防盗触发器通过各自的无线控制单元和射频单元实现无线通讯。

所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，传感触发单元包括用于检测线缆移位的传感器，传感器检测到线缆移位时触发。

所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，电量检测单元采用低压比较器电路，比较防盗器电源电压与防盗电源电压经降压稳压后的电压，当防盗器电源电压低于警戒值时，则通过外部中断向防盗器处理器报警。

所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，防盗器无线控制单元和报警器无线控制单元都包括CC1100无线控制芯片及其外围电路；防盗器射频单元和报警器射频单元都包括射频电路及433MHz杆形天线。

所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，防盗器电源选用大容量锂亚硫酰氯电池。使用电池作为电源符合野外环境的要求。

2、工作方案

本发明所述的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，采用如下安装及工作方式：无线防盗触发器隔一段距离安装在供电线缆或光纤线缆附近，通过传感器触发监控方式对供电线缆或光纤线缆状态进行监控，同时无线防盗触发模能自动对非自身的无线报警命令进行中继，形成链式监控报警；短信报警器安装于室内。当传感触发单元被触发后，无线防盗触发器发送报警信号，信号经中继到达短信报警器，短信报警器通过短信方式向用户报警。通过无线防盗触发器和短信报警器，形成供电线缆或光纤线缆监控网络。

野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统的监控方法，通过分布在线缆上的无线防盗触发器与安装在室内的短信报警器之间的无线交互，形成无线链路，实现无线链式监控报警，包括如下步骤：

(1)无线防盗触发器通过传感触发单元检测到线缆正在被盗时，传感触发单元通过外部中断方式告知防盗器处理器，接着防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送被盗报警信息；当防盗器电源电量低于警戒值时，通过外部中断告知防盗器处理器，防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送电量不足报警信息；每个无线防盗触发器和短信报警器都有一个独立的模块地址，所述报警信息中包括有短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数；

(2)该无线防盗触发器相邻的无线防盗触发器接收到所述报警信息，则经过随机延时后，向外转发该报警信息，任一无线防盗触发器如果接收到的报警信息是已经接收过的相同报警信息或是自身发出的报警信息，则不进行转发，所述相同报警信息是指短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数相同；

(3)短信报警器通过报警器无线控制单元和报警器射频单元接收到报警信息后，报警器处理器通过GSM模块向已设定的手机发送报警短信，同时通过报警器无线控制单元和报警器射频单元向外发送确定收到信息；

(4)无线防盗触发器接收到所述确定收到信息，则经过随机延时后，转发该确定收到信息，任一无线防盗触发器如果接收到的确定收到信息是已经接收过，则不进行转发；最初发送报警信息的无线防盗触发器接收到确定收到信息后，停止发送报警信息，否则每隔1秒重新发送一次报警信息，报警信息中的发送次数加1。

通过模块地址来表示各无线防盗触发器的位置，模块地址由两部分组成，一部分是线缆地址，每条线缆有不同的线缆地址，另一部分是防盗器地址，相同线缆上的不同无线防盗触发器有不同的防盗器地址；无线防盗触发器和短信报警器通过模块地址来确认自身是否是报警信息或确定收到信息的目的地。

报警短信由短信报警器发送给监控人员，短信内容包括报警类型、报警时间、发送报警的无线防盗触发器地址；报警类型包括被盗报警与电量不足报警两种。

短信报警器每隔24个小时会向已设定手机发送工作正常的短信，方便监控人员了解短信报警器是否正常工作。

本实施方式的野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统，采用重传和确定机制，保证报警命令的可靠性。

实施例：

如图1，野外供电线缆或光纤线缆防盗的防盗报警器包括两个模块：无线防盗触发器和短信报警器块。其中：

(1)监控人员手机11：报警信息的发送对象，手机号码设置在短信报警器中，可设置多个。

(2)短信报警器12：安装于室内，比如基站或者变电房，接收处理防盗器的报警信息，向用户发送报警短信。

(3)无线防盗触发器13：隔一定距离安装于监测的线缆上。使用传感与触发单元与线缆连接，监测线缆是否被盗。

(4)线缆14：被保护的对象，可以是供电线缆、光纤线缆、通信线路。

(5)无线链路15：防盗器与报警器的连接方式，使用无线射频信号传递信息。

(6)移动网络16：短信报警器通过GSM模块及移动网络，向用户手机发送短信息。

对于无线防盗报警器，如图2所示，为无线防盗触发器结构图。主要包括以下单元：

(1)传感触发单元21：负责监测野外供电线缆和光纤线缆。

传感触发单元包括用于检测线缆移位的传感器。传感器可以选用霍尔传感器和位移传感器；触发部分可以利用微导线，利用其通断进行触发。传感触发单元通过外部中断告知防盗处理器。

(2)电量检测单元22：负责对电池电量的检测和到达警戒线触发报警。

电量检测单元主要采用了电压比较方式，利用二极管、电阻和运放，使得当电池电压下降时，不同端的下降速度不同，而实现了到达警戒线时候，运放输出翻转。使得处理器可以识别到电压的过低而报警。电量检测单元通过中断形式通知处理器。

(3)防盗器处理器23：负责数据的处理和防盗器各组成单元的控制。

MCU可以选用51系列单片机，RAM不小于256byte，ROM不小于8K。

(4)防盗器电源24：负责总模块供电。选用大容量锂亚电池。图中VDD为向各单元供电的电源线。

(5)防盗器无线控制单元25：负责数据的封装，校验，和调制和解调。通过串行线和I/O与处理器连接，串行线包括：同步时钟线SCLK，数据输入SO，数据输出SI，I/O线包括：无线芯片使能信号CD，通讯状态线RD，通讯状态线GIO0。

防盗器射频单元26：负责实现与各无线防盗触发器或短信报警器之间的无线通讯。此单元与防盗器无线控制单元25间采用RF_P/RF_N信号线连接。

如图3，为无线防盗触发器流程图。流程图30步骤如下：

(1)供电后，初始化MCU 31和初始化无线IC 32。初始化包括MCU的工作时钟和工作状态、无线IC的频率，传输速率和功率等。初始化接收后，把无线IC设置成接收方式。

(2)进入查询无线数据状态33，如果有无线数据，则检测目标地址是不是自己发送的数据34、35，是则返回查询无线数据状态，否则比较数据包中的发送次数判断是否第二次接收36，是则返回查询无线数据状态，否则转发数据包37，后返回查询无线数据状态。

(3)如果没有无线数据，则查询防盗报警有没有被触发38，是则发送报警数据39，并等待回复，如果2s内都没有收到回复310，并检测是否重发了50次311，如果是则返回查询无线数据状态，否则把数据包中的发送次数加1312，然后重发报警数据39。如果没有触发防盗报警，则返回查询无线数据状态。

(4)如果有中断触发，则跳转到中断处理程序313，发送20次电池电量报警信号314。

如图4，为本短信报警器的结构图。主要包括以下单元：

(1)报警器电源41：负责总模块供电。

(2)接口单元42：主要接口包括串口和一般数字I/O口，报警器处理器通过接口单元与计算机连接，通过计算机设置短信报警器中的报警手机号码。

(3)报警器处理器43：负责数据的处理和报警器各组成单元的控制。选用高速AVR单片机。

(4)GSM单元44：负责短信的发送。把报警信息通过短信的方式发送到用户端手机或者系统。GSM单元与报警器处理器间使用串行RXD/TXD连接。

(5)报警器无线控制单元45：负责数据的封装，校验，调制和解调。

(6)报警器射频单元46：包括射频电路和天线，实现与各无线防盗触发器之间的无线通讯。此单元与报警器无线控制单元45间采用RF_P/RF_N信号线连接。

如图5，为中短信报警器流程图。流程图50步骤如下：

(1)上电后，初始化MCU51，并初始化GSM和无线IC芯片52。

(2)查看是否要进入手机号的设置53，如果是，进入设置。设置分三步，设置报警手机数54、设置手机号55、保存手机号56。设置只要通过串口方式设置。

(3)如果不进入设置，就进入主循环。先查看是否有触发中断57，如果有，获取报警点的地址和状态信息58，写入短信，发送短信到设置的手机中59，如检测是否发送成功510，如果否，则重新发送短信59，如果发送成功，则检测是否是24小时511，如果是，则发送“OK”短信到用户手机512，以报告主机运行正常。

(4)如果没有触发中断，就检查是否过了24小时，每24小时会发一次OK给用户512，以报告主机运行正常。

(5)中断处理程序513：但收到无线IC收到其他无线芯片的数据时，则触发中断514，计数器count置′1’，并通过无线IC发送数据包确认回复信号515。

Claims (5)

1.一种野外供电线缆或光纤线缆的防盗报警系统的监控方法，通过分布在线缆上的无线防盗触发器与安装在室内的短信报警器之间的无线交互，形成无线链路，实现无线链式监控报警，其特征在于包括如下步骤：

(1)无线防盗触发器通过传感触发单元检测到线缆正在被盗时，传感触发单元通过外部中断方式告知防盗器处理器，接着防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送被盗报警信息；当防盗器电源电量低于警戒值时，通过外部中断告知防盗器处理器，防盗器处理器通过防盗器无线控制单元和防盗器射频单元向外发送电量不足报警信息；每个无线防盗触发器和短信报警器都有一个独立的模块地址，所述报警信息中包括有短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数；

(2)该无线防盗触发器相邻的无线防盗触发器接收到所述报警信息，则经过随机延时后，向外转发该报警信息，任一无线防盗触发器如果接收到的报警信息是已经接收过的相同报警信息或是自身发出的报警信息，则不进行转发，所述相同报警信息是指短信报警器的地址、该无线防盗触发器的地址和该报警信息的发送次数相同；

(3)短信报警器通过报警器无线控制单元和报警器射频单元接收到报警信息后，报警器处理器通过GSM模块向已设定的手机发送报警短信，同时通过报警器无线控制单元和报警器射频单元向外发送确定收到信息；

(4)无线防盗触发器接收到所述确定收到信息，则经过随机延时后，转发该确定收到信息，任一无线防盗触发器如果接收到的确定收到信息是已经接收过，则不进行转发；最初发送报警信息的无线防盗触发器接收到确定收到信息后，停止发送报警信息，否则每隔1秒重新发送一次报警信息，报警信息中的发送次数加1。

2.如权利要求1所述的监控方法，其特征在于步骤(4)中最初发送报警信息的无线防盗触发器接收到确定收到信息后，停止发送报警信息，否则每隔1秒重新发送一次报警信息，报警信息中的发送次数加1，直到发送满50次报警信息为止。

3.如权利要求1所述的监控方法，其特征在于，通过模块地址来表示各无线防盗触发器的位置，模块地址由两部分组成，一部分是线缆地址，每条线缆有不同的线缆地址，另一部分是防盗器地址，相同线缆上的不同无线防盗触发器有不同的防盗器地址；无线防盗触发器通过模块地址来确认自身是否是确定收到信息的发送目的地，短信报警器通过模块地址来确认自身是否是报警信息的发送目的地。

4.如权利要求1～3任一项所述的监控方法，其特征在于，步骤(3)所述的报警短信由短信报警器发送给监控人员，短信内容包括报警类型、报警时间和被触发的无线防盗触发器地址；报警类型包括被盗报警与电量不足报警。

5.如权利要求4所述的监控方法，其特征在于，所述的短信报警器每隔24小时会自动向已设定的手机发送工作正常短信，用于监控人员了解短信报警器是否工作正常。

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