一種低成本高可靠性低壓電力線防盜方案研究

曾曉宏，李 忠

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶401331）

0 引言

目前市面上常見(jiàn)的低壓電力線防盜系統(tǒng)大致有兩種類(lèi)型：GSM信息直接報(bào)警型和電力載波技術(shù)結(jié)合GSM報(bào)警型。前者是在每根電線桿上安裝手機(jī)模塊，根據(jù)監(jiān)控到的掉電信號(hào)發(fā)出告警信息；后者是在電力線兩端分別安裝電力載波收發(fā)模塊，在掉電后通過(guò)電力載波發(fā)送驗(yàn)證信息后再由GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)警信息，后者所具有的優(yōu)點(diǎn)是它能夠判別到底是線路斷開(kāi)還是停電引發(fā)的告警，有一定的實(shí)用性。但是，以上兩種類(lèi)型的低壓電力線防盜系統(tǒng)都有一個(gè)明顯的缺陷，就是成本過(guò)高，企業(yè)難以承受。

1 系統(tǒng)概述

根據(jù)電力企業(yè)對(duì)防盜系統(tǒng)的成本和可靠性的綜合考慮，提出以下解決方案（圖1所示），在保證可靠性的前提下可以最大限度地節(jié)約系統(tǒng)成本。

圖1 低壓電力線防盜系統(tǒng)框圖

當(dāng)監(jiān)控探頭檢測(cè)到低壓電力線斷線后，通過(guò)433M射頻信號(hào)向信息采集及報(bào)警器發(fā)出告警信息；報(bào)警器定時(shí)將采集到的告警信息用手機(jī)短信的方式通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到短信貓；服務(wù)器根據(jù)信息內(nèi)容更新數(shù)據(jù)庫(kù)，并在用戶(hù)頁(yè)面上顯示，并向特定的手機(jī)用戶(hù)發(fā)出告警短信。

此外，用戶(hù)可以在任意電腦上通過(guò)瀏覽器登錄網(wǎng)頁(yè)進(jìn)入本管理系統(tǒng)，執(zhí)行對(duì)歷史告警信息進(jìn)行查詢(xún)，對(duì)基本資料進(jìn)行修改，對(duì)初始告警系統(tǒng)進(jìn)行配置等操作。

2 各模塊設(shè)計(jì)方案

2.1 監(jiān)控探頭設(shè)計(jì)

監(jiān)控探頭直接從低壓電網(wǎng)上取220V交流電經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源供電。在被監(jiān)控低壓線正常有電的情況下，監(jiān)控探頭每隔一定時(shí)間向報(bào)警器發(fā)出無(wú)線信息；此信息包括本探頭地址碼和校驗(yàn)碼等。當(dāng)線路發(fā)生中斷時(shí)，監(jiān)控探頭失電，不再發(fā)出無(wú)線信息，圖2所示。

圖2 監(jiān)控探頭結(jié)構(gòu)框圖

2.2 信息采集及報(bào)警器設(shè)計(jì)

信息采集模塊在正常狀況下每隔一定時(shí)間就會(huì)收到所有監(jiān)控探頭發(fā)出的地址信息。一旦在某段時(shí)間間隔中沒(méi)有收到某個(gè)探頭的地址信息，則判定此探頭所監(jiān)控的電力線發(fā)生中斷。此時(shí)報(bào)警器將告警地址通過(guò)短信發(fā)送到GSM網(wǎng)絡(luò)上，圖3所示。

圖3 信息采集及報(bào)警器結(jié)構(gòu)框圖

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，將有關(guān)指標(biāo)設(shè)定如下。無(wú)線傳輸頻率：433M；射頻傳輸距離：不大于1 000米（視距）；短信或USSD傳輸距離：無(wú)限制；報(bào)警器電池容量：2 000 mAh；警號(hào)聲音強(qiáng)度：大于80dB。

2.4 后臺(tái)軟件設(shè)計(jì)方案

本方案概要描述的是電力設(shè)備綜合防盜報(bào)警系統(tǒng)的總體功能以及具體要求，其目的是使得軟件的設(shè)計(jì)者能夠更有針對(duì)性地按照特定的要求設(shè)計(jì)本管理系統(tǒng)。

（1）采用頁(yè)面瀏覽器方式，即各電腦終端不用安裝任何軟件，只需打開(kāi)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)就可以通過(guò)登錄本系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)操作；

（2）由于涉及到電力系統(tǒng)和防盜報(bào)警等主題內(nèi)容，本頁(yè)面設(shè)計(jì)風(fēng)格要求莊重大方，穩(wěn)重可靠；

（3）有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)操作和數(shù)據(jù)保存，可采取向運(yùn)營(yíng)商租用服務(wù)器，廠商自行進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)的方式；

（4）頁(yè)面每5秒鐘刷新一次數(shù)據(jù)，保證告警信息的實(shí)時(shí)上傳；

（5）頁(yè)面設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單直觀，便于非專(zhuān)業(yè)人員操作。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)控探頭與報(bào)警器通常都安裝在野外環(huán)境，故而要求能夠適應(yīng)各種氣候；對(duì)于監(jiān)控探頭要求防雨，而對(duì)于信息采集和報(bào)警器還應(yīng)有一定的防暴能力，以免被破壞。兩種結(jié)構(gòu)在考慮防雨防暴的同時(shí)，都存在一個(gè)天線引出的問(wèn)題，這一點(diǎn)對(duì)無(wú)線接收的效果和距離有非常大的影響；故而必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上綜合考慮天線的引出位置及安裝方式。

3 測(cè)試結(jié)論

選用ASK無(wú)線收發(fā)模塊對(duì)本系統(tǒng)中關(guān)鍵的短距離射頻傳輸參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，其測(cè)試數(shù)據(jù)如下表1，表2所示。

表1 接收模塊測(cè)試結(jié)果

表2 發(fā)射模塊測(cè)試結(jié)果

通過(guò)測(cè)試可見(jiàn)，在多發(fā)單收（即一定范圍內(nèi)的多個(gè)監(jiān)控探頭共用一個(gè)接收模塊）的情況下，選用性能最好的接收和發(fā)射模塊，以一套系統(tǒng)一個(gè)接收和10個(gè)發(fā)射為例，其射頻通信部分的成本僅為70多元，完全能夠保證在低成本的情況下完成高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸工作。此外，利用手機(jī)傳輸網(wǎng)和短距離射頻傳輸技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)計(jì)了友好的后臺(tái)界面以及適合野外環(huán)境的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從低成本和高可靠性?xún)煞矫姹ＷC其實(shí)用性。

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