CN210072858U - 一种智能路灯电缆防盗监测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种向智能路灯电缆防盗监测主机提供满足数字电平要求的监测信号的防盗监测终端，在路灯通电和断电的条件都能够正常工作，实现全天候的路灯电缆防盗监测。本终端包括交直流监测切换电路，根据有无供电向检测设备提示当前处于何种监测模式，并且在直流监测模式下向路灯供电的火线和零线之间加载检测用直流电压；交流监测电路，用于路灯电缆有供电时通过感应交流电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号；直流监测电路，用于路灯电缆无供电时通过感应和放大直流电压产生的电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号。通过对路灯供电状态的检测实现工作模式的自动切换，确保路灯通电和断电状态下都能够向监测设备提供电缆防盗监测信号。

Description

一种智能路灯电缆防盗监测终端

技术领域

本实用新型涉及路灯电缆防盗监测领域，具体涉及向智能路灯电缆防盗监测主机提供满足数字电平要求的监测信号的防盗监测终端。

背景技术

近几年，市政路灯电力电缆被盗现象非常严重。电缆被盗割后，一方面造成重大的直接经济损失，另一方面也影响到了市政设备的正常运行，给市政管理的安全构成严重威胁。在依法加大打击力度、加大人防力度的同时，购置专业化、针对性的安防系统，实现市政路灯电力电缆的智能防盗，应是解决问题的重要技术手段。

市政路灯电缆防盗系统由防盗终端、防盗主机以及监控中心三部分组成。其中，防盗主机既可以独立运行，也可以组网运行。在监控中心的统一协调下，当防盗主机接收到任何一台防盗终端的报警信息后，即可迅速确定报警位置和故障电缆，并将报警信息发布给系统预先设置好的。

目前电缆防盗相关技术有很多，但都存在一定的缺陷。现有防盗检测方法主要是测工作电流、漏电电流、直流阻抗以及电力载波法。测量电路的工作电流和漏电电流智能在路灯通电的情况下进行，电力载波和直流阻抗法只能在断路工况中进行应用。

实用新型内容

本实用新型提供一种向智能路灯电缆防盗监测主机提供满足数字电平要求的监测信号的防盗监测终端，在路灯通电和断电的条件都能够正常工作，实现全天候的路灯电缆防盗监测。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供一种智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，包括：

交直流监测切换电路，用于根据有无供电向检测设备提示当前处于何种监测模式，即交流监测或直流监测，并且在直流监测模式下向路灯供电的火线和零线之间加载检测用直流电压；

交流监测电路，用于路灯电缆有供电时通过感应交流电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号；

直流监测电路，用于路灯电缆无供电时通过感应和放大直流电压产生的电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号。

优选的，所述交直流监测切换电路包括：

模式指示电路，用于向检测设备提示当前处于何种监测模式，由继电器和上拉电阻组成，继电器控制端连接路灯供电交流电压，继电器受控端第一个管脚接地、第二个管脚悬空，另一个管脚连接上拉电阻并在受控端的控制下从继电器内部连通第一个管脚或第二个管脚以输出模式指示信号，即高或低电平；

交直流电压切换电路，用于在直流监测模式下向路灯供电的火线和零线之间加载检测用直流电压，包括继电器和隔离变压器，隔离变压器的输入引脚接直流电压，隔离变压器的输出负引脚接零线、输出正引脚接继电器受控端，继电器控制端连接路灯供电交流电压，继电器受控端三个引脚分别连接来自隔离变压器输出正引脚的直流电、连接交流电火线和悬空，在该交流电压作用下继电器受控端将来自隔离变压器输出正引脚的直流电与交流电火线断开。

优选的，所述交直流电压切换电路还包括高压二极管和多个滤波电容，该高压二极管串接在所述隔离变压器的输出正引脚和继电器受控端之间，防止路灯供电交流电的高压电进入隔离变压器，所述隔离变压器的输入引脚接滤波电容到地，所述隔离变压器的输出正引脚与输出负引脚之间跨接滤波电容。

优选的，所述直流监测电路包括：

终端电感，跨接在火线和零线之间，作为检测用直流电压的直流负载产生一个电流；

所述隔离变压器，感应所述直流负载产生的电流并由地引脚输出；

电阻，串接在所述隔离变压器的地引脚与地之间，将所述直流负载产生的电流转换为电压信号；

直流感应电流放大电路，输入端接所述隔离变压器的地引脚，输出端将直流监测结果信号上传智能路灯电缆防盗监测主机。

优选的，所述直流感应电流放大电路包括放大器及其外围电路：放大器正输入端经匹配电阻连接所述电压信号，放大器负输入端接第一放大倍数调节电阻至地，放大器负输入端和输出端之间跨接第二放大倍数调节电阻和滤波电容。

优选的，所述放大器电路还包括输出端的电压滤波电路，电压滤波电路由电阻和电容组成。

优选的，所述交流监测电路包括：

终端电容，串接在火线和地线之间，在路灯供电交流电作用下充放电产生电流；

电流互感器，将路灯电缆的火线和零线穿过互感器的过线孔，用于感应火线跟地线之间通过电容产生的电流并输出交流感应电流；

交流感应电流放大电路，跨接所述电流互感器的副边输出端，用于将所述交流感应电流转换为电压信号再进行整形放大，输出至智能路灯电缆防盗监测主机。

优选的，所述交流感应电流放大电路包括：

电阻，跨接在所述电流互感器的副边输出端，将所述交流感应电流转换为电压信号；

π形滤波电路，由电容和电阻构成，跨接在所述电流互感器的副边输出端，输出滤除干扰后的所述电压信号；

整形电路，包括可控电压基准或可控稳压源和钳位限幅二极管，连接所述π形滤波电路，可控电压基准将所述电压信号的电平平移到适合智能路灯电缆防盗监测主机或MCU读取的数字电平，钳位限幅二极管确保输出到智能路灯电缆防盗监测主机或MCU的信号电压是一个安全值。

优选的，所述交流感应电流放大电路还包括双向TVS瞬态电压抑制二极管，跨接在所述电流互感器的副边输出端，将交流互感器副边干扰电压卸载掉。

优选的，所述交直流电压切换电路还包括压敏电阻和保险组成的防雷击电路，压敏电阻一端连接零线，另一端连接所述高压二极管，保险连接火线和所述继电器受控端需连接交流电火线的管脚，在火线零线遭受雷击时候，压敏电阻短路，保险熔断，保护后级电路不受损坏。

本实用新型的有益效果在于，通过对路灯供电状态的检测实现工作模式的自动切换，确保路灯通电和断电状态下都能够向监测设备提供电缆防盗监测信号。采用防雷击设计，提高检测传感器乃至后级电路、路灯电缆防盗监测设备的安全性。

附图说明

图1是本实用新型的智能路灯电缆防盗监测终端与智能路灯电缆防盗监测主机的连接关系；

图2是本实用新型的智能路灯电缆防盗监测终端的交直流监测切换电路和直流监测电路；

图3是本实用新型的智能路灯电缆防盗监测终端的交流监测电路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实施例的智能路灯电缆防盗监测终端与智能路灯电缆防盗监测主机的连接关系图。智能路灯电缆监测设备由主机和多个终端组成。一台主机可同时24小时全天监测6条路灯电缆并根据具体应用来选择打开或关闭任意一条路灯电缆的监测，然后通过RS-485接口将路灯电缆监测数据传输到监控中心。电缆防盗终端接入在末端灯杆上，与电缆的火线、零线、地线相连。

当路灯电缆无市电时，电缆监测终端直流输出端输出直流电压，经过路灯电缆监测终端电感，产生一个直流电流，此电流通过DC/DC隔离变压器，再转换成一个电压信号，传入到电缆监测主机MCU。如果MCU检测出此电压信号表示电缆正常，如果MCU未检出此电压信号表示电缆出现故障。电缆防盗主机产生报警信息，置位相关报警标志位，相应电缆的报警指示灯点亮，报警喇叭会立刻发出声音，通过RS-485将报警状态传到后台或监测中心。

当路灯电缆带市电时，电缆监测终端接在火线L和地线PE上的50UF CBB终端电容会产生一个交流电流。此电流通过电流互感器接入到电缆监测主机交流输入端，再转换成一个电压信号，传入到电缆检测主机。如果MCU检测出此电压信号表示电缆正常，如果MCU未检出此电压信号表示电缆出现故障。电缆防盗主机会产生报警信息，置位相关报警标志位，相应电缆的报警指示灯点亮，报警喇叭会立刻发出声音，通过RS-485将报警状态传到后台。

6路电缆软件上采用分时监测，循环查询，也可设置打开或关闭任意一条电缆的监测。

图2是本实用新型的智能路灯电缆防盗监测终端的交直流监测切换电路和直流监测电路。直流输出端口外接在需要监测的电缆线材上，用于路灯电缆无供电情况下的监测。电缆无供电时，火线和零线上切换为DC12V电压，DC12V电压通过串接在末端电感，产生一个直流电流，这个直流电流通过隔离变压器，再转换成电压信号，传送到MCU。MCU检测到有此电压信号，表示路灯电缆未被盗。如果路灯电缆被盗，串接在相线和中线的电感回路被切断，回路上无电流。MCU就检测不到电压信号，表示电缆被盗。

火线和零线上切换为DC12V电压是通过一个常闭交流高压双闭继电器实现。带交流220V市电时，继电器K1线圈(受控端)引脚1、8两端受电，触点(控制端)引脚6、7断开，触点引脚2、3断开。交直流检测信号AC_CHecK为高电平，输出到MCU，表示此时有市电，MCU应从交流检测端口检测电压信号。

不带交流220V市电时，火线和零线上切换为DC12V电压。因为继电器K1线圈引脚1、8不带220V交流电，所以常闭继电器两个触点均闭合。交直流检测信号AC_CHecK为低电平，输出到MCU，表示此时不带市电，MCU应从直流检测端口检测电压信号。

电缆防盗主机直流12V电压通过隔离变压器，再经过继电器触点引脚6、7输出到终端电感L上，形成一个电流回路。电感阻交通直，所以直流12V电压将通过终端电感L产生一个电流。电流值为12V除以电感直流内阻R。这个电流再通过隔离变压器传送到12V输入端。隔离变压器的输入端串联一个电阻R6到地，将电流信号转换为电压信号。由于转换后的电压信号微弱，所以需要接入一个放大器，将其放大后输出给MCU。

R5为交直流检测信号AC_CHecK的上拉电阻。D4为高压二极管，当火线和零线带有220V交流电时，防止高压电进入12V直流输出隔离变压器。C5、C6为12V直流输出隔离变压器滤波电容。R6为电流转电压电阻。U1为电压放大器，将电压互感器检测的微弱电压放大10倍。R7、R8为放大倍数设置电阻，C7为滤波电容，R10为匹配电阻。R9配合C8完成输出电压的滤波。最终输出一个经过处理后的电压信号DA_ADC给MCU。所以电缆不带交流220V市电时，MCU应检测到电压信号DA_ADC，表示电缆未被盗。MCU未检测到电压信号DA_ADC，表示电缆被盗。置位相关报警标志位，相应电缆的报警指示灯点亮，报警喇叭会立刻发出声音，并将报警信息通过RS-485通信上传给后台。RV1是压敏电阻，与保险F1配合。当火线零线遭受雷击时候，RV1短路，F1熔断，保护后级电路不受损坏。

图3是本实用新型的智能路灯电缆防盗监测终端的交流监测电路。交流输入电流端口外接5A:2.5mA的电流互感器，用于路灯电缆有供电情况下的监测。需要将路灯电缆的火线和零线穿过互感器的过线孔，地线不能穿过过线孔。如果负载全部连接在火线和零线之间，火线和零线流进、流出的电流应该是相同的。但是，在火线上接入一个50UF的终端电容到地线上，电容随着交流频率变化，进行充放电，火线跟地线之间通过终端电容就会有电流流过。电流互感器能够感应到火线与零线之间的电流差，即终端电容上通过的电流。而这个电流可以经过电流互感器变换后，再转换成一个电压信号传送到MCU上。MCU检测到有此电压信号，表示路灯电缆未被盗。如果路灯电缆被盗，火线到地线的通路断开，火线上没有电流流向地线。MCU就检测不到电压信号，表示路灯电缆被盗。

电缆带交流220V市电时，电缆火线L上接入一个高压交流电容(即终端电容)到大地，由于电容有频率特性隔直通交，所以火线将会通过交流电容流出电流到大地。将火线L和零线N穿过一个电流互感器，地线不穿过。在未接入交流电容的情况下，火线流进的电流等于零线流出的电流。接入交流电容后火线流进的电流就会大于零线流出的电流。由于火线上还有一部分电流通过交流电容流向了大地，电流互感器能够感应到交流电容流过的电流，并按电流互感器砸比将电流变送到副边，再通过信号转换电路将副边电流转换为电压信号传送给MCU。MCU检测到此电压信号代表电缆未被盗，MCU检测不到此电压信号代表电缆被盗。因为电流互感器通过变压比后感应电流很小，所以先要转换为电压信号再进行整形方大，最后传送给MCU。电阻R2串联在电流互感器副边输出端，与电流互感器副边输出端构成回路，副边电流乘以电阻R2就得到副边电压V0。这个电压经过R1、R4、C1、C3、C2组成的π形滤波，将信号干扰滤掉。因为副边电压V0是一个50HZ的交流电压信号，幅值在600mV左右，包括了负电压，而MCU需要处理的是一个正电压信号；所以添加了一个整形电路，外加2.5V的正电压。2.5V正电压是由D3可控电压基准芯片产生，R3为基准芯片提供电流。电压叠加算法为AC_ADC＝V0+V2.5，既在含有正负电压的交流信号V0上叠加了一个直流2.5V电压，得到一个只含有正值的50HZ交流电压信号AC_ADC。最终AC_ADC为V0抬高了2.5V后的交流电压信号，只带有正值，所以MCU检测到一个正电压AC_ADC。所以电缆带交流220V市电时，MCU检测到电压信号DA_ADC，表示电缆未被盗。MCU未检测到电压信号DA_ADC，表示电缆被盗。置位相关报警标志位，相应电缆的报警指示灯点亮，报警喇叭会立刻发出声音，并将报警信息通过RS-485通信上传给后台。在本实施例中，D3选用可控精密稳压源TL431，D2是钳位限幅二极管。D1是双向TVS瞬态电压抑制二极管，将交流互感器副边干扰电压卸载掉。D2是钳位限幅二极管,将AC_ADC电压限制在5V,保证输入到MCU电压信号是一个安全值。

Claims (10)

1.一种智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，包括：

交直流监测切换电路，用于根据有无供电向检测设备提示当前处于何种监测模式，即交流监测或直流监测，并且在直流监测模式下向路灯供电的火线和零线之间加载检测用直流电压；

交流监测电路，用于路灯电缆有供电时通过感应交流电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号；

直流监测电路，用于路灯电缆无供电时通过感应和放大直流电压产生的电流提供电缆是否断开即被盗的检测信号。

2.根据权利要求1所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述交直流监测切换电路包括：

模式指示电路，用于向检测设备提示当前处于何种监测模式，由继电器和上拉电阻组成，继电器控制端连接路灯供电交流电压，继电器受控端第一个管脚接地、第二个管脚悬空，另一个管脚连接上拉电阻并在受控端的控制下从继电器内部连通第一个管脚或第二个管脚以输出模式指示信号，即高或低电平；

交直流电压切换电路，用于在直流监测模式下向路灯供电的火线和零线之间加载检测用直流电压，包括继电器和隔离变压器，隔离变压器的输入引脚接直流电压，隔离变压器的输出负引脚接零线、输出正引脚接继电器受控端，继电器控制端连接路灯供电交流电压，继电器受控端三个引脚分别连接来自隔离变压器输出正引脚的直流电、连接交流电火线和悬空，在该交流电压作用下继电器受控端将来自隔离变压器输出正引脚的直流电与交流电火线断开。

3.根据权利要求2所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于：所述交直流电压切换电路还包括高压二极管和多个滤波电容，该高压二极管串接在所述隔离变压器的输出正引脚和继电器受控端之间，防止路灯供电交流电的高压电进入隔离变压器，所述隔离变压器的输入引脚接滤波电容到地，所述隔离变压器的输出正引脚与输出负引脚之间跨接滤波电容。

4.根据权利要求2或3所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述直流监测电路包括：

终端电感，跨接在火线和零线之间，作为检测用直流电压的直流负载产生一个电流；

所述隔离变压器，感应所述直流负载产生的电流并由地引脚输出；

电阻，串接在所述隔离变压器的地引脚与地之间，将所述直流负载产生的电流转换为电压信号；

直流感应电流放大电路，输入端接所述隔离变压器的地引脚，输出端将直流监测结果信号上传智能路灯电缆防盗监测主机。

5.根据权利要求4所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述直流感应电流放大电路包括放大器及其外围电路：放大器正输入端经匹配电阻连接所述电压信号，放大器负输入端接第一放大倍数调节电阻至地，放大器负输入端和输出端之间跨接第二放大倍数调节电阻和滤波电容。

6.根据权利要求5所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述放大器电路还包括输出端的电压滤波电路，电压滤波电路由电阻和电容组成。

7.根据权利要求1所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述交流监测电路包括：

终端电容，串接在火线和地线之间，在路灯供电交流电作用下充放电产生电流；

电流互感器，将路灯电缆的火线和零线穿过互感器的过线孔，用于感应火线跟地线之间通过电容产生的电流并输出交流感应电流；

交流感应电流放大电路，跨接所述电流互感器的副边输出端，用于将所述交流感应电流转换为电压信号再进行整形放大，输出至智能路灯电缆防盗监测主机。

8.根据权利要求7所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述交流感应电流放大电路包括：

电阻，跨接在所述电流互感器的副边输出端，将所述交流感应电流转换为电压信号；

π形滤波电路，由电容和电阻构成，跨接在所述电流互感器的副边输出端，输出滤除干扰后的所述电压信号；

整形电路，包括可控电压基准或可控稳压源和钳位限幅二极管，连接所述π形滤波电路，可控电压基准将所述电压信号的电平平移到适合智能路灯电缆防盗监测主机或MCU读取的数字电平，钳位限幅二极管确保输出到智能路灯电缆防盗监测主机或MCU的信号电压是一个安全值。

9.根据权利要求8所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述交流感应电流放大电路还包括双向TVS瞬态电压抑制二极管，跨接在所述电流互感器的副边输出端，将交流互感器副边干扰电压卸载掉。

10.根据权利要求3所述的智能路灯电缆防盗监测终端，其特征在于，所述交直流电压切换电路还包括压敏电阻和保险组成的防雷击电路，压敏电阻一端连接零线，另一端连接所述高压二极管，保险连接火线和所述继电器受控端需连接交流电火线的管脚，在火线零线遭受雷击时候，压敏电阻短路，保险熔断，保护后级电路不受损坏。

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