專利名稱：無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法，尤其是一種通過紅外微波檢測和判斷電壓平衡以及通過中繼方式傳遞報警信息的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)發(fā)展迅猛，在給我們帶來用電方便的同時，也給我們在預(yù)防盜竊上提出了更高的要求。犯罪分子為了謀求一己私利，對電力設(shè)施進(jìn)行野蠻偷盜，給國家造成了重大損失。目前，公知的大多數(shù)的報警系統(tǒng)都是基于電力線載波或者公用電話網(wǎng)的通信方式。電力線載波直接、經(jīng)濟(jì)，其是監(jiān)控范圍一般限制在單個配變臺區(qū)，超出部分設(shè)計復(fù)雜，不利于遠(yuǎn)端報警。與中、高壓電力線的載波通信不同，低壓配電網(wǎng)由于直接面向用戶，這一固有的特點(diǎn)使其通信環(huán)境極其惡劣，負(fù)荷情況復(fù)雜，噪聲干擾強(qiáng)且具有時變性，信號衰減大，信道容量小等。因此，要實(shí)現(xiàn)高性能的低壓電力線載波通信有較大的困難?；陔娏€載波或者公用電話網(wǎng)的通信方式的報警系統(tǒng)，雖然電力線載波直接、經(jīng)濟(jì)，但是監(jiān)控范圍一般限制在單個配變臺區(qū)，超出部分設(shè)計復(fù)雜，不利于遠(yuǎn)端報警。
目前報警器采取紅外探測器檢查人員接近，但其易受溫度、光線等環(huán)境因素影響而產(chǎn)生誤報，另外供電線路里除了50HZ的正弦波外，還摻雜著更多的其它雜波。這些雜波對電子電路的干擾一般被稱為“噪音干擾”。這些電力線路上出現(xiàn)的這些瞬間的噪音干擾，對運(yùn)行著的防盜報警器來說，有可能觸發(fā)誤報警的產(chǎn)生。而且很難發(fā)現(xiàn)由于極端惡劣天氣，比如雪災(zāi)或大風(fēng)所造成的電線中斷情況。
因此有必要提供一種能克服上述問題的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種低成本并能報警，且采用了無線發(fā)射接收模塊通過中繼方式完成數(shù)據(jù)傳輸，在第一時間利用紅外微波檢測探測定位與剪線判斷的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其中若干個所述報警器串聯(lián)連接在電力線上、收集報警器報警信息的監(jiān)控終端，其中報警器至少包括一位于外側(cè)的天線單元、兩個報警檢測單元、兩個檢測單元的比較電路和用于處理報警信號的電路板，且報警器通過無線中繼方式以監(jiān)控終端為中心進(jìn)行相互通訊。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)方案 所述報警器進(jìn)一步包括若干個位于底部的電力線接線柱、和位于內(nèi)側(cè)的變壓器。
電路板包括一紅外微波比較電路，所述紅外微波比較電路的輸入為紅外檢測單元的輸出和微波檢測單元的輸出，且紅外微波比較電路具有與或功能。
電路板包括一電壓平衡檢測電路，該電壓平衡檢測電路包括分別與電線接線柱的A、B、C端連接的三根火線，其串聯(lián)連接一對應(yīng)電阻后再并聯(lián)在整流橋的一端；而與電力線接線柱N端連接的地線，其通過電阻后連在與上述火線連接成整流橋?qū)蔷€的一端F，整流橋的E端連接地，G端和E端之間并聯(lián)一個電容和一個電阻后通過H端與單片機(jī)相連，當(dāng)斷掉A、B、C、N任意一端都會造成整流橋D和F兩端的不平衡，H端輸出信號報警。
電路板包括用于通過二次延時程序?qū)λ占降男盘柵袛嘁员苊飧蓴_的延時控制芯片、由延時控制芯片控制導(dǎo)通的繼電器、由繼電器觸發(fā)的音樂芯片、對音樂芯片輸出信號進(jìn)行放大的音頻放大芯片和對音頻放大芯片輸出信號進(jìn)行播放的喇叭，當(dāng)且僅當(dāng)紅外報警檢測單元和微波報警檢測單元同時有報警信號，紅外微波報警信號輸入到延時控制芯片，并觸發(fā)繼電器導(dǎo)通，激活音樂芯片的觸發(fā)端，通過喇叭發(fā)出報警聲。
采用了上述技術(shù)方案，在紅外探測頭上增加濾光鏡，過濾掉大部分非人體發(fā)出的紅外波長的光譜，特別是可見光。采用了二次延時判斷，通過程序?qū)μ綔y頭收集到的信號進(jìn)行進(jìn)一步分析，防止誤報。為此在硬體上采用了濾波電路設(shè)計，軟體上采用二次延時判斷克服噪聲干擾；同時有微波檢測，當(dāng)紅外微波兩者同時被觸發(fā)時，才會發(fā)出報警命令，由此減少誤報警的發(fā)生，提高報警準(zhǔn)確性。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是 報警準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)直接接入低壓供電回路電線中，不需要其它連線，使用和安裝均十分便利，定時會自動向主機(jī)發(fā)送正常命令，利于管理員的巡線，一旦紅外微波檢測到人或出現(xiàn)斷線和斷電情況，立刻向監(jiān)控終端發(fā)送異常狀態(tài)無線數(shù)據(jù)包，本報警系統(tǒng)運(yùn)營成本極低，適應(yīng)性強(qiáng)。



下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 圖1是本發(fā)明報警系統(tǒng)中報警器的外觀結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明報警系統(tǒng)中報警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明報警系統(tǒng)報警器的單片機(jī)及周邊電路原理圖。
圖4是本發(fā)明報警系統(tǒng)報警器中紅外微波比較電路原理圖。
圖5是本發(fā)明報警系統(tǒng)報警器中語音喇叭電路原理圖。
圖6是本發(fā)明報警系統(tǒng)報警器中電源降壓及檢測電壓平衡電路原理圖。
圖7是本發(fā)明報警系統(tǒng)的工作流程圖。
圖8是本發(fā)明報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
圖9是本發(fā)明報警系統(tǒng)應(yīng)用的第一實(shí)施例的示意圖。
圖10是本發(fā)明報警系統(tǒng)應(yīng)用的第二實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提供一無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其包括若干個報警器(或稱監(jiān)控分機(jī))、和接受所有報警器報警信息的一監(jiān)控終端(或稱監(jiān)控主機(jī))。
請參考圖1-2，應(yīng)用于一無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)的報警器為白色長方形塑膠盒包裝，長24cm，寬17cm，高11cm。上方放置有一盤式天線1，其可通過無線方式與主機(jī)或與其相鄰的報警器聯(lián)系，兩側(cè)均開有百葉形的散熱孔2(大小為4cm×3.5cm)，散熱孔2內(nèi)用網(wǎng)布罩住，一可實(shí)現(xiàn)報警器內(nèi)部具有較佳的散熱性能，二可以防止雨雪天有雨雪水進(jìn)入，三可防止夏天有蚊蟲不慎闖入影響報警器工作。報警器的底部有電力線接線柱3，其引出四根線，為三根火線和一根零線。報警器的下方開設(shè)有紅外菲涅耳透鏡孔4，該透鏡孔4與紅外探頭菲涅耳透鏡(未圖示)相對應(yīng)設(shè)置，而為過濾掉大部分非人體發(fā)出的紅外波長的光譜，特別是可見光，在紅外探頭菲涅耳透鏡前方增加濾光鏡(未圖示)。
本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一電路板5，分為主板和電源板；兩個變壓器，其中變壓器6為220V-12V，變壓器7為380V-12V；位于報警器一側(cè)用于提供語音報警的喇叭9；和位于報警器下方的紅外和微波報警檢測單元8、11。當(dāng)感應(yīng)到人時喇叭會發(fā)出“有電危險，請勿靠近”的語音提示。
請參考圖3，該電路板5包括單片機(jī)電路和無線發(fā)射接收模塊等。
請參考圖4，該電路板5包括一紅外和微波檢測電路及其紅外微波比較電路10，其中紅外檢測電路采用的是紅外檢測單元8，由于紅外檢測技術(shù)為通用技術(shù)，在本實(shí)施例不贅述，而微波紅外比較電路10的輸入為紅外檢測單元8的輸出IR和微波檢測單元11的輸出IFOUT，微波紅外比較電路10的輸出為UOUT，且微波紅外比較電路10是通過具有與或功能的芯片IC4來實(shí)現(xiàn)，紅外檢測單元8的輸出端IR與芯片IC4相連；一微波傳感器模塊MB，其在感應(yīng)到一定運(yùn)動頻率時，IF輸出一脈沖電平；MB信號通過一電容C9輸入到芯片IC2的引腳3，從引腳14輸出IF，IF分別會輸入到IC2的引腳5和9，從引腳7和8輸出，分別經(jīng)過穩(wěn)壓管D13和D14再通過兩級放大電路進(jìn)行信號放大，一級放大電路包括一級電阻R14和一級三極管Q2，而二級放大電路包括二級電阻R11和二級三極管Q1，其中二級三極管Q1的基極與一級三極管Q2的集電極相連，而二級電阻R11的另一端連接9V電源，在二級三極管Q1與二級電阻R11之間引出一微波報警信號IFOUT，該微波報警信號IFOUT與芯片IC4連接。當(dāng)紅外與微波都檢測到人時，芯片IC4的引腳3輸出一個低電平信號(報警信號)，與單片機(jī)MCU的引腳UOUT相連。當(dāng)其中只有一個檢測單元感應(yīng)到人時，芯片IC4不會輸出低電平，由此減少誤報警的發(fā)生，提高報警準(zhǔn)確性。
參考圖5，電路板5包括一語音報警電路，其包括用于通過二次延時程序?qū)λ占降男盘柵袛嘁员苊飧蓴_的延時控制芯片IC1、由延時控制芯片IC1控制導(dǎo)通的繼電器K、由繼電器K觸發(fā)的音樂芯片XK1、對音樂芯片XK1輸出信號進(jìn)行放大的音頻放大芯片IC3和對音頻放大芯片IC3輸出信號進(jìn)行播放的喇叭(9、P5)，當(dāng)且僅當(dāng)紅外報警檢測單元8和微波報警檢測單元11同時有報警信號，即該紅外微波報警信號UOUT為低電平時，給單片機(jī)MCU報警信號；而紅外報警信號IR為低電平時，給單片機(jī)MCU報警信號，然后紅外微波報警信號UOUT輸入到延時控制芯片IC1，并觸發(fā)繼電器K導(dǎo)通，激活音樂芯片XK1的觸發(fā)端，通過喇叭(9、P5)發(fā)出報警聲。
參考圖6，本發(fā)明的電源降壓電路Y和電壓檢測平衡電路X。該電源降壓電路Y中A、B、C、N端分別連接到三根火線和一根地線，B、C之間連接一個380V轉(zhuǎn)12V的變壓器7，A、N之間連接一個220V轉(zhuǎn)12V的變壓器6，分別通過穩(wěn)壓管D5、D6后接在一起通過一個12V轉(zhuǎn)9V的降壓芯片U2；由于單片機(jī)需要的電壓是5V，而無線模塊需要的電壓為3.3V，因此會將9V的電源分別通過9V-5V和9V-3.3V兩個降壓芯片U1、U3，分別提供5V和3.3V。
電壓檢測平衡電路X包括分別與電力線接線柱3的A、B、C端連接的三根火線，其串聯(lián)連接一對應(yīng)電阻(R35或R36或R37)后再并聯(lián)在整流橋的一端D；而與電力線接線柱3的N端連接的地線，其通過電阻R34后連在與上述火線連接成整流橋?qū)蔷€的一端F，整流橋的E端連接地，G端和E端之間并聯(lián)一個電容C28和一個電阻R38后通過H端與單片機(jī)MCU相連，當(dāng)斷掉A、B、C、N任意一端都會造成整流橋D和F兩端的不平衡，就會發(fā)生電壓的變化，會在輸出端產(chǎn)生一個電壓差，從而通過H端輸出報警信號到單片機(jī)MCU，以觸發(fā)報警命令。另外，電線在受到干擾時會產(chǎn)生誤報警，由此在技術(shù)上在硬件上采用了濾波電路設(shè)計，軟件上采用二次延時判斷克服噪聲干擾。當(dāng)檢測到電線被剪時，就會發(fā)出異常報警信號。
由于無線發(fā)射模塊為通用技術(shù)，因此在本專利申請中不予以一一贅述。
另外參照圖7-10，根據(jù)上述防盜報警系統(tǒng)來實(shí)施的方法，其步驟包括 S1若干個報警器(或稱監(jiān)控分機(jī))串聯(lián)連接在電力線上、收集報警器報警信息的監(jiān)控終端(或稱監(jiān)控主機(jī))，其中每個報警器均至少包括互不相同的本地地址、一位于外側(cè)的天線單元1、紅外報警檢測單元8、微波報警檢測單元11、一微波紅外比較電路10和用于處理報警信號的電路板5，且報警器通過無線中繼方式以監(jiān)控終端為中心進(jìn)行相互通訊，如圖8是本發(fā)明報警系統(tǒng)的中繼網(wǎng)絡(luò)傳輸拓?fù)鋱D，五角星代表監(jiān)控終端，而圓圈則代表各個報警器，箭頭表示信息傳遞的途徑。
S2紅外報警檢測單元8和微波報警檢測單元11檢測是否均有報警信號，如有則將報警類別和本報警器的本地地址信息打包處理，通過天線單元1發(fā)送到上一級報警器，如無或僅有一報警檢測單元檢測有報警信號則直接結(jié)束，另外當(dāng)報警器同時有報警發(fā)生，又有報警信息的數(shù)據(jù)包接收時，是先發(fā)生中斷接收報警信息，再繼續(xù)執(zhí)行先前執(zhí)行的程序； S3上一級報警器判斷所接收的報警信息的目的地址是否和本機(jī)的地址相符，如相符的話直接將所傳送來的報警信息再發(fā)送到其上一級報警器，依次類推直至發(fā)送到監(jiān)控終端為止，如不相符則直接結(jié)束；具體過程是當(dāng)其中一報警器收到一條新的報警信息后，會先判斷其目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)是不是和本報警器的本地地址相同，即判斷該報警信息是否傳給本報警器的，如果地址相同，則將該報警信息傳遞給本報警器的上一級報警器，但報警信息中的目標(biāo)地址要做個修改，將它改為本報警器的上一級報警器的本地地址，由此以此類推直至向監(jiān)控終端傳遞。
S4監(jiān)控終端將報警信號類別和報警信號的來源位置予以顯示。
其中本報警系統(tǒng)采用的無線數(shù)據(jù)格式如下
其中 TA(Target Address)16位目標(biāo)地址，包括TAH和TAL； SA(Source Address)16位數(shù)據(jù)源地址，包括SAH和SAL； DA(Data)16位數(shù)據(jù)，包括DAH和DAL； CON(Control)8位控制字節(jié)； CRC8位校驗(yàn)位。
參考圖9-10，為本發(fā)明報警系統(tǒng)應(yīng)用的第一和第二實(shí)施例，假設(shè)本報警系統(tǒng)有N+1個報警器，當(dāng)?shù)贜+1個報警器發(fā)生有電力偷盜行為或剪線行為，其向第N個報警器發(fā)送無線報警信息，然后依次逐級到第1個報警器發(fā)送無線報警信號，即通過無線中繼方式傳遞報警信息，最終發(fā)送給監(jiān)控終端為止，由此實(shí)現(xiàn)接力式的中繼傳遞。
綜上所述，眾多的報警器和一個監(jiān)控終端構(gòu)成本發(fā)明的防盜監(jiān)控報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠根據(jù)所安裝的城鎮(zhèn)、農(nóng)村的具體地理情況，結(jié)合信號所能傳遞的有效距離，自動構(gòu)成無線中繼網(wǎng)絡(luò)。報警信號、自檢信號的傳輸，均能通過自動構(gòu)成的無線中繼網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行“接力式”的中繼傳遞，較之傳統(tǒng)的基于GSM網(wǎng)絡(luò)等的信號傳遞方式，運(yùn)營成本極低，適應(yīng)性強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于其包括若干個所述報警器串聯(lián)連接在電力線上、收集報警器報警信息的監(jiān)控終端，而每個報警器至少包括一位于外側(cè)的天線單元(1)、紅外報警檢測單元(8)、微波報警檢測單元(11)、用于處理報警信號的電路板(5)，其中電路板(5)包括一微波紅外比較電路(10)；所述報警器通過無線中繼方式以監(jiān)控終端為中心進(jìn)行相互通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于所述報警器進(jìn)一步包括若干個位于底部的電力線接線柱(3)和位于內(nèi)側(cè)的變壓器(6、7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于所述紅外微波比較電路(10)的輸入為紅外檢測單元(8)的輸出(IR)和微波檢測單元(11)的輸出(IFOUT)，紅外微波比較電路(10)的輸出為(UOUT)，且紅外微波比較電路(10)具有與或功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于；微波檢測單元(11)包括一微波傳感器模塊(MB)和至少兩級放大電路，其中微波傳感器模塊(MB)在感應(yīng)到一定運(yùn)動頻率時，輸出一脈沖電平(IF)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于電路板(5)包括一電壓平衡檢測電路(X)，該電壓平衡檢測電路包括分別與電力線接線柱(3)的A、B、C端連接的三根火線，其串聯(lián)連接一對應(yīng)電阻(R35或R36或R37)后再并聯(lián)在整流橋的一端D；而與電力線接線柱(3)N端連接的地線，其通過電阻(R34)后連在與上述火線連接成整流橋?qū)蔷€的一端F，整流橋的E端連接地，G端和E端之間并聯(lián)一個電容(C28)和一個電阻(R38)后通過H端與單片機(jī)相連，當(dāng)斷掉A、B、C、N任意一端都會造成整流橋D和F兩端的不平衡，H端輸出信號報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)，其特征在于電路板(5)包括用于通過二次延時程序?qū)λ占降男盘柵袛嘁员苊飧蓴_的延時控制芯片(IC1)、由延時控制芯片(IC1)控制導(dǎo)通的繼電器(K)、由繼電器(K)觸發(fā)的音樂芯片(XK1)、對音樂芯片(XK1)輸出信號進(jìn)行放大的音頻放大芯片(IC3)和對音頻放大芯片(IC3)輸出信號進(jìn)行播放的喇叭(9)，當(dāng)且僅當(dāng)紅外報警檢測單元(8)和微波報警檢測單元(11)同時有報警信號，紅外微波報警信號(UOUT)輸入到延時控制芯片(IC1)，并觸發(fā)繼電器(K)導(dǎo)通，激活音樂芯片(XK1)的觸發(fā)端，通過喇叭(9、P5)發(fā)出報警聲。
7.一種無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警方法，其特征在于其包括
若干個報警器串聯(lián)連接在電力線上，每個報警器均至少包括一位于外側(cè)的天線單元(1)、紅外報警檢測單元(8)、微波報警檢測單元(11)、一微波紅外比較電路(10)和用于處理報警信號的電路板(5)；
紅外報警檢測單元(8)和微波報警檢測單元(11)檢測是否均有報警信號，如有則將報警信息打包處理通過天線單元(1)通過無線中繼方式發(fā)送到上一級報警器，如無或僅有一報警檢測單元檢測有報警信號則直接結(jié)束；
上一級報警器的天線單元(1)接受該報警信息，并判斷該報警信息中的目標(biāo)地址是否與上一級報警器的本地地址相符，如是的話直接將所傳送來的報警信息中的目標(biāo)地址予以修改再通過天線單元(1)以無線中繼方式發(fā)送到其上一級報警器，依次類推直至發(fā)送到監(jiān)控終端為止，即報警器通過無線中繼方式以監(jiān)控終端為中心進(jìn)行相互通訊，如不相符則直接結(jié)束；
監(jiān)控終端將報警信號和所在位置予以顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警方法，其特征在于報警信息的無線數(shù)據(jù)格式至少包括目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)源地址、報警數(shù)據(jù)、控制位和校驗(yàn)位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警方法，其特征在于當(dāng)報警器同時有報警發(fā)生，又有報警信息接收時，先發(fā)生中斷接收報警信息，再處理報警程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線中繼網(wǎng)絡(luò)電力線防盜報警系統(tǒng)及其方法，它由若干個報警器、與一個防盜報警接受終端構(gòu)成，其中報警器包括一位于外側(cè)的天線單元、若干個位于底部的電線接線柱、一位于外側(cè)的報警檢測單元和一位于內(nèi)側(cè)的檢測單元、一位于內(nèi)側(cè)的變壓器、以及與上述元件均電性相連且位于內(nèi)測的電路板，且報警器通過無線中繼方式以監(jiān)控終端為中心進(jìn)行相互通訊。采用本發(fā)明，能減少誤報警并能檢測到非人為因素導(dǎo)致的斷線和斷電以及人員接近電桿上導(dǎo)線的情況，并及時向監(jiān)控終端發(fā)送報警信息。
文檔編號G01R31/02GK101609587SQ200910157669
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者周法興, 袁力超, 王軼銘, 協(xié) 袁, 王媛媛, 王毓民, 燕 趙 申請人:江蘇省電力公司蘇州供電公司, 蘇州正華電子電器成套設(shè)備廠