CN107367665A - 一种基于NB‑IoT技术的供电电缆断线监测报警装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于供电电缆断线监测报警的装置。该装置基于NB‑IoT通信技术，可以实现电缆有电、无电情况下的断线监测及报警，也适用于电缆存在多个分支的情况。本装置基于NB‑IoT无线通信技术，在配电箱内安装含有“电压检测及弱电供电终端”，在线路末端安装含有NB‑IoT通信模块的“电缆监测报警终端”。电缆监测报警终端定期检测线路末端的电压，如果连续多次的电压值等于0（电缆无电时，由“电压检测及弱电供电终端”向电缆施加交流小电压，该电压既安全又不会使负载工作），则认为电缆断线，通过NB‑IoT模块向监控中心发出电缆断线报警信息。

Description

一种基于NB-IoT技术的供电电缆断线监测报警装置
技术领域
本发明是一种用于供电电缆断线监测报警的装置，该装置基于NB-IoT通信技术，可以实现电缆有电、无电情况下的断线监测及报警，也适用于电缆存在多个分支的情况。
背景技术
由于电缆芯一般是铜的，所以经常发生被盗现象，特别是偏僻的城市周边地区，电缆更容易被盗。监测电缆被盗的措施是检测电缆是否被剪断（即断线）。
城市建设中的野蛮施工，也时常会导致电缆被挖断。
电缆有时是有电的，有时是无电的（例如路灯电缆，白天无电、夜晚有电），所以电缆监测报警装置应该适应有电、无电两种情况。电缆也经常出现分支，报警装置也要能解决多分支的问题。
目前常用的电缆断线监测方法有：电力载波通讯、电流检测技术、电容探测法。
1、电力载波通讯法是在配电箱和电缆末端分别安装电力载波通信模块，配电箱中的模块定期与电缆末端的模块通信，能够通信成功则认为线路正常，如果连续几次都不能通信则认为电缆断线，如果再次能够通信，则认为线路恢复。
2、电流检测技术是检测电缆回路中的电流值来判断电缆及负载的完整性。当工作电流小于正常值较多时认为电缆断线。
3、电容探测法的原理是将电缆中一对空置电线末端短路，另一端连接报警器的多谐振荡上，当电缆正常工作时，报警器的振荡器不产生振动现象；当电缆断线时，空置电缆变成一个简易电容，振荡器会输出信号，引起报警。
常用的电缆断线监测方法存在如下缺陷:
1、电力载波通讯法由于电力载波通讯容易受到电缆中电容和谐波的影响，导致通讯距离近，并且通信不稳定，经常线路正常时也不能通信成功，导致经常出现误报的现象，误报多了就引发了“狼来了”现象，等真正断线了反而没有人员去处理了；
2、电流检测法不能用于电流变化的电缆，也不能用于电缆无电时的监测。但是很多电缆工作时电流不是恒定的，并且电缆无电的情况也是日常发生的现象（例如路灯供电电缆，白天无电、夜晚有电，调光时电流也会突变）；
3、电容探测法需要电缆中有一对空置的电线，常规的供电电缆是没有多余的一对闲置的电线的，不需要在电缆铺设前定制这种特殊的电缆，给工程增加了难度和费用。另外这种方法不能使用在一条电缆存在多个分支的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于供电电缆断线监测报警的装置。该装置基于NB-IoT通信技术，可以实现电缆有电、无电情况下的断线监测及报警，也适用于电缆存在多个分支的情况。
该装置解决了目前电缆断线监测报警装置不稳定的问题，电缆有电、无电均可以使用，也解决了电缆存在多分支不能使用的问题。
本装置基于NB-IoT无线通信技术，在配电箱内安装含有“电压检测及弱电供电终端”，在线路末端安装含有NB-IoT通信模块的“电缆监测报警终端”（如图1所示）。电缆监测报警终端定期检测线路末端的电压，如果连续多次的电压值等于0（电缆无电时，由“电压检测及弱电供电终端”向电缆施加交流小电压，该电压既安全又不会使负载工作），则认为电缆断线，通过NB-IoT模块向监控中心发出电缆断线报警信息。由于电缆监测报警终端安装在线路末端，因此一条电缆存在多个分支的时候也同样可以使用，只要在每个分支的末端都安装报警终端即可。
NB-IoT全称是基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things），是物联网领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。它具有覆盖广、连接多、成本低、功耗低、架构优等特点。
由于NB-IoT具有覆盖广的特点，可以覆盖整个城市及其郊区，特别适合电缆断线监测这种安装分散、地点偏僻的应用。
由于NB-IoT具有功耗低的特点，电缆监测报警终端可以使用电池供电（使用AA电池便可以工作十年，无需充电）。当线路无电时，终端自动切换到电池供电，可以继续保持与监控中心通信，将末端电压值上报到监控中心。
电缆监测报警终端含有NB-IoT通信模块、电压测量模块、MCU、电池。如图2所示，MCU通过电压测量模块采集线路末端电压，通过NB-IoT通信模块与监控中心通信，电缆无电时由电池供电。
为尽量降低功耗，电缆监测报警终端采用定期唤醒的低功耗方式工作。当终端的定时器计时到时，通过中断唤醒MCU，MCU采集电压值、将电压值上报、再次进入睡眠模式。
当电缆监测报警终端检测到末端电压为0时，会延时连续多次重新采样，进行反复确认。多次确认后电压均为0，则可判断为电缆断线，会上报电缆断线报警，报警内容包含地理位置、报警类型及电缆方向。如果末端电压不为0，则认为电缆未发生断线事件，会按照设定的时间间隔再次进行检测；如果已经发生了断线事件，则上报断线恢复报告。
采用这种电参数连续、多次为0的断线判断依据可以充分保证系统的稳定性，消除了电压切换和意外干扰事件的影响。
电压检测及弱电供电终端含有电压检测及切换控制模块、停电供电变压器及保护模块。如图3所示，终端通过电压检测及切换控制模块检测电缆是否供电，检测到电缆无电时，向电缆施加交流小电压。停电供电变压器及保护模块作为电缆无电时向电缆提供小电压使用，它自身含有限流及过压保护电路，防止电压切换时损坏。
本装置实现了供电电缆断线监测报警的功能。可以实现电缆有电、无电情况下的断线监测及报警。当电缆存在多个末端分支时也仍然可以使用。
NB-IoT技术具有覆盖广、低功耗的特点。特别适合电缆断线监测这种安装分散、地点偏僻的应用。终端可以使用电池供电，解决电缆有时无电的问题，简化了设计方案，提高了产品稳定性和使用寿命。
电缆无电时，由配电箱向电缆末端施加交流小电压，该电压既安全又不会使负载工作，末端的监测终端根据电缆有无电压判断电缆是否断路，简化了判断依据，增加了系统的稳定性。
监测终端采用低功耗的工作方式，保证了电池工作的时间，缩小了电池容量。
采用电参数连续、多次为0的断线判断依据可以充分保证系统的稳定性，消除了电压切换和意外干扰事件的影响。
附图说明
图1是电缆断线监测报警装置系统图；
图2是电缆监测报警终端框图；
图3是电压检测及弱电供电终端框图。
具体实施方式
如图1，本装置基于NB-IoT无线通信技术，在配电箱内安装含有“电压检测及弱电供电终端”，在线路末端安装含有NB-IoT通信模块的“电缆监测报警终端”。电缆监测报警终端定期检测线路末端的电压，如果连续多次的电压值等于0（电缆无电时，由“电压检测及弱电供电终端”向电缆施加交流小电压，该电压既安全又不会使负载工作），则认为电缆断线，通过NB-IoT模块向监控中心发出电缆断线报警信息。
电缆监测报警终端含有NB-IoT通信模块、电压测量模块、MCU、电池。MCU通过电压测量模块采集线路末端电压，通过NB-IoT通信模块与监控中心通信，电缆无电时由电池供电。
电压检测及弱电供电终端含有电压检测及切换控制模块、停电供电变压器及保护模块。终端通过电压检测及切换控制模块检测电缆是否供电，检测到电缆无电时，向电缆施加交流小电压。

Claims (1)

1.一种用于供电电缆断线监测报警的装置，该装置基于NB-IoT通信技术，可以实现电缆有电、无电情况下的断线监测及报警，也适用于电缆存在多个分支的情况；
1.1本装置基于NB-IoT无线通信技术，在配电箱内安装含有“电压检测及弱电供电终端”，在线路末端安装含有NB-IoT通信模块的“电缆监测报警终端”；
1.2电缆监测报警终端定期检测线路末端的电压，如果连续多次的电压值等于0（电缆无电时，由“电压检测及弱电供电终端”向电缆施加交流小电压，该电压既安全又不会使负载工作），则认为电缆断线，通过NB-IoT模块向监控中心发出电缆断线报警信息；
1.3电缆监测报警终端含有NB-IoT通信模块、电压测量模块、MCU、电池，MCU通过电压测量模块采集线路末端电压，通过NB-IoT通信模块与监控中心通信，电缆无电时由电池供电；
1.4电压检测及弱电供电终端含有电压检测及切换控制模块、停电供电变压器及保护模块，终端通过电压检测及切换控制模块检测电缆是否供电，检测到电缆无电时，向电缆施加交流小电压。
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