CN108564752A - 基于NB-IoT的电缆防盗系统及其报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于NB‑IoT的电缆防盗系统，包括直流电单元，用于在电缆无交流电时提供直流电，包括依次连接交流电检测器、驱动器和直流电发生器，所述直流电发生器的直流电输出端与电缆连接；防盗检测单元，包括依次连接数据采集模块、单片机和NB‑IoT无线通信模块，数据采集模块采集电缆中的交流电或直流电并根据输出信号至单片机，单片机根据接收的信号判断电缆是否被盗，并把判断结果通过NB‑IoT无线通信模块发送给云平台报警单元；云平台报警单元，用于接收防盗检测单元的判断结果，若电缆被盗则启动报警。本发明通过设置直流电模块在电缆不通电的时也可实现防盗检测，减少了电缆被盗的概率；还通过NB‑IoT模块代替传统的GPRS通信模块，其覆盖广、功耗低且通信稳定。

Description

基于NB-IoT的电缆防盗系统及其报警方法

技术领域

本发明涉及一种基于NB-IoT的电缆防盗系统及其报警方法，属于电缆防盗技术领域。

背景技术

电力设施，尤其是电缆的安全是电网企业安全运行的基础。

电缆按其用途可分为电力电缆、通信电缆和控制电缆等。与架空线相比，电缆的优点是线间绝缘距离小，占地空间小，地下敷设而不占地面以上空间，不受周围环境污染影响，送电可靠性高，对人身安全和周围环境干扰小。因此，非常适合人口密集和电网稠密区及交通拥挤繁忙的地方使用；电缆也常被用在需要避免架空线对通信干扰的地方以及需要考虑美观或避免暴露目标的场合。

电缆主要由四部分组成，即导电线心、绝缘层、密封护套和保护覆盖层，其中导电线心，绝大部分采用的是铜芯线，其市场价值猛涨，因此就吸引许多不法分子铤而走险，疯狂盗窃电缆，因电缆被偷而造成供电中断，这不但影响人们生活，给社会也造成了很大的经济损失，还给不法分子作案提供了有利环境，给社会带来一系列的治安问题，并且会威胁到行人以及盗窃者自身的生命安全。

目前，市场上应用于电缆防盗的技术主要包括三种：1、电力载波技术，电缆两端安装有防盗装置，前端向后端发送信息并接收反馈信号，以实现防盗检测，这种检测会因电缆上的负载不明确产生误报的情况发生；2、电流采集技术，通过在电缆上连接电流采集模块，通过采集的电流判断是否发生电缆被盗行为，这种检测会因电缆的上负载(灯具)长时间使用发生电流变化，从而产生误报；3、GPRS技术，在电缆末端连接防盗设备，并在防盗设备内设置GPRS通信模块，实时检测电缆中的电流从而实现电缆防盗检测；但是存在设备功率较大，导致电池容量大，使用寿命短、待机时间短；同时安装在灯杆内部时，容易产生通信不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信稳定且不受负载影响的基于NB-IoT的电缆防盗系统及其报警方法。

本发明的目提供了一种基于NB-IoT的电缆防盗系统，包括直流电单元、防盗检测单元和云平台报警单元，

所述直流电单元用于在电缆无交流电时提供直流电，它包括依次连接交流电检测器、驱动器和直流电发生器，所述直流电发生器的直流电输出端与电缆连接；

所述防盗检测单元安装在电缆的末端，它包括依次连接数据采集模块、单片机和NB-IoT无线通信模块，数据采集模块采集电缆中的交流电或直流电并根据输出信号至单片机，单片机根据接收的信号判断电缆是否被盗，并把判断结果通过NB-IoT无线通信模块发送给云平台报警单元；

所述云平台报警单元用于接收防盗检测单元的判断结果，若电缆被盗则启动报警。

进一步地，所述防盗检测单元还包括与单片机连接的有电过零模块、直流电检测模块和计时器。

进一步地，所述防盗检测单元内设有用于供电的电源模块，所述电源模块包括锂电池、充电模块和电源管理模块，充电模块与交流电连接，将交流电转化直流电并给锂电池充电，锂电池与电源管理模块连接，将锂电池输出的电压转换为防盗检测单元的工作电压。

进一步地，所述数据采集模块采用非隔离开关电源MP150芯片。

进一步地，所述启动报警是指将报警信息发送到云平台预存的电话里或者与云平台连接的监控室内的报警装置。

本发明还提供一种基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，包括如下步骤：获取电缆的电压信号和时间信息，根据电压信号和时间信息输出电缆状态信息；再根据电缆信息输出报警装置状态信息。

进一步地，所述电压信号是通过数据采集模块采集获取的，电压信号包括5V电压和0电压。

进一步地，所述电缆信息包括电缆正常状态信息和电缆被盗状态信息，电压信号为5V时输出电缆正常状态信息；电压信号为0V且时间信息大于5s时输出电缆被盗状态信息。

进一步地，所述报警装置状态信息包括报警状态信息和非报警状态信息，报警状态信息是在电缆被盗信息时输出。

进一步地，所述报警装置包括安装在监控室的报警装置和管理员手机。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过设置直流电模块在电缆不通电的时也可实现防盗检测，减少了电缆被盗的概率；

(2)通过设置NB-IoT模块代替传统的GPRS通信模块，其覆盖广、功耗低且通信稳定；

(3)通过设置非隔离开关电源MP150芯片，即可采集直流电又可实现交流电；单片机通过非隔离开关电源MP150芯片输出的信号可判定电缆是否被盗；

(4)通过设置锂电池供电，可在无交流电或者直流电使防盗检测工作正常；

(5)通过设置云平台报警单元，不占用单独空间，可实时报警，及时通知管理人员，做到及时停止违法行为；

(6)结构简单、功耗低、防盗检测报警及时。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明数据采集模块的电路示意图。

图3为本发明有电过零模块的电路示意图。

图4为本发明直流电检测模块的电路示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供的基于NB-IoT的电缆防盗系统包括直流电单元、防盗检测单元和云平台报警单元；所述直流电单元安装在是电缆始端，优选安装在配电箱内，在电缆无交流电时启动直流电单元给电缆输送直流电；所述防盗检测单元安装在电缆的末端，通过在末端设置检测电缆是否有交流电或者直流电判断电缆是否被盗，若电缆被盗，发送电缆被盗信息给云平台报警单元，云平台报警单元启动报警装置报警。

所述直流电单元用于在电缆无交流电时提供直流电，它包括依次连接交流电检测器、驱动器和直流电发生器，所述直流电发生器的直流电输出端与电缆连接；所述交流电检测模块用于检测电缆中是否有交流电，可用现有技术的线性霍尔传感器可以实现对交流电的检测，或者其他的可检测交流电的传感器均可，通过检测电缆中是否有交流电来驱动直流电发生器输出直流电，当检测电缆中无交流电信号，交流电检测模块发送信号至驱动器，驱动器驱动直流电工作，输出12V直流电，直流电发生器的输出端与电缆连接，即可实现在无交流电时给电缆输入直流电。

所述防盗检测单元安装在电缆的末端，包括数据采集模块、单片机、NB-IoT模块、锂电池、有电过零模块和直流电检测模块，所述数据采集模块、NB-IoT模块、锂电池、有电过零模块和直流电检测模块均与单片机连接，所述数据采集模块用于采集电缆中是否交流电或直流电，具体采用非隔离开关电源MP150芯片及与其外围电路实现对电缆中的交流电或直流电的检测，具体电路结构如图2所示，所述数据采集模块的两个输入端分别与电缆的火线和零线连接，若电缆传输的是交流电时，数据采集模块的输入端采集的是交流电电压信号，其值大约314V，经过数据采集模块处理后输出5V的电压信号；若电缆传输的是直流电时，数据采集模块的采集的是12V直流电，314V处的经过整流后约11VDC电压，5V输出；当线路被盗时，314V无电压输入，同时也无输出5V电压输出，单片机为采集到的没有5V电压输入，再通过NB-IoT模块发送报警信号至云平台，云平台再将报警信号发送到预存的电话或者连接的总控制室，以实现通知报警的目的。所述NB-IoT模块采用BC-95芯片实现无线通信，其具有覆盖广、功耗低等优点，可有效解决传统GPRS通信模块信号强度不够的问题。

所述单片机还连接有有电过零模块和直流电检测模块，所述有电过零模块采用LTV217光耦芯片，所述LTV217光耦芯片的引脚1和引脚2分别与电缆的火线和零线连接，引脚3输出方波信号至单片机，引脚4接电源，具体电路结构如图3所示，有电过零模块实时检测电缆中的交流电信号。所述直流电检测模块采用LTV217光耦芯片，所述LTV217光耦芯片的引脚1与电缆连接，引脚3输出脉冲信号至单片机，引脚2接地，引脚4接电源，具体电路结构如图4所示，直流电检测模块实时检测电缆中的直流电信号。当输入端L、N有交流电时，有电过零模块的ACD输出端输出持续高电平信号；当输入端L、N有直流电时，直流电检测模块的DCD输出端输出持续高电平信号；单片机检测到高电平信号时进入全速模式，即实施采集信号判断电缆是否被盗。同时，直流电检测模块是用于将输入电压和输出电压完全隔开，保证装置的稳定性。

所述单片机用双频工作模式，在电缆通交流电时采用高速8M处理器完成数据通信处理，即为全速工作模式，该模式下锂电池连接有充电模块，充电模块连接交流电可为锂电池和防盗单元供电，因此不考虑功耗问题；所述充电模块与现有技术中的适配器(例如手机充电器)电路原理相同。锂电池还有电源管理模块，用于锂电池输出的电压转换为防盗检测单元的工作电压，即电源管理模块包括降压、升压等电路。在电缆通直流电是采用32.768KHz工作频率完成状态检测，做到低功耗，使锂电池可长时间供电。双频工作模式为通过直流检测模块和有电过零模块检测电缆线的电压实现切换。

所述单片机还连接计时器，所述计时器用于计量数据采集模块采集0V电压信号的时间，当时间大于5S时，可确定为电缆被盗。

所述云平台报警单元用于接收防盗检测单元的判断结果，若电缆被盗则启动报警，所述启动报警是指将报警信息发送到云平台预存的电话里或者与云平台连接的控制室内的报警装置，报警装置包括声光报警器。

实施例2

本实施例提供一种基于NB-IoT的电缆防盗报警方法包括如下步骤：获取电缆的电压信号和时间信息，根据电压信号和时间信息输出电缆状态信息；再根据电缆信息输出报警装置状态信息。

所述电压信号是通过数据采集模块采集获取的，电压信号包括5V电压和0V电压，即电缆有交流电或者直流电时数据采集模块均能输出5V电压信息，当电缆无交流电或者直流电时数据采集模块均能输出0V电压信息，同时记录0V电压持续时间。

所述电缆信息包括电缆正常状态信息1和电缆被盗状态信息0，电压信号为5V时输出电缆正常状态信息1；电压信号为0V且时间信息大于5s时输出电缆被盗状态信息0。

所述报警装置状态信息包括报警状态信息1和非报警状态信息0，报警状态信息0是在电缆被盗信息0时输出，将报警状态信息0发送到云平台预存的电话里或者与云平台连接的控制室内的报警装置，报警装置包括声光报警器。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于NB-IoT的电缆防盗系统，其特征在于：包括直流电单元、防盗检测单元和云平台报警单元，

所述直流电单元用于在电缆无交流电时提供直流电，它包括依次连接交流电检测器、驱动器和直流电发生器，所述直流电发生器的直流电输出端与电缆连接；

所述防盗检测单元安装在电缆的末端，它包括依次连接数据采集模块、单片机和NB-IoT无线通信模块，数据采集模块采集电缆中的交流电或直流电并根据输出信号至单片机，单片机根据接收的信号判断电缆是否被盗，并把判断结果通过NB-IoT无线通信模块发送给云平台报警单元；

所述云平台报警单元用于接收防盗检测单元的判断结果，若电缆被盗则启动报警。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的电缆防盗系统，其特征在于：所述防盗检测单元还包括与单片机连接的有电过零模块、直流电检测模块和计时器。

3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的电缆防盗系统，其特征在于：所述防盗检测单元内设有用于供电的电源模块，所述电源模块包括锂电池、充电模块和电源管理模块，充电模块与交流电连接，将交流电转化直流电并给锂电池充电，锂电池与电源管理模块连接，将锂电池输出的电压转换为防盗检测单元的工作电压。

4.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的电缆防盗系统，其特征在于：所述数据采集模块采用非隔离开关电源MP150芯片。

5.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的电缆防盗系统，其特征在于：所述启动报警是指将报警信息发送到云平台预存的电话里或者与云平台连接的监控室内的报警装置。

6.一种基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，其特征在于包括如下步骤：获取电缆的电压信号和时间信息，根据电压信号和时间信息输出电缆状态信息；再根据电缆信息输出报警装置状态信息。

7.根据权利要求6基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，其特征在于：所述电压信号是通过数据采集模块采集获取的，电压信号包括5V电压和0电压。

8.根据权利要求7基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，其特征在于：所述电缆信息包括电缆正常状态信息和电缆被盗状态信息，电压信号为5V时输出电缆正常状态信息；电压信号为0V且时间信息大于5s时输出电缆被盗状态信息。

9.根据权利要求8基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，其特征在于：所述报警装置状态信息包括报警状态信息和非报警状态信息，报警状态信息是在电缆被盗信息时输出。

10.根据权利要求9基于NB-IoT的电缆防盗报警方法，其特征在于：所述报警装置包括安装在监控室的报警装置和管理员手机。