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基于GPRS無線通訊的計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-07-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、引言

  當(dāng)前,電力公司設(shè)備盜竊案件猖獗,竊電現(xiàn)象屢禁不止,財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重。計(jì)量箱主要依靠一把鎖來看護(hù),傳統(tǒng)鎖具防盜安全系數(shù)低、易被破壞,且被破壞后無法實(shí)時(shí)報(bào)警、及時(shí)取證。設(shè)備的損毀和防竊電工作依靠外勤人員的發(fā)現(xiàn)或用電檢查人員的巡查,工作量大,收效甚微。為了有效防止和杜絕偷漏電現(xiàn)象的發(fā)生,提高用電檢查的效率,降低用電檢查工作人員的勞動(dòng)量,提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性,結(jié)合電力生產(chǎn)調(diào)度管理的發(fā)展需求和特點(diǎn),建立基于技術(shù)的系統(tǒng)是非常必要的。

2、系統(tǒng)的概況

  2.1系統(tǒng)的研究背景

  從已經(jīng)發(fā)生的竊電案件觀察,當(dāng)前竊電行為呈現(xiàn)技術(shù)化和多樣性特點(diǎn),而目前多數(shù)電子鎖產(chǎn)品以僅采用現(xiàn)場鎖具管理為主要目的,存在以下缺陷:

  (1)無法對(duì)計(jì)量箱狀態(tài)進(jìn)行檢測。

 ?。?)電子鎖開閉工況無法實(shí)時(shí)傳回主站系統(tǒng)。

 ?。?)不具備防竊電功能。

  按照國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)十二五規(guī)劃,電能計(jì)量在裝備現(xiàn)代化上將不斷提升,自動(dòng)化水平越來越高,自動(dòng)采集范圍將從電能采集擴(kuò)大到防盜、防竊電、用電監(jiān)測、節(jié)能調(diào)控。

  2.2計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)方案

  智能報(bào)警電子鎖利用電子技術(shù)取代傳統(tǒng)鎖芯,用芯片控制鎖具開啟和閉合,同時(shí)可以檢測計(jì)量箱的工作情況,實(shí)現(xiàn)計(jì)量采集點(diǎn)的開門報(bào)警、震動(dòng)報(bào)警、磁干擾或磁攻擊報(bào)警、斷電報(bào)警、零電流報(bào)警和紅外干擾報(bào)警等功能,通過聯(lián)防分析,防止漏報(bào)和誤報(bào)。

  智能報(bào)警電子鎖采用分體式設(shè)計(jì),具有抗破壞,適應(yīng)性強(qiáng),易于安裝的特點(diǎn),普遍適用于各類計(jì)量箱和基于SG186設(shè)計(jì)的新型智能表箱。采用有源與無源相結(jié)合的設(shè)計(jì),具有使用壽命長,報(bào)警實(shí)時(shí)性好,易于維護(hù)的特點(diǎn)。通過將偵測到的有關(guān)防竊電報(bào)警信號(hào)與電子鎖記錄和實(shí)際計(jì)量的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比、聯(lián)防分析,進(jìn)一步提高了防竊電報(bào)警的準(zhǔn)確率。

  2.3計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

  與已往的技術(shù)相比,新型計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在:

 ?。?)新型防竊電遠(yuǎn)程報(bào)警電子鎖裝置,可以實(shí)現(xiàn)通過安裝在竊電風(fēng)險(xiǎn)較大的計(jì)量箱里,全年7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行檢測表箱狀態(tài),以便及時(shí)報(bào)警,減少竊電損失。

 ?。?)新型報(bào)警信息通過上傳到主站進(jìn)行分析、報(bào)警和展現(xiàn),為現(xiàn)場稽查提供有效依據(jù),為案件取證提供有力數(shù)據(jù)。

 ?。?)采用分體式設(shè)計(jì),具有抗破壞,適應(yīng)性強(qiáng),易于安裝的特點(diǎn),普遍適用于各類計(jì)量箱和基于SG186設(shè)計(jì)的新型智能表箱。

 ?。?)采用有源與無源相結(jié)合的設(shè)計(jì),具有使用壽命長,報(bào)警實(shí)時(shí)性好,易于維護(hù)的特點(diǎn)。

  (5)通過將偵測到的有關(guān)防竊電報(bào)警信號(hào)與電子鎖記錄和實(shí)際計(jì)量的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比、聯(lián)防分析,進(jìn)一步提高了防竊電報(bào)警的準(zhǔn)確率。

  2.4技術(shù)在計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用

  2.4.1系統(tǒng)

  GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫(GeneralPacketRadioSystem),它采用TDMA方式傳輸語音,采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù),GPRS方式理論帶寬可達(dá)171.2Kbps,是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù),通常稱為2.5G。

  2.4.2系統(tǒng)工作原理

  計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)組成:遠(yuǎn)程報(bào)警電子鎖裝置,手持終端,主站系統(tǒng)三個(gè)部分。其中遠(yuǎn)程報(bào)警電子鎖和手持終端為硬件設(shè)備。主站系統(tǒng)分為通訊主站,應(yīng)用系統(tǒng)兩個(gè)部分。

  通訊主站采用windowsservice系統(tǒng)服務(wù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)服務(wù)伺服,用于處理專業(yè)報(bào)警器與系統(tǒng)之間的通訊連接,分為通訊服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器兩部分,分別部署在通訊服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器上,之間利用隔離設(shè)備做安全隔離,以保證公司內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全。

  利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備和GPRS設(shè)備,可以同時(shí)對(duì)多個(gè)子站進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,使每個(gè)計(jì)量箱的監(jiān)測數(shù)據(jù)都能夠?qū)崟r(shí)的顯示在主站上。其原理結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1

3、電力企業(yè)輸電線路全工況監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)特色

  3.1智能報(bào)警電子鎖設(shè)備授權(quán)開閉

  智能報(bào)警電子鎖的開鎖和鎖閉是由電子鎖內(nèi)部的芯片進(jìn)行控制的,在電子鎖芯片收到解鎖器給予開鎖信號(hào)并驗(yàn)證核實(shí)后,給予開鎖動(dòng)作,授權(quán)開啟后同時(shí)解除開門傳感器異常開門探測,標(biāo)識(shí)本次開門動(dòng)作為正常業(yè)務(wù)開門并記錄日志。若鎖具授權(quán)開啟后,人員并沒有真正進(jìn)行開鎖操作,智能報(bào)警電子鎖裝置會(huì)在等候開鎖窗口時(shí)間結(jié)束后,自動(dòng)轉(zhuǎn)換為鎖閉狀態(tài),并記錄本次開鎖操作未實(shí)際操作發(fā)生。

  3.2鑰匙的控制部分

  鑰匙部分的電路控制擬采用STC系列單片機(jī),外加充電模塊、無線模塊、藍(lán)牙模塊以及一片大容量存儲(chǔ)芯片組成并用五號(hào)鋰電池進(jìn)行供電。單片機(jī)控制充電模塊來給電池充電,通過無線和藍(lán)牙兩個(gè)模塊與外界設(shè)備進(jìn)行通信,并把開鎖信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)芯片中。

  綜合功耗和封裝等因素,鑰匙部分控制核心采用STC12LE5A16S2單片機(jī),此款單片機(jī)具有寬范圍工作電壓2.2V-3.6V;兩個(gè)UART接口,一個(gè)用來燒寫程序,一個(gè)用來開鎖通信;內(nèi)置AD模塊用來實(shí)現(xiàn)電池電壓檢測。

  3.3鎖的控制部分

  鎖的控制電路采用功耗低,體積小的STC12LE5616AD單片機(jī)。設(shè)計(jì)單片機(jī)的串口來與鑰匙部分進(jìn)行通信,并搭建驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電磁鐵,從而帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行鎖定與開鎖。電磁鐵選用5V型號(hào)。

  3.4各項(xiàng)報(bào)警

  防竊電預(yù)警管理系統(tǒng)里面設(shè)置五大報(bào)警功能模塊:開門報(bào)警、強(qiáng)磁場報(bào)警、紅外遙控報(bào)警、震動(dòng)報(bào)警和斷電報(bào)警。

  3.4.1開門報(bào)警

  開門傳感器是利用磁簧管的磁性吸合原理,當(dāng)有磁性物質(zhì)靠近磁簧管時(shí),磁簧管里面的簧片會(huì)導(dǎo)通,通過檢測電路能檢測到此電平信號(hào),確認(rèn)門關(guān)信息。我們選擇一個(gè)萬用表,一個(gè)磁簧管和一塊磁鐵做一個(gè)類似試驗(yàn),如圖2所示

圖2

  當(dāng)磁鐵離開磁簧管時(shí),磁簧管里面的簧片會(huì)斷開,萬用表測得電阻為無窮大,通過檢測電路能檢測到此電平信號(hào),確認(rèn)門開信息。在磁鐵靠近磁簧管距離小于2.5厘米左右時(shí),磁簧管導(dǎo)通,萬用表測得電阻為零,報(bào)警器電路能檢測到此電平信號(hào),將此狀態(tài)確認(rèn)為門關(guān)信息,上傳到主站;相反的,在磁鐵離開磁簧管距離大于2.5厘米左右時(shí),磁簧管會(huì)斷開,報(bào)警器將此狀態(tài)確認(rèn)為門開信息,上傳到主站。

  3.4.2強(qiáng)磁場報(bào)警

  強(qiáng)磁傳感器原理同開門傳感器原理一樣,用同樣的試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法,在磁鐵靠近磁簧管距離小于2.5厘米左右時(shí),磁簧管導(dǎo)通,報(bào)警器將此狀態(tài)確認(rèn)為有強(qiáng)磁開始信息,上傳到主站;相反的,在磁鐵離開磁簧管距離大于2.5厘米左右時(shí),磁簧管會(huì)斷開,報(bào)警器將此狀態(tài)確認(rèn)為強(qiáng)磁結(jié)束信息,上傳到主站。

  3.4.3紅外遙控報(bào)警

  紅外傳感器是利用紅外遙控原理,接收紅外設(shè)備發(fā)出的非法寫報(bào)警信息,通過軟件解碼識(shí)別此紅外碼,確認(rèn)為紅外報(bào)警。當(dāng)有紅外竊電設(shè)備發(fā)出紅外竊電數(shù)據(jù)時(shí),報(bào)警器檢測到此非法抄表數(shù)據(jù),確認(rèn)為紅外報(bào)警信息,上傳到主站。

  3.4.4震動(dòng)報(bào)警

  震動(dòng)傳感器的主要原理是,導(dǎo)電振動(dòng)彈簧同觸發(fā)接腳被精確安放在開關(guān)本體內(nèi)、并通過膠粘劑粘接固化定位,在平時(shí)不受震動(dòng)時(shí)彈簧和觸發(fā)接腳間是不導(dǎo)通的,受到震動(dòng)后,彈簧抖動(dòng)接觸到觸發(fā)接腳從而通電產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。

  3.4.5斷電報(bào)警

  斷電傳感器是利用電路分壓原理,當(dāng)外電斷開時(shí),通過分壓電平電路檢測到此電平信號(hào),確認(rèn)有斷電信息。我們把報(bào)警器的外電切斷,報(bào)警器通過斷電傳感器電路檢測到外電切斷了,將此信息確認(rèn)為斷電報(bào)警,上傳到主站。斷電傳感器內(nèi)置在報(bào)警器里面。

4、計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

  系統(tǒng)實(shí)用化,減少竊電損失通過本系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)大客戶的計(jì)量裝置進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控和管理,實(shí)現(xiàn)防盜、防竊電報(bào)警,達(dá)到減少電量損失,降低線損的目標(biāo)。

  維護(hù)用電秩序通過技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)外防竊電,對(duì)內(nèi)表箱管理,從而維護(hù)用電秩序,保障有序用電。

  提高稽查質(zhì)量和效率、減輕人員工作量有針對(duì)性的進(jìn)行用電檢查,規(guī)范檢查行為,提高用電檢查工作質(zhì)量和效率,減少檢查工作量。

5、計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用前景

  電力企業(yè)計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)解決了開門、移動(dòng)、震動(dòng)、磁干擾或磁攻擊、斷電、零電流和紅外干擾等多種非法竊電行為的實(shí)時(shí)報(bào)警,并開發(fā)了計(jì)量箱智能報(bào)警系統(tǒng)軟件,可實(shí)現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)管,全面提高電能計(jì)量箱的防盜、防竊電水平,達(dá)到減少電量失損,降低線損的目標(biāo)。該系統(tǒng)在安徽省宿州供電公司建成投運(yùn),為電力企業(yè)的反竊電工作的自動(dòng)化、智能化、提供科學(xué)的、實(shí)時(shí)的輔助決策,大大提高了管理水平和工作效率。



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