CN202067360U - 单灯电缆防盗主动告警装置 - Google Patents

单灯电缆防盗主动告警装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种单灯电缆防盗主动告警装置，该装置包括监控中心、控制终端和单灯电缆防盗设备；所述控制终端和监控中心无线通信，单灯电缆防盗设备通过ZigBee网络和控制终端通信相连，单灯电缆防盗设备分别安装在单灯的三相电缆上的任意不同两相上。本实用新型的单灯电缆防盗设备可以实现白天防盗，单灯电缆防盗设备采用全天供电方式，完全可以解决传统电缆防盗白天无法防盗弊端；采用ZigBee网络，通过主动上报方式，实现电缆被盗信息及时上报，提高电缆被盗信息上报实时性；从检测原理、上报方式等多个环节进行优化处理，极大提高电缆被盗告警可靠性和准确度。

Description

单灯电缆防盗主动告警装置
技术领域
本实用新型涉及的是一种灯光照明监控防盗装置，尤其涉及的是一种单灯电缆防盗主动告警装置。
背景技术
当前电缆防盗主要采用电力线载波方式实现与单灯节点的通信，如果电缆被盗，则通信失败，从而认为电缆被盗，并进行电缆被盗上报告警。
在实际系统中，一个控制终端下接多条支路，每条支路采用独立电缆，均需要防盗告警。取其中一条支路，传统电力线载波电缆防盗结构示意图如图1所示。
电力线载波防盗说明：
1)控制终端1’通过供电电缆与防盗设备4’进行连接，防盗设备4’安装在相应电缆末端，路灯3’安装在三相电缆的各个相上；
2)控制终端1’通过电力线载波2’向防盗设备4’发送查询命令；
3)防盗设备4’接收到控制终端1’通过电力线载波2’发送查询命令后，通过电力线载波2’向控制终端1’发送应答命令；
4)控制终端1’接收到防盗设备4’的应答命令后，表明控制终端1’与防盗设备4’之间电缆通畅，电缆工作正常，否则认为电缆被盗；
5)当控制终端1’铺设多路电缆时，每根电缆末端安装一台相应防盗设备4’，控制终端1’通过轮训方式分别检测相应防盗设备4’，判断相应电缆是否被盗。
这种技术在实际应用中存在以下不足：
1)白天无法防盗：当前路灯系统白天无法供电，这样电力线载波2’通信得以存在的基础条件--电力载波不存在，导致电缆防盗无法正常工作，这恰恰是实际应用中电缆被盗关键时间段；
2)电力线载波2’通信属于主从方式广播，在进行通信时，只能采用轮训等方式进行通信，否则将会出现信号干扰，这影响电缆被盗告警实时性，通信时序误差甚至产生误报警。当前理想情况下电力线载波2’通信频率为33KBps，以500字节计算，数据传输时间为：
查询电缆防盗设备信息传输时间t1＝500字节*8位/字节/33KBps＝120毫秒
在通过电力线载波2’进行通信时，还需要考虑如下因素：
主从切换时间t2，在电力线载波2’通信中采用主从方式，即控制终端1’主动发送查询命令后，电缆防盗设备进行消息应答之前等待时间，否则可能因为控制终端1’仍处于发送状态，电缆防盗终端发送应答命令无法正确传输，导致通信失败。在实际使用中，该时间不小于500毫秒。
控制终端1’等待接收防盗设备应答时间t3：控制终端1’等待防盗设备应答时间，该时间不小于2秒。
以一个监控站点带8条支路计算，控制终端1’巡检一遍相关站点时间：
t＝(t1+t2+t3)*8支路＝20.96秒
即当电缆被盗时最大延迟时间为20.96秒，考虑到其他因素，在实际系统中比改时间大。
3)电力线载波2’防盗基于在电力线信号基础上调制信号，在实际电路中，随着工作电压、电力负荷个性差异，电力线载波2’可靠性受到严重考验，防盗可靠性不高，实际使用中误报、漏报率约1％。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种单灯电缆防盗主动告警装置，实现对电缆的防盗和主动告警。
技术方案：本实用新型包括监控中心、控制终端和单灯电缆防盗设备；所述控制终端和监控中心无线通信相连，单灯电缆防盗设备通过ZigBee网络和控制终端通信相连，单灯电缆防盗设备安装在单灯的电缆上。
所述控制终端包括中央处理单元、数据采集处理模块、无线通信模块、Zigbee通信网关模块、输出控制模块、人机交互设备和电源；其中：中央处理单元分别与数据采集处理模块、无线通信模块、Zigbee通信网关模块、输出控制模块、人机交互设备和电源相连，无线通信模块和监控中心通信相连，Zigbee通信网关模块和单灯电缆防盗设备通信相连。
所述单灯电缆防盗设备包括数据处理器、电缆被盗检测模块、单灯输出控制模块和无线适配通信模块；其中：数据处理器分别与电缆被盗检测模块、单灯输出控制模块和无线适配通信模块相连，无线适配通信模块和Zigbee通信网关模块相连，电缆被盗检测模块和单灯的电缆相连。
本实用新型的工作原理是：1)该单灯电缆防盗设备安装在单灯的供电电缆末端，在3相4线供电电路中，分别在A相、B相、C相供电线路的其中两相中安装单灯电缆防盗设备，如在A相和B相中分别安装单灯电缆防盗设备；
2)在系统正常运行情况下，供电电缆白天供电，单灯电缆防盗设备实时监测供电电压，通过检测电缆供电电压判断电缆是否被盗；
3)检测到电缆被盗之后，单灯电缆防盗设备主动上报到控制终端，控制终端将电缆被盗信息及时上传到监控中心，实现电缆被盗及时告警；
4)在灯光照明系统运行过程中，随着瞬间供电电压、环境等影响，系统会出现某一支路过载跳闸现象，单纯采用检测某项支路电压作为判断电缆是否被盗时，则会出现开关跳闸误判为电缆故障。根据实际统计，开关跳闸占站点故障1％，以10万盏灯光照明系统规模，每月故障次数在500左右，则每月系统开关跳闸次数为：
500*1％＝5次
即直接根据供电电压判断电缆被盗每月出现误判次数为5次，这在实际使用中无法满足使用要求。根据灯光照明系统特性，在运行过程中不同相供电支路同时出现开关跳闸的可能为A相与B相，B相与C相，A相与C相，相应组合情况为：
C(3，2)＝3
概率为：
两相供电同时跳闸概率r＝1％*1％*3
同样上述规模系统，一个月同一条线路同一时间不同相同时出现开关跳闸次数为：
两相供电同时跳闸次数＝500*1％*1％*3＝0.15次
根据概率论可知，上述假设属于小概率事件，现实中可认为不会发生，即根据不同相供电电压同时出现故障判断电缆被盗不会出现误判，从而极大提高电缆被盗可靠性。
单灯电缆防盗设备采用高速数据采集与处理系统，在实际使用中每秒钟全流程数据处理1K次，为此，供电电缆出现故障到系统检测到电缆故障最大时延为：
电缆被盗检测时延t1＝1秒/1000次＝1毫秒
5)检测到电缆被盗后，单灯电缆防盗设备通过ZigBee网络主动上报到控制终端。目前ZigBee网络支持速度为250KBps，电缆被盗信息封装后小于500字节。根据实际灯光照明系统布线，电缆被盗消息在ZigBee网络中数据路由次数不大于5次，则电缆被盗信息通过ZigBee网络传输到控制终端时延为：
ZigBee网络信息传输时延t2＝500字节*8位/字节/250KBps*5次＝80毫秒
电缆被盗信息从发生至控制终端检测到该信息时延为：
t时延＝t1+t2＝1毫秒+80毫秒＝81毫秒
考虑到其他因素，整体时延不超过100毫秒。根据灯光照明系统特性，从电缆被盗到检测到相应信息，81毫秒可以满足在第一时间发现电缆被盗，确保损失降到最小。
有益效果：本实用新型相比现有技术具有以下优点，本实用新型的单灯电缆防盗设备可以实现白天防盗，单灯电缆防盗设备采用全天供电方式，完全可以解决传统电缆防盗白天无法防盗弊端；本实用新型中采用ZigBee网络，通过主动上报方式，实现电缆被盗信息及时上报，提高电缆被盗信息上报实时性；本实用新型从检测原理、上报方式等多个环节进行优化处理，极大提高电缆被盗告警可靠性和准确度。
附图说明
图1是传统电力线载波电缆防盗结构示意图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是控制终端的结构示意图；
图4是单灯电缆防盗设备的结构示意图；
图5是本实用新型的防盗主动告警的工作流程图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图2所示，本实施例包括监控中心1、控制终端2和单灯电缆防盗设备3；监控中心1，运行在PC机中，用于和控制终端2进行通信，对通信数据进行分析、存储、可视化显示和发出控制指令，一个监控中心1和多个控制终端2通信；
控制终端2，部署在路灯系统配电柜中，用于和监控中心1实现无线通信，如GPRS等方式，控制终端2和单灯电缆防盗设备3通过ZigBee网络进行通信，一个控制终端2和多个单灯电缆防盗设备3通信，实现对监控中心1、控制终端2和单灯电缆防盗设备3的组网通信；
单灯电缆防盗设备3，分别安装在单灯的三相供电电缆上的任意不同两相上，用于采集实时单灯电缆的信息。
如图3所示，所述控制终端2包括中央处理单元4、数据采集处理模块5、无线通信模块6、Zigbee通信网关模块7、输出控制模块8、人机交互设备9和电源10；中央处理单元4分别与数据采集处理模块5、无线通信模块6、Zigbee通信网关模块7、输出控制模块8、人机交互设备9和电源10相连；
数据采集处理模块5，用于完成现场数据采集和信号调理，以便中央处理单元4对模拟数据进行A/D采集与处理；
输出控制模块8，用于提供监控中心的集中控制，为系统提供统一控制备选方案；
人机交互设备9(包括键盘和显示器)，用于提供维护人员对系统人工操作与查看。
Zigbee通信网关模块7，用于和单灯电缆防盗设备3进行通信；
无线通信模块6和监控中心通信相连，用于远程数据采集和监控等。
如图4所示，所述单灯电缆防盗设备3包括数据处理器11、电缆被盗检测模块12、单灯输出控制模块13和无线适配通信模块14；数据处理器11分别与电缆被盗检测模块12、单灯输出控制模块13和无线适配通信模块14相连，数据处理器11是单灯电缆防盗设备3的数据分析和处理核心设备，与其他模块进行数据交互；
无线适配通信模块14和Zigbee通信网关模块7相连，无线适配通信模块14提供Zigbee无线通信接口适配，用于单灯电缆防盗设备3与控制终端2的通信，包括电缆被盗主动告警；
电缆被盗检测模块12和单灯的电缆相连，用于对电缆被盗信息进行信号采集与调理，并将处理后的信号传送到数据处理器11，以便实时监控电缆被盗；
单灯输出控制模块13用于提供单灯输出控制，实现单灯电缆防盗设备防盗与单灯控制一体化。
在安装时，将单灯电缆防盗设备3中的电缆被盗检测模块12直接接到路灯供电电缆上，实时检测电缆工作状况，实现电缆防盗实时监测。
如图5所示，单灯电缆防盗主动告警过程如下：
(1)实时检测电缆上各相的电压信息，判断电压是否正常即是否存在故障，如是，发出告警并进入下一步，如不是则继续检测；
(2)判断在设定的时间10s内是否接受到不同相发出的告警，如是则上报告警至监控中心1，如不是则返回上一步继续检测。

Claims (4)

1.一种单灯电缆防盗主动告警装置，包括监控中心(1)，其特征在于，还包括控制终端(2)和单灯电缆防盗设备(3)；所述控制终端(2)和监控中心(1)无线通信相连，单灯电缆防盗设备(3)通过ZigBee网络和控制终端(2)通信相连，单灯电缆防盗设备(3)安装在单灯的电缆上。
2.根据权利要求1所述的单灯电缆防盗主动告警装置，其特征在于：所述控制终端(2)包括中央处理单元(4)、数据采集处理模块(5)、无线通信模块(6)、Zigbee通信网关模块(7)、输出控制模块(8)、人机交互设备(9)和电源(10)；其中：中央处理单元(4)分别与数据采集处理模块(5)、无线通信模块(6)、Zigbee通信网关模块(7)、输出控制模块(8)、人机交互设备(9)和电源(10)相连，无线通信模块(6)和监控中心(1)通信相连，Zigbee通信网关模块(7)和单灯电缆防盗设备(3)通信相连。
3.根据权利要求2所述的单灯电缆防盗主动告警装置，其特征在于：所述单灯电缆防盗设备(3)包括数据处理器(11)、电缆被盗检测模块(12)、单灯输出控制模块(13)和无线适配通信模块(14)；其中：数据处理器(11)分别与电缆被盗检测模块(12)、单灯输出控制模块(13)和无线适配通信模块(14)相连，无线适配通信模块(14)和Zigbee通信网关模块(7)相连，电缆被盗检测模块(12)和单灯的电缆相连。
4.根据权利要求1所述的单灯电缆防盗主动告警装置，其特征在于：所述单灯电缆防盗设备(3)安装在单灯的三相电缆的任意不同两相上。
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