浅析路灯电缆防盗报警系统在工程中的具体应用
摘要:本文结合笔者多年工程管理工作的实际经验,对一种基于低频脉冲频率调制信号检测法的路灯电缆防盗报警系进行了全面的介绍,并举例介绍了试点应用的效果,谨供大家作参考之用。
关键词:防盗报警;脉冲频率调制;路灯电缆
一、前言
随着社会的进步发展,其总是伴随着一些不和谐的现象出现,我们经常会发现由于人为的破坏而导致路灯无法正常运行,给夜间行人、行车安全带来很大的隐患,也给社会带来一系列的治安问题;同时我们也会看到有些人为了一已私利,导致电缆偷盗行为日益猖獗。近年来,由于电力系统内无人值班变电站的推广,使得分布在各个地区的变压器、变压器出线电缆、路灯电缆变得更加难以管理、少人顾问,进而使得分布在城市周边郊区的电力电缆成为偷盗和破坏的主要目标。我们也知道,路灯电缆在整个路灯所的固定资产中占着比较大的比例,有效的防盗就显得特别重要。因此在这些地方使用现代化的智能防偷盗报警系统的需求变得越来越迫切,防偷盗监控系统对电力电缆的使用者而言从安全防范和内部管理角度都将起到极大的作用。
二、路灯电缆防盗报警系统概述
2.1工作原理
220 V路灯线路以路灯控制箱为中心,控制供电半径为500m左右。路灯电缆监控设备由信号发生器和报警主机组成。信号发生器安装在路灯控制箱内,报警主机安装在被控路灯线路段的末端。正常情况下,白天路灯线路正常停电时,信号发生器向电缆发送一定幅值的脉冲频率调制信号,报警主机靠检测脉冲信号来判断电缆的完整性;晚上路灯线路供电时,报警主机靠检测路灯线路的电压信号来判断电缆的完整性。若因供电线路原因晚上不能正常供电,信号发生器经电压检测也会向电缆发送脉冲信号,这两种设定信号为路灯电缆没被盗破坏时发出的信号,而且由于脉冲调制频率低,抗干扰能力强,不会出现因供电线路停电造成的误报现象。根据自身的工作状况设定,若安装在被监控路灯电缆末端的报警主机,没有检测到这些信号,就说明路灯电缆被盗破坏,就启动GSM通信模块,发送报警信息给当地电力公司技防管理(接警)中心。
2.2 信号发生器的组成结构与功能
信号发生器由微控制器(MCU)、复位监控模块、电源管理模块、电池、掉电检测模块和脉冲信号发生电路组成。
2.2.1 MCU和复位监控模块
MCU采用内部带FLASH 的单片机为信号发生器的主控芯片,来完成掉电检测、脉冲信号的发送控制以及电源和电池的切换管理。复位监控模块采用看门狗芯片实时监控MCU的运行,一旦出现MCU死机,将强制复位MCU使其重新正常运行,看门狗芯片对信号发生器的长期可靠的运行提供保障。
2.2.2 电源管理模块和电池
电源是整个系统正常运行的基础,电源质量的好坏直接影响系统运行及抗电磁干扰能力,为此采用线性电源向各模块供电和用电源管理模块完成对电池的充放电管理。电池采用普通的免维护的12 V铅酸电池,容量2A.h,由于各模块的供电取自路灯控制箱内交流接触器的前端,所以电池只在线路停电时投入使用,可长期使用。
2.2.3 掉电检测模块和脉冲信号发生电路
掉电检测模块实时检测线路上的220 V交流电,线路一旦掉电就向MCU发出信号,MCU 就控制脉冲信号发生电路并根据不同情况向线路发出脉冲信号。
脉冲发送电路直接连接到路灯电缆上,所以此电路安全可靠性至关重要。继电器线圈接到路灯电缆上,当路灯供电时,继电器线圈得电,路灯电缆与信号发生器自动断开,路灯停电时,路灯线与信号发生器连接,MCU控制DC-DC模块电源的通断,发送幅值为12V 的脉冲频率调制信号。
2.3 报警主机
报警主机由MCU、复位监控模块、信息存贮器、掉电检测及信号检测模块、电源管理、电池和全球移动通信(GSM)MODEM 组成。报警主机实现以下功能:①远程撤防、布防;②GSM短消息报警;③可设置多个密码权限提供给不同的操作者;④可设置多达16个电话号码;⑤可设置多达16条报警信息;⑥可远程对报警装置相关参数进行配置和读取(需要相应的密码权限);⑦定时上报运行状态。
2.3.1 MCU和复位监控模块
单片机采用基于ARM7TDMI-S的高性能32位RISC微控制器,集成了64kb可在系统中编程(ISP)和可在应用中编程(IAP)的的片内Flash和16kbRAM,具有强大的处理能力,可以满足产品后续升级的需要。复位监控模块完成对MCU运行状态的监视,使报警主机可靠运行。
2.3.2 信息存贮器
采用铁电存贮器,作为数据存储器,保存设置的参数、设备运行信息等数据,铁电存储器是采用铁电晶体技术的非易失性存储器,它读写速度更快,可以无限次擦写,所需功耗远远低于其他非易失性存储器。
2.3.3 电源管理和电池
由于路灯线路白天停电,报警主机的工作要靠自带的蓄电池工作,电源和电池的设计是整个系统成败的关键,晚上给蓄电池充的电量要足够报警主机白天运行需要。电池选用镍氢电池,体积小,容量大(2.5A.h),使用寿命长,便于充放电管理。另外,报警主机芯片的选取都采用低功耗器件,整机的平均功耗小于60mA,电池充足电后可维持整机工作29h。
2.3.4 GSM 通信模块
GSM 模块采用西门子公司生产的TC35i模块,技术成熟,性能可靠,可以实现语音业务和短消息服务。短消息在GSM网中是作为信令来处理的,其收发占用信令信道,可以被单独发送,利用AT指令实现一点对多点的通信。利用移动公司目前完善的GSM 无线通信网络,可以减少系统组建和维护成本。
2.3.5 掉电检测和信号检测模块
掉电检测和脉冲检测分开进行,掉电检测采用全波整流方式检测线路电压,脉冲信号检测电路采用半波整流方式,保证DC12V检测的灵敏度并减少AC220工作时的功耗。两种检测都通过光耦隔离,增加了系统的稳定性,CPU采用ADC采样,保持了检测的灵敏度。报警主机信号检测模块是报警主机的关键电路,能耐受220 V交流电压的长期通电的发热考验,又能在路灯关灯时检测到幅值12V的脉冲频率调制信号。
2.4 报警系统接入电力设施综合技术防护平台
电力公司的电力设施综合技术防护平台由接警中心、分中心、GSM传输网络几部分组成,路灯电缆防盗报警系统接人此平台,其中,接警中心是当地电力公司的统一监控和管理平台,主要由GSM短信接入网关服务器、监控服务器、数据库服务器、Web发布服务器、相应的后台管理软件和数据库组成。平台通过GSM网络与现场路灯电缆监控设备双向通信,从而实现对现场路灯电缆监控设备警情的接收、参数设置、运行状态采集、分析和处理,发布处警命令,实现对路灯线路24h防护。
三、工程实例
某地作为电力设施防护技术研究和示范应用试点单位,分别试点安装了运行路灯电缆报警装置(即路灯电缆防盗报警系统)、架空线报警装置、小区箱式变电站报警装置,其中路灯电缆报警装置35套,安装在当地一些偏僻路段,覆盖路灯线路近10km。
报警信息发送给监控中心的同时也发送给抢修人员和保卫人员手机,短信报警内容包含路灯线路位置信息,线路故障信息,以便相关快速到达现场。报警信息根据不同的需求进行分类,停电路灯防盗报警装置报警信息只发送给抢修值班人员,使抢修值班人员第一时间赶到现场抢修;线路被破坏信息发送抢修值班人员和保卫人员,使抢修值班人员和保卫人员能第一时间,收到报警信息,以抓捕偷盗和抢修线路。
安装的路灯电缆报警装置在安装运行3个月之内成功报警5次,正确及时地报告了线路状况,抢修值班人员和保卫人员都在第一时间到达现场,有效制止偷盗并及时抢修设备。由于对线路偷盗行为起到了很好威慑作用,之后,安装路灯电缆报警装置的路段至今无偷盗事件发生。
四、结语
本文的路灯电缆防盗报警系统设计功能全面,检测方法安全可靠,能对路灯起到全天候的防护,硬件设备的电磁兼容检测均达到3级标准,具有较好抗干扰能力。路灯电缆报警系统经过近1年的运行,每次电缆被盗时均发出报警信号,及时阻止了窃贼的偷盗行为,起到很好的威慑作用,降低了偷盗事件的发生,取得了良好的效果。