CN210670068U - 基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电力载波技术领域的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，系统包括监控主机、检测中继电路和终端电路，监控主机、检测中继电路和终端电路通过耦合方式串联接入电力线缆；监控主机将查询请求信号输出到检测中继电路，并从检测中继电路接收查询回传信号；检测中继电路接收监控主机输出的查询请求信号，发送查询中继信号到终端电路，并发送查询回传信号到监控主机。本实用新型的有益效果在于提出了一种结构简单、易于实现、成本低的电力载波的线缆防盗窃系统，当电力线缆上没有交流电流时，仍可以实现线缆通断的检测。

Description

基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统

技术领域

本实用新型涉及电力载波技术领域，特别是一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统。

背景技术

电力线缆，特别是路灯的电力线缆，由于铺设范围广，只能实现定期的线路查询，不便于管理，时常出现线缆被盗的情况，当线缆被盗时，很难实现定位和排查。因此，用于电力线缆防盗的各项技术应运而生。

现有技术中，基于电力载波技术的路灯电缆防盗定位方法（专利号CN106157508B）和一种多从站电缆防盗监控系统的组网通信方法（专利号CN107346980A）均公开了一种电缆防盗的方法和系统，但是上述发明需要的部件多，结构复杂，相应的成本高。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：提供了一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，结构简单，易于实现，成本低，并且在无电情况下仍然能够做到线缆监测。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，包括监控主机、检测中继电路、终端电路，

监控主机、检测中继电路和终端电路通过耦合方式串联接入电力线缆；

监控主机将查询请求信号输出到检测中继电路，并从检测中继电路接收检测中继电路或终端电路的查询回传信号；

检测中继电路接收监控主机输出的查询请求信号或终端电路的查询回传信号，发送查询回传信号到监控主机，或者发送查询中继信号到终端电路；

终端电路接收检测中继电路输出的查询请求信号，输出终端电路的查询回传信号到检测中继电路。

作为本实用新型的优选方案，系统包括多个检测中继电路，多个检测中继电路串联接入电力线缆；

每一个检测中继电路接收前级检测中继电路输出的查询请求信号或者后一级检测中继电路输出的查询回传信号，输出查询请求信号到后一级检测中继电路，或者输出本级查询回传信号到前一级检测中继电路；

终端电路接收前一级检测中继电路输出的查询请求信号，输出终端电路查询回传信号到前一级检测中继电路。

作为本实用新型的优选方案，每一个检测中继电路包括信号耦合电路、信号输入滤波电路、信号输出放大电路、PLC通信芯片、单片机及其外围电路、供电电路，

PLC通信芯片通过UART接口与单片机通信连接，PLC通信芯片还输入信号输入滤波电路的滤波查询请求信号或滤波查询中继信号，输出查询回传信号或查询回传中继信号到信号输出放大电路；

信号耦合电路接收电力线缆上输入的查询请求信号或查询回传信号，并将查询请求信号或查询回传信号输出到信号输入滤波电路，信号耦合电路还接收并输出信号输出放大电路输出的放大查询回传信号、放大查询请求信号或放大本地查询回传信号，并输出放大查询回传信号、放大查询请求信号或放大本地查询回传信号到电力线缆上；

信号输入滤波电路接收信号耦合电路输出的查询请求信号或查询回传信号，对查询请求信号或查询回传信号进行滤波，得到滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，并将滤波查询请求信号或滤波查询回传信号输出到PLC通信芯片；

信号输出放大电路接收PLC通信芯片输出的查询回传信号、查询请求信号或本地查询回传信号，对查询回传信号、查询请求信号或本地查询回传信号进行放大，输出放大查询回传信号、放大查询请求信号或放大本地查询回传信号到信号耦合电路；

PLC通信芯片接收信号输入滤波电路输出的滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，输出滤波查询请求信号或滤波查询回传信号到单片机；PLC通信芯片还接收单片机输出的查询请求信号、查询回传信号或低电平使能信号，输出查询请求信号或查询回传信号到信号输出放大电路，或者输出预存的本地查询回传信号到信号输出放大电路；

单片机接收滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，根据滤波查询请求信号或滤波查询回传信号中的地址码，输出查询请求信号、查询回传信号或低电平使能信号到PLC通信芯片；

供电电路给PLC通信芯片、单片机和信号输出放大电路提供直流电源。

作为本实用新型的优选方案，PLC通信芯片和单片机之间采用UART接口实现通信。

作为本实用新型的优选方案，供电电路是锂电池充电电路，给PLC通信芯片和单片机提供3.3V直流电源，给信号输出放大电路提供12V直流电源。

作为本实用新型的优选方案，PLC通信芯片采用DBPSK数字调制解调方式传输信号。

作为本实用新型的优选方案，PLC通信芯片载波中心频率是1.66MHz，频带宽度是10kHz~20kHz。

作为本实用新型的优选方案，PLC通信芯片型号为ES1642-C。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的有益效果在于提出了一种结构简单、易于实现、成本低的电力载波的线缆防盗窃系统。

2、当电力线缆上没有交流电流时，仍可以实现线缆通断的检测。

附图说明

图1为本发明一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统示意图；

图2为本发明实施例1中检测中继电路的原理框图；

图3为本发明实施例1中的单片机与PLC接口电路示意图；

图4为本发明实施例1中供电电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

实施例1

一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，包括监控主机、检测中继电路、终端电路，系统结构示意图如图1所示。

监控主机、检测中继电路和终端电路通过耦合方式串联接入电力线缆。监控主机将查询请求信号通过电力载波PLC通信芯片输出到电力线缆，查询请求信号是查询指令+查询地址，例如“AA0101”代表输出查询信号到地址为0101的检测中继电路，每一个检测中继电路都预先配置保存了用于访问和应答的地址码，例如0101代表编号为4的检测中继电路。

查询请求信号通过电力线缆输出到检测中继电路，检测中继电路接收查询请求信号，当查询请求信号中的地址信息与本地地址信息匹配时，将带有地址码的查询回传信号（例如“BB0101”）输出到电力线缆，监控主机接收到查询回传信号，说明从监控主机到地址码对应的检测中继电路之间的线缆是通的，完好无损的，没有断开。当查询请求信号中的地址信息与检测中继电路本地地址信息不匹配时，检测中继电路继续通过电力载波PLC通信芯片将查询请求信号输出到电力线缆，查询请求信号通过电利线缆传输到终端电路（终端电路实际上就是线缆上最后一个检测中继电路，特殊性在于，无论查询请求信号中的地址信息与本地地址信息匹配或者不匹配，都不需要终端电路输出查询请求信号）。

当电路中只有检测中继电路和终端电路时，查询请求信号中的地址码与检测中继电路的地址码不一致，则查询请求信号中的地址码与终端电路的地址码一致。终端电路收到与其地址码匹配的查询请求信号后，输出带有其地址码的查询回传信号到电力线缆，查询回传信号通过电力线缆输出到检测中继电路，检测中继电路将查询回传信号通过电利线缆发送给监控主机，监控主机接收到带有终端电路地址码的查询回传信号后，说明从监控主机到终端电路之间的线缆是通的，完好无损的，没有断开。

一般情况下，监控主机输出的查询请求信号传输距离有限，采用一个检测中继电路和一个终端电路，能检测的电力线缆的长度有限，因此，一般采用多个检测中继电路，构成多级检测中继电路串联传递信号。

每一个检测中继电路接收前级检测中继电路输出的查询请求信号，输出查询请求信号到后一级检测中继电路，并输出查询回传信号到前一级检测中继电路。终端电路接收前一级检测中继电路输出的查询请求信号，当与查询请求信号中的地址码匹配时，输出带有本地地址码的查询回传信号到前一级检测中继电路。每两个检测中继电路之间的通信距离根据电力载波信号传输的距离确定。这样可通过查询、层层中继、层层应答的方式来精准的判断通信中断的位置，为排查故障提供了可靠的依据。监控主机依次发出带有地址码的查询请求信号之后，若收到第K个检测中继电路的查询回传信号而不能收到第K+1个监测中继电路的查询回传信号，说明中断点在第K个检测中继电路和第K+1个监测中继电路之间。

每一个检测中继电路包括信号耦合电路、信号输入滤波电路、信号输出放大电路、PLC通信芯片、单片机及其外围电路、供电电路，检测中继电路原理框图如图2所示。

信号耦合电路接收电力线缆上输入的查询请求信号或查询回传信号，并将查询请求信号或查询回传信号输出到信号输入滤波电路，信号耦合电路还接收信号输出放大电路输出的放大的原查询回传信号、放大的原查询请求信号或放大的本地查询回传信号，并将上述信号输出到电力线缆上。原查询回传信号里的地址码与本地的地址码不一致，本级检测中继电路只是将其放大回传，起到中继的作用，而本地查询回传信号是根据查询请求信号中的地址码与本级地址码一致，新生成的带有本地地址码的本地查询回传信号。

信号输入滤波电路接收信号耦合电路输出的查询请求信号或查询回传信号，对查询请求信号或查询回传信号进行滤波，得到滤波处理后的查询请求信号或查询回传信号，并将滤波后的查询请求信号或查询回传信号输出到PLC通信芯片，本实施例中，滤波后频率是1.66MHz。

信号输出放大电路接收PLC通信芯片输出的本地查询回传信号、原查询回传信号或原查询请求信号，对上述信号进行放大，输出放大的本地查询回传信号、放大的原查询回传信号或放大的原查询请求信号到信号耦合电路。

PLC通信芯片接收信号输入滤波电路输出的查询请求信号或查询回传信号，输出本地查询回传信号、原查询回传信号或原查询请求信号到信号输出放大电路。PLC通信芯片通过UART接口与单片机通信连接，发送查询请求信号或查询回传信号到单片机，并从单片机接收原查询请求信号、原查询回传信号或低电平使能信号。本地查询回传信号是根据本地地址码已经配置好存储在PLC通信芯片寄存器中的回传识别码+地址码。

作为优选方案，PLC通信芯片采用DBPSK数字调制解调方式传输信号，具有灵敏度高、通信可靠、抗干扰能力强、通信距离远等特点，属于高效率帧中继转发机制，PLC通信芯片载波中心频率是1.66MHz，频带宽度是10kHz~20kHz，接收灵敏度是100uVrms，通信速率是2.5kbps~5kbps，型号为青岛东软的ES1642-C。

单片机接收到查询请求信号，当地址码匹配时，给PLC通信芯片输出一个低电平使能信号，PLC通信芯片输出预存的带有地址码查询回传信号到信号输出放大电路；当地址码不匹配时，直接将原查询请求信号返回给PLC通信芯片输出，PLC通信芯片输出原查询请求信号到信号输出放大电路。PLC通信芯片并不是直接将查询回传信号或原查询请求信号输出到电力线缆上，而是先输出到信号输出放大电路，将信号进行放大处理，再输出。

还有一种情况是单片机接收到查询回传信号（这是其他检测中继电路的查询回传信号，本级只起到功率放大和中继的回传的作用），直接将查询回传信号输出到PLC通信芯片，而不对该回传信号做任何处理， PLC通信芯片直接将查询回传信号输出到信号输出放大电路。

单片机通过UART接口接收到查询请求信号后，通过简单的二进制与运算，就能判定信号的地址和本地地址是否一致。地址不一致时，输出原查询请求信号或原查询回传信号到PLC通信芯片，当地址一致时，输出带有本地地址的查询回传信号到PLC通信芯片。单片机与PLC接口电路如图3所示，单片机型号为STM32L053R8T6。

供电电路给PLC通信芯片、单片机和信号输出放大电路提供直流电源。

作为优选方案，检测中继电路除了可以通过从电力线缆将交流电转换为直流电给检测中继电路供电，还可以通过电池供电，在线路断电的时候，仍然能够向监控主机上报数据，电池续航达到数天。

作为优选方案，供电电路是锂电池充电电路，锂电池充电电路将锂电池提供的电源转换为12V直流电源，为PLC通信芯片的信号输入提供电源，锂电池充电电路还将锂电池提供的电源转换为3.3V给信号输出放大电路和单片机供电，锂电池充电电路图如图4所示。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，包括监控主机、检测中继电路、终端电路，

所述监控主机、检测中继电路和终端电路通过耦合方式串联接入电力线缆；

所述监控主机将查询请求信号输出到所述检测中继电路，并从所述检测中继电路接收所述检测中继电路或所述终端电路的查询回传信号；

所述检测中继电路接收所述监控主机输出的查询请求信号或所述终端电路的查询回传信号，发送查询回传信号到所述监控主机，或者发送查询中继信号到所述终端电路；

所述终端电路接收所述检测中继电路输出的查询请求信号，输出终端电路的查询回传信号到所述检测中继电路。

2.如权利要求1所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述系统包括多个所述检测中继电路，所述多个所述检测中继电路串联接入电力线缆；

每一个所述检测中继电路接收前级检测中继电路输出的所述查询请求信号或者后一级检测中继电路输出的查询回传信号，输出所述查询请求信号到后一级检测中继电路，或者输出本级查询回传信号到前一级检测中继电路；

所述终端电路接收前一级检测中继电路输出的所述查询请求信号，输出终端电路查询回传信号到前一级检测中继电路。

3.如权利要求2所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，每一个所述检测中继电路包括信号耦合电路、信号输入滤波电路、信号输出放大电路、PLC通信芯片、单片机及其外围电路、供电电路，

所述PLC通信芯片通过UART接口与所述单片机通信连接，所述PLC通信芯片还输入所述信号输入滤波电路的滤波查询请求信号或滤波查询中继信号，输出查询回传信号或查询回传中继信号到所述信号输出放大电路；

所述信号耦合电路接收所述电力线缆上输入的查询请求信号或查询回传信号，并将所述查询请求信号或所述查询回传信号输出到所述信号输入滤波电路，所述信号耦合电路还接收并输出所述信号输出放大电路输出的放大查询回传信号、放大查询请求信号或放大本地查询回传信号，并输出所述放大查询回传信号、所述放大查询请求信号或放大本地查询回传信号到电力线缆上；

所述信号输入滤波电路接收所述信号耦合电路输出的所述查询请求信号或所述查询回传信号，对所述查询请求信号或所述查询回传信号进行滤波，得到滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，并将所述滤波查询请求信号或滤波查询回传信号输出到所述PLC通信芯片；

所述信号输出放大电路接收PLC通信芯片输出的所述查询回传信号、所述查询请求信号或本地查询回传信号，对所述查询回传信号、所述查询请求信号或本地查询回传信号进行放大，输出放大查询回传信号、放大查询请求信号或放大本地查询回传信号所述信号耦合电路；

所述PLC通信芯片接收所述信号输入滤波电路输出的所述滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，输出所述滤波查询请求信号或滤波查询回传信号到单片机；所述PLC通信芯片还接收所述单片机输出的所述查询请求信号、所述查询回传信号或低电平使能信号，输出所述查询请求信号或所述查询回传信号到所述信号输出放大电路，或者输出预存的本地查询回传信号到所述信号输出放大电路；

所述单片机接收所述滤波查询请求信号或滤波查询回传信号，根据所述滤波查询请求信号或滤波查询回传信号中的地址码，输出所述查询请求信号、所述查询回传信号或低电平使能信号到所述PLC通信芯片；

所述供电电路给所述PLC通信芯片、所述单片机和所述信号输出放大电路提供直流电源。

4.如权利要求3所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述PLC通信芯片和所述单片机之间采用UART接口实现通信。

5.如权利要求3所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述供电电路是锂电池充电电路，给所述PLC通信芯片和所述单片机提供3.3V直流电源，给所述信号输出放大电路提供12V直流电源。

6.如权利要求3所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述PLC通信芯片采用DBPSK数字调制解调方式传输信号。

7.如权利要求5所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述PLC通信芯片载波中心频率是1.66MHz，频带宽度是10kHz~20kHz。

8.如权利要求7所述的一种基于电力载波的线缆防盗窃智慧管控系统，其特征在于，所述PLC通信芯片型号为ES1642-C。

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