CN202548174U - 基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及反窃电系统，具体涉及一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统。本反窃电系统包括电表箱反窃电装置，电表箱反窃电装置通过电力线将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块；所述感知层数据集中处理模块通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。本实用新型综合使用了电力线载波通信技术和长距离无线网络通信技术，不但减少了硬件走线，易于扩充和改型，而且还具有良好的抗干扰能力和较强的纠错能力，成本低且调试维护方便，非常适用于电力行业的反窃电管理，且符合反窃电系统网络通信的特点。

Description

基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统

技术领域

本实用新型涉及反窃电系统，具体涉及一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统。

背景技术

长期以来，由于电力系统管理方面存在的人手不足和成本问题，致使窃电现象屡禁不止。目前的智能反窃电控制技术主要分为有线方式和无线方式两种。有线方式又可分为RS-485、现场总线及以太网等方式，但存在着布置信号线麻烦、可扩展性差等问题。无线方式分为GSM通信、GPRS通信、3G无线宽带、蓝牙技术等方式，虽然无需布置信号线，但也存在信号强弱分布不均的问题，尤其是偏远的地方往往信号较弱，通信质量不容易得到保证。另外，使用移动运营网络，还存在着设备运营成本较高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，本反窃电系统减少了硬件走线，易于扩充和改型，具有良好的抗干扰能力和较强的纠错能力，成本低且调试维护方便。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置，电表箱反窃电装置通过电力线将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块；所述感知层数据集中处理模块通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

同时本实用新型还可以通过以下方式得以进一步实现：

所述电表箱反窃电装置包括监控传感器、传感器采集模块、反窃电控制器、报警模块和第一载波通信模块，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块的信号输入端电连接，所述传感器采集模块的输出端与反窃电控制器的输入端电连接，所述反窃电控制器的输出端与报警模块的输入端电连接，反窃电控制器还与第一载波通信模块双向通信连接，且所述第一载波通信模块通过电力线与感知层数据集中处理模块双向通信连接。

实际使用时，所述监控传感器用于监测电表箱的实时状态。

进一步的，所述感知层数据集中处理模块包括与所述第一载波通信模块双向通信连接的第二载波通信模块、感知层控制器和感知层无线通信模块，所述第二载波通信模块和感知层控制器之间以及感知层控制器和感知层无线通信模块之间均为双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块包括与所述感知层无线通信模块通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块和应用层控制器，所述应用层无线通信模块和应用层控制器之间为双向通信连接；所述应用层控制器通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

优选的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心的报警控制装置。

进一步的，所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器。

优选的，所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器。

上述技术方案中，所述监控传感器可以单独为门限开关，也可以单独为热释电红外传感器。最为优选的技术方案是所述监控传感器为门限开关和热释电红外传感器的组合，则当电表箱被非法破坏时，首先由门限开关监测电表箱的状态，然后由热释电红外传感器对门限开关的监测报警作进一步确定，从而防止误报的现象发生。

所述反窃电控制器为dsPIC30F3013数字信号控制器；所述dsPIC30F3013数字信号控制器的数据发送端与第一载波通信模块的数据接收端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的数据接收端与第一载波通信模块的数据发送端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的电源正端与第一载波通信模块的电源正端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的接地端与第一载波通信模块的接地端相连；所述第一载波通信模块的火线端与电力线的火线相连，第一载波通信模块的零线端与电力线的零线相连；所述报警模块为声光报警模块。

所述感知层控制器和应用层控制器均为dsPIC30F3013数字信号控制器，感知层无线通信模块和应用层无线通信模块均为GSM/GPRS/3G通信模块。

所述应用层数据集中处理模块还包括串口通信模块，所述应用层控制器通过串口通信模块与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

进一步的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块还包括串口通信模块，所述应用层控制器通过串口通信模块分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。

本实用新型的有益效果：

1)、本实用新型采用了物联网技术，也即电表箱反窃电装置、电力线和感知层数据集中处理模块构成感知层；而用于连通感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块的GSM/GPRS/3G等无线网络则构成了网络层也即传输层；所述应用层数据集中处理模块则与设置在监控室中的区域控制装置和报警控制装置共同构成应用层。同时本实用新型在所述感知层中采用了电力线载波通信方式，而在所述网络层中采用了GSM/GPRS/3G网络，由此本实用新型采用物联网体系结构，并结合了电力线载波通信和长距离GSM/GPRS/3G网络通信的优点，从而使得本反窃电系统功能强大，经济实用且性能可靠。

2)、实际使用时，将热释电红外传感器和门限开关安装在电表箱内，首先由门限开关监测到电表箱被非法打开，再由热释电传感器监测到人体信息，以确认门限开关的监测结果；所述门限开关和热释电传感器将监测到的信息通过传感器采集模块传送至反窃电控制器，反窃电控制器控制报警模块发出声光报警；与此同时，反窃电控制器依次通过第一载波通信模块和电力线将电表箱的实时数据比如相关电表箱地址以及报警信息传送至感知层数据集中处理模块，所述感知层数据集中处理模块对传送来的数据进行集中预处理，而后感知层数据集中处理模块通过长距离GSM/GPRS/3G等无线网络将数据发送至应用层数据集中处理模块，应用层数据集中处理模块再将收到的数据通过2G/3G等无线网络或INTERNET/INTRANET或专用光纤等有线网络分别发送至区域控制装置和报警控制装置处，以完成数据的显示、报警和存储功能，并实时监测电表箱的运行状态。

3)、所述门限开关、热释电红外传感器、传感器采集模块、反窃电控制器、报警模块以及第一载波通信模块共同组成电表箱反窃电装置。使用本智能反窃电系统后，当窃电分子非法开启电表箱时，报警模块可在现场及时发出声光报警，以起到阻吓非法窃电行为的作用；同时反窃电控制器利用电力线载波通信技术也即通过第一载波通信模块和电力线将窃电报警信号发送至区域处理中心和报警监控中心，从而可有效地实现对电表箱的状况进行实时监控。本实用新型不但减少了硬件走线，易于扩充和改型，而且还具有良好的抗干扰能力和较强的纠错能力，成本低且调试维护方便，非常适用于电力行业的反窃电管理。

4)、本实用新型中，门限开关、热释电红外传感器、传感器采集模块、反窃电控制器、报警模块以及第一载波通信模块共同组成的电表箱反窃电装置通过电力线载波通信网络与感知层数据集中处理模块构成局域网，而感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块则通过2G/3G等无线网络与区域处理中心和报警监控中心构成广域网，由此本实用新型充分利用了局域网和广域网各自的优势而组建成了立体且全方位的防盗网络。

5)、本实用新型中的报警监控中心还可以通过2G/3G等无线网络和短距离通信网络对电表箱反窃电装置发送命令来主动得到电表箱的实时数据和参数设置。本实用新型既充分利用了电力线载波通信网络的优点，又利用了2G/3G等无线网络长距离传输的优点，从而使得整体系统的成本更低并减少了日常维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图。

图2是电表箱反窃电装置与感知层数据集中处理模块的连接结构图。

图3是感知层数据集中处理模块和应用层数据集中处理模块的连接结构图。

图4是第一载波通信模块与反窃电控制器以及电力线的电路连接图。

图5是热释电传感器信号处理电路的电路结构图。

图中标注符号的含义如下：

10-门限开关    20-热释电红外传感器    30-传感器采集模块

40-反窃电控制器    50-报警模块    60-第一载波通信模块

70-电力线    71-火线    72-零线

80-感知层数据集中处理模块    90-区域处理中心

100-报警监控中心    110-应用层数据集中处理模块

120-电表箱反窃电装置    L-火线端    N-零线端

VCC-电源正端    GND-接地端    RXD-数据接收端

TXD-数据发送端

具体实施方式

如图1所示，一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置120，电表箱反窃电装置120通过电力线70将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块80；所述感知层数据集中处理模块80通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块110双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块110通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

进一步的，如图2所示，所述电表箱反窃电装置120包括监控传感器、传感器采集模块30、反窃电控制器40、报警模块50和第一载波通信模块60，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块30的信号输入端电连接，所述传感器采集模块30的输出端与反窃电控制器40的输入端电连接，所述反窃电控制器40的输出端与报警模块50的输入端电连接，反窃电控制器40还与第一载波通信模块60双向通信连接，且所述第一载波通信模块60通过电力线70与感知层数据集中处理模块80双向通信连接。

所述监控传感器有多种实现方案，作为本实用新型的优选方案，如图2所示，所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关10和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器20。

传感器采集模块30主要包括热释电传感器信号处理电路，热释电传感器信号处理电路可参考现有技术，具体如图5所示。热释电红外传感器输出的是一个在1V的基础上变化的信号，而且变化幅度只有20mV左右，所以对热释电红外传感器输出的电压信号进行信号调理，包括带通滤波器、一级放大、二级放大三个环节组成。

上述技术方案中，所述监控传感器可以单独为门限开关10，也可以单独为热释电红外传感器20。最为优选的技术方案是所述监控传感器为门限开关10和热释电红外传感器20的组合，则当电表箱被非法破坏时，首先由门限开关10监测电表箱的状态，然后由热释电红外传感器20对门限开关的监测报警作进一步确定，从而防止误报的现象发生。

作为本实用新型的另一种优选方案，如图2、4所示，所述反窃电控制器40为dsPIC30F3013数字信号控制器；所述dsPIC30F3013数字信号控制器的数据发送端与第一载波通信模块60的数据接收端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的数据接收端与第一载波通信模块60的数据发送端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的电源正端与第一载波通信模块60的电源正端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的接地端与第一载波通信模块60的接地端相连；所述第一载波通信模块60的火线端L与电力线70的火线71相连，第一载波通信模块60的零线端N与电力线70的零线72相连；所述报警模块50为声光报警模块。

如图2所示，所述报警模块50可以采用单独的声音报警模块，也可以采用单独的闪光报警模块，作为本实用新型的优选方案，所述报警模块50为声光报警模块，也即报警模块50为声音报警模块和闪光报警模块的组合。

进一步的，如图2、3所示，所述感知层数据集中处理模块80包括与所述第一载波通信模块60双向通信连接的第二载波通信模块81、感知层控制器82和感知层无线通信模块83，所述第二载波通信模块81和感知层控制器82之间以及感知层控制器82和感知层无线通信模块83之间均为双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块110包括与所述感知层无线通信模块83通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块111和应用层控制器112，所述应用层无线通信模块111和应用层控制器112之间为双向通信连接；所述应用层控制器112通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

优选的，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心90中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心100的报警控制装置。

进一步的，所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器，以完成数据的显示、报警和存储功能。

优选的，如图3所示，所述感知层控制器82和应用层控制器112均为dsPIC30F3013数字信号控制器，感知层无线通信模块83和应用层无线通信模块111均为GSM/GPRS/3G通信模块。

所述应用层数据集中处理模块110还包括串口通信模块113，所述应用层控制器112通过串口通信模块113与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

进一步的，如图3所示，所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心90中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心100的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块110还包括串口通信模块113，所述应用层控制器112通过串口通信模块113分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。

综上所述，本实用新型综合使用了电力线载波通信技术和长距离无线网络通信技术。所述电力线载波通信技术是指利用配电网中的电力线作为传输媒介，通过载波的方式实现数据传递和信息交换的一种技术。将电力线载波通信技术应用于智能反窃电系统中，不仅减小了布线麻烦、降低了运营成本，而且符合反窃电系统网络通信的特点。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：本反窃电系统包括用于感知电表箱实时状态的电表箱反窃电装置(120)，电表箱反窃电装置(120)通过电力线(70)将感知到的电表箱信息发送给感知层数据集中处理模块(80)；所述感知层数据集中处理模块(80)通过有线或无线网络与应用层数据集中处理模块(110)双向通信连接；所述应用层数据集中处理模块(110)通过有线或无线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述电表箱反窃电装置(120)包括监控传感器、传感器采集模块(30)、反窃电控制器(40)、报警模块(50)和第一载波通信模块(60)，所述监控传感器的信号输出端与传感器采集模块(30)的信号输入端电连接，所述传感器采集模块(30)的输出端与反窃电控制器(40)的输入端电连接，所述反窃电控制器(40)的输出端与报警模块(50)的输入端电连接，反窃电控制器(40)还与第一载波通信模块(60)双向通信连接，且所述第一载波通信模块(60)通过电力线(70)与感知层数据集中处理模块(80)双向通信连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述感知层数据集中处理模块(80)包括与所述第一载波通信模块(60)双向通信连接的第二载波通信模块(81)、感知层控制器(82)和感知层无线通信模块(83)，所述第二载波通信模块(81)和感知层控制器(82)之间以及感知层控制器(82)和感知层无线通信模块(83)之间均为双向通信连接；

所述应用层数据集中处理模块(110)包括与所述感知层无线通信模块(83)通过广域网通信协议双向通信连接的应用层无线通信模块(111)和应用层控制器(112)，所述应用层无线通信模块(111)和应用层控制器(112)之间为双向通信连接；所述应用层控制器(112)通过有线网络与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心(90)中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心(100)的报警控制装置。

5.根据权利要求2所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述监控传感器包括用于监测电表箱门状态的门限开关(10)和/或用于监测人体信息的热释电红外传感器(20)。

6.根据权利要求2所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述反窃电控制器(40)为dsPIC30F3013数字信号控制器；所述dsPIC30F3013数字信号控制器的数据发送端与第一载波通信模块(60)的数据接收端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的数据接收端与第一载波通信模块(60)的数据发送端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的电源正端与第一载波通信模块(60)的电源正端相连，dsPIC30F3013数字信号控制器的接地端与第一载波通信模块(60)的接地端相连；所述第一载波通信模块(60)的火线端(L)与电力线(70)的火线(71)相连，第一载波通信模块(60)的零线端(N)与电力线(70)的零线(72)相连；所述报警模块(50)为声光报警模块。

7.根据权利要求3所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述感知层控制器(82)和应用层控制器(112)均为dsPIC30F3013数字信号控制器，感知层无线通信模块(83)和应用层无线通信模块(111)均为GSM/GPRS/3G通信模块。

8.根据权利要求4所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述区域控制装置和报警控制装置均包括主机和用于显示住户地址的显示器。

9.根据权利要求3或7所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述应用层数据集中处理模块(110)还包括串口通信模块(113)，所述应用层控制器(112)通过串口通信模块(113)与设置在监控室中的控制装置双向通信连接。

10.根据权利要求3或7所述的基于物联网技术的电力线载波通信智能反窃电系统，其特征在于：所述设置在监控室中的控制装置包括设置在区域处理中心(90)中的区域控制装置，还包括设置在报警监控中心(100)的报警控制装置；所述应用层数据集中处理模块(110)还包括串口通信模块(113)，所述应用层控制器(112)通过串口通信模块(113)分别与区域控制装置和报警控制装置双向通信连接。

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