CN201237821Y - 基于载波通信和gsm短信的电力线路防盗预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了本实用新型公开了一种基于载波通信和GSM短信的电力线路防盗预警装置，涉及一种电力线路防盗预警装置。本实用新型的结构是从单片机(11)、从载波模块(12)、三相耦合器(13)、电力线路(20)、继电器组(33)、主载波模块(32)、主单片机(31)和事故报警电路(35)依次连接；所述的事故报警电路(35)包括通讯模块(35.1)、点火模块(35.2)、稳压电源(35.3)、SIM卡(35.4)、指示电路和通讯芯片(35.5)。本实用新型在电力线路停电、缺相、被盗时均能准确作出判断和报警，积极地配合了公安机关打击盗窃“三电”设施的犯罪行为，具有广泛的应用前景。

Description

基于载波通信和GSM短信的电力线路防盗预警装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力线路防盗预警装置，尤其涉及一种基于载波通信和GSM(全球移动通信系统)短信的电力线路防盗预警装置。

背景技术

近年来电力线路被盗事故经常发生，严重影响了经济建设、城乡居民的生产、生活以及电力部门的供电可靠性和电能质量，给电力部门和国家建设造成了巨大的经济损失。

常规的电力线路被盗检测的方法主要是电压电流检测法、电容探测法和载波通信法。

(1)电压电流检测法

通过检测电力线路是否带电，来判断电力线路是否正在被盗剪的一种方法。此种方法简单可靠，适用于长期通电的电力线路。主要缺点是停电的时候容易发生误报警，对于尚未通电的线路不适用。

(2)电容探测法

利用一对空置电力线路，将终端短路，始端接于报警器的多谐振荡器上。当电力线路正常时振荡器不起振，没有信号输出；当电力线路被盗剪时空置电力线路成为一个电容，且容量大小与被剪位置有关。该种方法因需要额外一对空置电力线路因而加大了架线成本，并造成漏报的可能，即盗窃分子一般在盗剪时，会将所有电力线路全部剪断从而触发报警，但如果盗窃者没有全部剪断，而只盗窃某一根线路时就会发生误报。

(3)载波通讯法

该方法是在被测电力线路上加载检测载波信号，一旦电力线路被盗剪，信号传输中断，报警器接收不到信号就会报警。该方法具有安装简便随意，监测方法隐蔽，不受外界环境因素影响，不论电力线路是否带电均能监测等特点，因而具有其他方法无法比拟的优点。

常见的报警方式主要有：现场报警、电台通讯报警等。国外的报警通讯方式主要以无线网络通讯为主。国内的报警通讯方式主要以现场和电台通讯居多。

(1)现场声光报警

当电力线路被盗时，报警装置现场发出刺耳的报警声，提醒周围的人，有盗情出现。这种报警方式结构简单，成本低廉；缺点是报警范围有限，必要时甚至需要专人值守。

(2)无线电台自动报警

由多台无线电台分机和接警中心主电台组成。分机安装在防盗装置上，分机在盗情出现的时候向主机发送报警信息。这种报警方式不受现场条件的限制，在任何场地都可以使用，报警方式灵活，可靠性高。缺点是报警距离受无线电台功率限制，电台的电源供给要求较高，成本较高，接警中心需要有人值守。

(3)GSM短消息报警

GSM短消息通讯方式是指利用移动电信运营商的网络资源，通过GSM通信模块发送和接收有限长度的文本信息，实现对远程设备的监控的通信方式。优点是它可以大大节约网络建设投资，降低使用成本，便于组网，适用于分布广泛的监控系统。

综上所述，对于电力线路的防盗系统来说，载波通信检测方法的安全可靠性较高，成本较低；GSM短消息报警方式具有组网便捷，成本低廉等优点，可以实现很好的线路防盗的要求。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种基于载波通信和GSM短信的电力线路防盗预警装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

采用载波通讯做为监测方式，采用GSM短信报警做为报警方式。

采用载波通讯做为监测方式不仅能在电力线路正常带电运行时对电力线路进行防盗监测，而且能在电力线路停电状态，也能对电力线路进行防盗监测；即在发现电力线路被盗后通过GSM短信模块发送事故信息，及时预防和避免被盗事故的发生。

具体地说：

本实用新型包括三相电力线路(A相、B相、C相和零线)，设置从机和主机；

从机包括从单片机、从载波模块、三相耦合器和从电源；

主机包括主单片机、主载波模块、继电器组、主电源和事故报警电路；

从单片机、从载波模块、三相耦合器、电力线路、继电器组、主载波模块、主单片机和事故报警电路依次连接；

从电源和主电源分别给从机和主机供电。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型采用载波通信技术和GSM短信技术；从机通过所保护的电力线路将载波信号发送到主机；主机对从机发送过来的载波信号进行分析对比；一旦线路发送被盗情况，从机发送的载波信号不能通过电力线路传送到主机，主机未能接收到载波信号，就立即转入事故报警电路，并以发送短信息的方式向监控中心或公安机关发送报警事故。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

1、在线路带电或停电情况下均能可靠地监视电力线路，一旦发生被盗情况便可及时报警；

2、抗干扰性能强，能有效地防止电网故障和雷电等干扰，滤除线路电能参数扰动造成的影响，可靠性高；

3、智能化性能强，能准确分辩判断电力线路的各种运行状态；

4、工作稳定可靠，功耗低，报警率达99.99％，体积小，重量轻，适应于室内外环境使用。

总之，本实用新型缓解了电力线路由于分布广泛而监测困难的难题。经过长时间针对停电、缺相、被盗等多次实验，均能准确作出判断和报警，积极地配合了公安机关打击盗窃“三电”设施的犯罪行为，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是主单片机的串口扩展电路原理图；

图3是继电器组接线原理图；

图4是继电器组的控制电路原理图；

图5是事故报警电路的结构框图；

图6是事故报警电路中点火模块(IGT)电路原理图；

图7是事故报警电路中稳压电源电路原理图；

图8是事故报警电路中指示电路原理图。

其中：

10—从机；

11—从单片机；12—从载波模块；13—三相耦合器；14—从电源。

20—电力线路。

30—主机；

31—主单片机；32—主载波模块；13—三相继电器；14—主电源；

35—事故报警电路；

35.1—通讯模块；  35.2—点火模块；35.3—稳压电源；

35.4—SIM卡；     35.5—指示电路和通讯芯片。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型详细说明：

一、总体

如图1，本实用新型包括三相电力线路20，电力线路20由A相、B相、C相和零线组成；

设置有从机10和主机30；

从机10由从单片机11、从载波模块12、三相耦合器13和从电源14组成；

主机30由主单片机31、主载波模块32、继电器组33、主电源34和事故报警电路35组成；

其连接关系是：

从单片机11、从载波模块12、三相耦合器13、电力线路20、继电器组33、主载波模块32、主单片机31和事故报警电路35依次连接；

从电源14和主电源34分别给从机10和主机30供电。

从单片机11将所要发送的数据通过TTL电平发送给从载波模块12，控制从载波模块12发送载波信号；三相耦合器13将从载波模块12产生的单相载波信号耦合为三相载波信号并加载到所保护的三相电力线路20上；

继电器组33在主单片机31的控制下，依次将三相电力线路上的载波信号接入主载波模块32；主单片机31将主载波模块32解调后的数据进行分析对比，判断所保护的电力线路20是否发生被盗情况；事故报警电路35接收主单片机31报警命令，发送报警短消息给相关人员。

二、各功能块

1、从单片机11、主单片机31

如图1，从单片机11和主单片机31均选用ATMEL公司的AT89C51控制芯片，并由此芯片组成时钟电路和复位电路。

从单片机11将需要发送的数据，通过串口的TTL电平发送至从载波模块12；

主单片机31控制继电器组33依次导通，将线路上传送的载波信号一次载入主载波模块32；

主单片机31的串口转换电路如图2所示，采用CD4052多路模拟开关(双四选二)来对主单片机31的串口进行扩展。

其工作原理是：通过主单片机31控制I/O口，可分别选通主载波模块32和事故报警电路35中的通讯模块35.1。

另外，将本实用新型的运行原理以单片机语言的形式写入单片机中，将单片机的串口与载波模块连接。

2、从载波模块12、主载波模块32

如图1，从载波模块12和主载波模块32选用由深圳市必威尔科技有限公司提供的BWP10电力线载波模块。

从载波模块12将从单片机11发送的TTL电平数据调制为电力载波信号；

主载波模块32将继电器组33的发来的电力载波信号解调并进行数据分析对比，判断所保护的电力线路20是否发生被盗情况。

3、三相耦合器13

如图1，三相耦合器13选用由深圳市必威尔科技有限公司提供的三相耦合器；三相耦合器13接收从载波模块12发送的单相电力载波信号，并将其耦合为三相载波信号，加载到所保护的三相电力线路20上。

4、电源

本实用新型的电源包括从电源14和主电源34，均取三相交流线路任一相做为电源供给，并采用可充锂电池作为后备电源，保证电源供给的可靠性。

从电源14和主电源34包括交流降压整流电路、锂电池充电电路、直流5V供电电路和直流12V供电电路。

1)交流降压整流电路

交流降压整流电路是一种常用电路，有上市产品，其功能是将三相交流线路中的任一相220V电压转换为直流15V电压。

2)直流5V供电电路

直流5V供电电路的稳压芯片采用的是美国国家半导体公司(NSC)生产的锂电池专用充电芯片LM317。直流5V供电电路的功能是给主单片机31和从单片机11供电。

3)直流12V供电电路

直流12V供电电路的稳压芯片采用的是美国国家半导体公司(NSC)生产的锂电池专用充电芯片LM317。直流12V供电电路的功能是给主载波模块32和从载波模块12供电。

4)锂电池充电电路

锂电池充电电路的充电芯片采用的是美国国家半导体公司(NSC)生产的锂电池专用充电芯片LM3420。锂电池充电电路的功能是在线路停电条件下通过三端稳压器转换为5V电压给主单片机31和从单片机11供电，还通过升压电路把锂电池的电压8.4V升到12V，供给主载波模块32和从载波模块12使用。

5、继电器组33

如图3，继电器组33包括第1继电器K1及第1控制电路JDQ1、第2继电器K2及第2控制电路JDQ2、第3继电器K3及第3控制电路JDQ3，分别与电力线路20的三根相线连接，通过主单片机31发送控制信号，分别将三根相线上的载波信号接入主载波模块31中。

第1、2、3继电器K1、K2、K3是一种常用继电器，有上市产品，其功能是一种开断电路。

如图4，第1、2、3控制电路JDQ1、JDQ2、JDQ3的结构是主单片机31、光电耦合器、发光二极管、NPN型三极管和继电器依次连接。

其工作原理是：当继电器接点需要闭合时，主单片机31在光电耦合器的发光二极管接一低电平，光电耦合器的光敏三极管集电极和发射极导通，将12V的电压加在NPN型三极管的基极上，此时三极管的集电极和发射极导通，继电器的线圈也就导通，继电器的固定接点与常开接点接通。当发光二极管发光时，就表示该路继电器闭合。

6、事故报警电路35

如图5，事故报警电路35包括通讯模块35.1、点火模块35.2、稳压电源35.3、SIM卡(Subscriber Identity Model客户识别模块，也称为智能卡、用户身份识别卡)35.4、指示电路和通讯芯片35.5；

其连接关系是：

主单片机31、指示电路和通讯芯片35.5、通讯模块35.1、SIM卡35.4依次连接，实现报警命令及时传送；

点火模块35.2和通讯模块35.1连接，触发通讯模块35.1；

稳压电源35.3分别与指示电路和通讯芯片35.5、通讯模块35.1连接，保证供电。

1)通讯模块35.1

通讯模块35.1选用西门子公司开发的TC35系列中的TC35i模块，负责发送报警信息。

2)点火模块(IGT)35.2

如图6，点火模块35.2由前后连接的光电耦合器和三极管组成。

光电耦合器选用PC817芯片，三极管选用9013。

其工作原理是：

IGT信号对于通讯模块35.1的运行非常重要，只有完全满足条件的IGT信号才能使通讯模块35.1正常运行。当通讯模块35.1上电10ms后(电压必须大于3V)，为保证整个装置正常启动，通讯模块35.1的IGT脚必须加上一个时长至少为100ms的低电平信号。在保持大于100ms的低电平后再阶越到高电平。而且该信号下降沿时间小于1ms。

当主电源34通电后，由主单片机31发送触发信号至点火模块35.2的IGT ON端；4.3V电压接通并经过电阻(R2)，使三极管导通，将通讯模块35.1的IGT端下拉为低电平；将控制触发信号的时间定为200ms，经实验验证，可以满足通讯模块45.1的点火要求。

3)稳压电源35.3

如图7，稳压电源35.3主要由三端稳压模块和外围电路构成；

三端稳压模块选用LM1117-36芯片。

其工作原理是：

稳压电源35.3是将外部供给的直流电源5V转换为事故报警电路35使用的电压。+5V主电源通过一个降压二极管D后将+5V电源降为+4.3V，供给通讯模块35.1作为工作电源使用；+4.3V电压经过三端稳压模块转换为+3.3V的电压供指示电路和通讯芯片35.5使用。为了保证供电质量，防止在启动瞬间的电压跌落超过允许范围，在稳压电源35.3出口加上了滤波电容C。

4)指示电路和通讯芯片35.5

通讯芯片采用Maxim公司生产MAX3232，该芯片在事故报警电路35和主单片机31中各有一个，分别与主单片机31和通讯模块35.1连接。通过MAX3232实现了事故报警电路35和主单片机31之间的数据转换和传输。

如图8，指示电路主要由相互连接的发光二极管和三极管组成。

通讯模块35.1的SYNC引脚有两种工作模式：一种是指示发射状态时的功率增长情况；另一种是指示通讯模块35.1的工作状态。

本实用新型使用的是功能发射状态时的功率增长情况，当发光二极管熄灭时，表明通讯模块35.1处于关闭或睡眠状态；当发光二极管为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡35.4没有插入或通讯模块35.1正在进行网络登录；当发光二极管为75ms亮/3s熄时，表明通讯模块35.1已登录进网络，处于待机状态。

Claims (3)

1、一种基于载波通信和GSM短信的电力线路防盗预警装置，包括三相电力线路(20，由A相、B相、C相和零线组成；

其特征在于：设置有从机(10)和主机(30)；

从机(10)包括从单片机(11)、从载波模块(12)、三相耦合器(13)和从电源(14)；

主机(30)包括主单片机(31)、主载波模块(32)、继电器组(33)、主电源(34)和事故报警电路(35)；

从单片机(11)、从载波模块(12)、三相耦合器(13)、电力线路(20)、继电器组(33)、主载波模块(32)、主单片机(31)和事故报警电路(35)依次连接。

2、按权利要求1所述的电力线路防盗预警装置，其特征在于：

继电器组(33)包括第1继电器(K1)及第1控制电路(JDQ1)、第2继电器(K2)及第2控制电路(JDQ2)、第3继电器(K3)及第3控制电路(JDQ3)，分别与电力线路(20)的三根相线连接；

第1、2、3控制电路(JDQ1、JDQ2、JDQ3)的结构是主单片机(31)、光电耦合器、发光二极管、NPN型三极管和继电器依次连接。

3、按权利要求1所述的电力线路防盗预警装置，其特征在于：

事故报警电路(35)包括通讯模块(35.1)、点火模块(35.2)、稳压电源(35.3)、SIM卡(35.4)、指示电路和通讯芯片(35.5)；

主单片机(31)、指示电路和通讯芯片(35.5)、通讯模块(35.1)、SIM卡(35.4)依次连接；

点火模块(35.2)和通讯模块(35.1)连接；

稳压电源(35.3)分别与指示电路和通讯芯片(35.5)、通讯模块(35.1)连接；

所述的点火模块(35.2)由前后连接的光电耦合器和三极管组成。

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