易代新，韓宏偉

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武漢大學(xué) 信息管理學(xué)院，湖北 武漢 430072)

某錳礦區(qū)電力設(shè)備檢測(cè)報(bào)警器系統(tǒng)方案研究

易代新1，韓宏偉2

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武漢大學(xué) 信息管理學(xué)院，湖北 武漢 430072)

介紹了某錳礦區(qū)電力設(shè)備檢測(cè)報(bào)警器系統(tǒng)方法及通信原理，即錳礦區(qū)電力設(shè)備如變壓器輸出端電壓信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)變壓器輸出端電壓異常時(shí)，信息立即通過GSM等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以短信方式發(fā)送給相關(guān)責(zé)任人。克服了現(xiàn)有報(bào)警裝置的不足，并能提供被檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前電壓、電流值等信息，對(duì)于非預(yù)計(jì)信號(hào)可及時(shí)報(bào)警，方便供電部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、快速維修。

電力設(shè)備；變壓器；GSM網(wǎng)絡(luò)；干擾或屏蔽

0 前 言

置于錳礦區(qū)的電力設(shè)備，如變壓器，價(jià)值較高，一方面容易成為不法分子盜竊、破壞的對(duì)象，另外如變壓器或分離開關(guān)等故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成用戶生產(chǎn)、生活受影響，電力部門難以進(jìn)一步提高維修服務(wù)速度。所以需要為如變壓器等電力設(shè)備配備檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上防盜報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品種類較多，但有些不足，如：不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身故障，無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽時(shí)無(wú)法報(bào)警，不提供過壓、欠壓、當(dāng)前電壓值等，另外入侵檢測(cè)一般使用機(jī)械開關(guān)，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下容易除現(xiàn)接觸不良、彈性變差等，容易產(chǎn)生不報(bào)、誤報(bào)等情況。

本文提出錳礦區(qū)電力設(shè)備檢測(cè)報(bào)警器系統(tǒng)方案，能夠很好的解決上述問題，對(duì)于非預(yù)計(jì)信號(hào)可及時(shí)報(bào)警，方便供電部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、快速維修。

1 方 案

本方案的電力設(shè)備檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)電路原理框圖如圖1所示，由以下幾部分組成：主控芯片、公用無(wú)線通信模塊、電源和電壓采集模塊、入侵檢測(cè)電路、擴(kuò)展接口、可充電電池SIM卡模塊[1]。

本方案的主機(jī)基本工作原理為主控芯片監(jiān)測(cè)并分析電源和電壓采集模塊、入侵檢測(cè)模塊和擴(kuò)展接口的信號(hào)，當(dāng)主控芯片檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)控制公用無(wú)線通信模塊立即向監(jiān)控中心或負(fù)責(zé)人發(fā)送對(duì)應(yīng)的異常信息。

圖1 主機(jī)電路原理框圖

系統(tǒng)還能檢測(cè)自身費(fèi)用余額，當(dāng)余額不足時(shí)向監(jiān)控中心或負(fù)責(zé)人發(fā)送余額不足信息提醒用戶及時(shí)繳費(fèi)充值，以防止本系統(tǒng)應(yīng)欠費(fèi)而無(wú)法正常運(yùn)行。

系統(tǒng)除可通過監(jiān)控中心、負(fù)責(zé)人手機(jī)向主機(jī)發(fā)送信息和接收主機(jī)信息外，還可通過網(wǎng)絡(luò)短信息平臺(tái)向主機(jī)發(fā)送信息和接收主機(jī)信息。

本方案的主機(jī)入侵檢測(cè)如圖2所示，由紅外發(fā)射和接收電路組成。

工作過程為：主控芯片在一定間隔時(shí)間通過紅外發(fā)射管向外殼內(nèi)壁發(fā)送加密編碼的紅外線[2]，當(dāng)外殼在正常位置時(shí)如圖2中實(shí)線所示外殼內(nèi)壁將紅外線反射回紅外接收電路，主控芯片檢測(cè)到信號(hào)為預(yù)計(jì)信號(hào)。當(dāng)外殼被打開一定的角度后如圖2中虛線所示紅外接收電路無(wú)法正確接收紅外線，主控芯片檢測(cè)到信號(hào)為非預(yù)計(jì)信號(hào)，主控芯片控制公用無(wú)線通信模塊向監(jiān)控中心、負(fù)責(zé)人發(fā)送對(duì)應(yīng)的異常信息。并能提供被檢測(cè)設(shè)備當(dāng)前電壓、電流值等信息，對(duì)于非預(yù)計(jì)信號(hào)可及時(shí)報(bào)警，方便供電部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、快速維修。

圖2 紅外入侵檢測(cè)原理圖

2 通信原理

本方案如圖3所示檢測(cè)主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽原理為：

圖3 檢測(cè)主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽原理圖

主機(jī)a和主機(jī)b建立撥號(hào)或短信連接，正常時(shí)主機(jī)a能撥通或發(fā)送短信給主機(jī)b，主機(jī)b能在接到主機(jī)a的撥號(hào)或短信，主機(jī)b回復(fù)撥號(hào)或短信給主機(jī)a，此時(shí)系統(tǒng)工作正常。當(dāng)主機(jī)a無(wú)線信號(hào)被干擾或屏蔽時(shí)，主機(jī)b無(wú)法收到主機(jī)a的撥號(hào)或短信，主機(jī)b不能撥通或無(wú)法發(fā)送短信給主機(jī)a時(shí)，此時(shí)主機(jī)b向主機(jī)a的監(jiān)控中心或負(fù)責(zé)人發(fā)送主機(jī)a信號(hào)故障。當(dāng)主機(jī)b在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到主機(jī)a的撥號(hào)或短信，主機(jī)b能撥通或成功發(fā)送短信給主機(jī)a時(shí)，主機(jī)b向主機(jī)a的監(jiān)控中心或負(fù)責(zé)人發(fā)送主機(jī)a故障信息[3]。

本方案檢測(cè)主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽有以下3種方案：

1)如圖4所示主機(jī)a和主機(jī)b互相監(jiān)測(cè)。

圖4 主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽方式1

2)如圖5所示主機(jī)a監(jiān)測(cè)主機(jī)b，主機(jī)b監(jiān)測(cè)主機(jī)c，主機(jī)c監(jiān)測(cè)主機(jī)d……主機(jī)x監(jiān)測(cè)主機(jī)a。

圖5 主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽方式2

3)如圖6所示由監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)所轄的主機(jī)。

圖6 主機(jī)自身故障和主機(jī)無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽方式3

3 方案及通信原理集成

方案電路原理框圖及通信結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)如圖7所示。

圖7 方案電路原理框圖及通信結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖

將本方案裝置安裝在被檢測(cè)設(shè)備的柜體內(nèi)，主控芯片監(jiān)測(cè)并分析電源和電壓采集模塊、入侵檢測(cè)模塊和擴(kuò)展接口的信號(hào)，當(dāng)主控芯片檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，立即通過公用無(wú)線通信模塊向監(jiān)控中心發(fā)送對(duì)應(yīng)的異常信息，監(jiān)控中心通過存儲(chǔ)、處理后，根據(jù)數(shù)據(jù)將信息反應(yīng)在電子地圖對(duì)應(yīng)的位置，并將對(duì)應(yīng)信息通過公用無(wú)線通信模塊發(fā)送到維修站，維修站進(jìn)行及時(shí)維修。被檢測(cè)設(shè)備之間通過公用無(wú)線通信模塊相互聯(lián)絡(luò)，當(dāng)其中一臺(tái)或多臺(tái)檢測(cè)設(shè)備發(fā)生故障、無(wú)線信號(hào)被干擾、屏蔽等無(wú)法通信的情況下，運(yùn)行正常的檢測(cè)設(shè)備會(huì)立即通過公用無(wú)線通信模塊向監(jiān)控中心發(fā)送對(duì)應(yīng)的異常信息，監(jiān)控中心通過存儲(chǔ)、處理后，根據(jù)數(shù)據(jù)將信息反應(yīng)在電子地圖對(duì)應(yīng)的位置，并將對(duì)應(yīng)信息通過公用無(wú)線通信模塊發(fā)送到維修站，維修站進(jìn)行及時(shí)維修，公用無(wú)線通信模塊使用SIM卡移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

本方案的入侵檢測(cè)由紅外發(fā)射和接收電路組成，工作過程為：主控芯片在一定間隔時(shí)間通過紅外發(fā)射管向被檢測(cè)設(shè)備柜體內(nèi)壁發(fā)送加密編碼的紅外線，當(dāng)柜體在正常位置時(shí)，內(nèi)壁將紅外線反射回紅外接收電路，主控芯片檢測(cè)到信號(hào)為預(yù)計(jì)信號(hào)。當(dāng)柜體被打開一定的角度后紅外接收電路無(wú)法正確接收紅外線，主控芯片檢測(cè)到信號(hào)為非預(yù)計(jì)信號(hào)，主控芯片立即通過公用無(wú)線通信模塊向監(jiān)控中心發(fā)送對(duì)應(yīng)的異常信息，監(jiān)控中心通過存儲(chǔ)、處理后，根據(jù)數(shù)據(jù)將信息反應(yīng)在電子地圖對(duì)應(yīng)的位置，并將對(duì)應(yīng)信息通過公用無(wú)線通信模塊發(fā)送到維修站，維修站進(jìn)行及時(shí)維修。

4 方案拓展

由本方案有以下兩種子方案可組成用戶系統(tǒng)。

1)主機(jī)檢測(cè)到異常情況后，分析處理當(dāng)前情況，將對(duì)應(yīng)異常信息發(fā)送到負(fù)責(zé)人移動(dòng)電話或信息平臺(tái)的個(gè)人用戶端。

2)主機(jī)檢測(cè)到異常情況后，分析處理當(dāng)前情況，將對(duì)應(yīng)異常信息發(fā)送到監(jiān)控中心上，監(jiān)控中心通過存儲(chǔ)、處理后，可根據(jù)情況將信息反應(yīng)在電子地圖對(duì)應(yīng)的位置，并將對(duì)應(yīng)信息發(fā)送到負(fù)責(zé)人移動(dòng)電話或信息平臺(tái)的個(gè)人用戶端。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了錳礦區(qū)電力設(shè)備檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)方案及通信原理，通過技術(shù)創(chuàng)新克服了諸如主機(jī)自身故障、無(wú)線信號(hào)被干擾、無(wú)線信號(hào)被屏蔽無(wú)法報(bào)警，機(jī)械開關(guān)在長(zhǎng)時(shí)間惡劣環(huán)境容易損壞等不足。可及時(shí)嚇阻盜竊等非法破壞行為，并能提供監(jiān)測(cè)變壓器等供電設(shè)備輸出過壓、欠壓、當(dāng)前電壓值等信息，方便供電部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、快速維修。

[1] 熊璐.電力系統(tǒng)火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng)的優(yōu)化研究[J].電氣應(yīng)用,2015(15):36-38.

[2] 李田珍,韓宏偉.一種防盜報(bào)警型太陽(yáng)能路燈控制器[J]科技資訊,2015(29):18.

[3] 譚悅,施偉鋒,徐蕾蕾.船舶電力系統(tǒng)監(jiān)視報(bào)警裝置軟件設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù),2016,133(5):48-51.

A Study on Scheme of Electric Equipment Testing and Alarm System in a Mn-mining Area

YI Daixin1, HAN Hongwei2

(1.HaixiNewEnergyResearchInstitute,Haixi,Qinghai817000,China;2.SchoolofInformationManagement,WuHanUniversity,Wuhan,Hubei430072,China)

This paper introduces a method and communication principle of electrical equipment detection and alarm system, that is, a power system such as the voltage signal monitoring and alarm system of output of transformer. When the voltage of the transformer output is abnormal, the information is immediately will transmit through GSM and other mobile networks way to send to the relevant responsible person. The program overcomes the shortcomings of the existing alarm devices, as can provide the current voltage and current value of the equipment to be tested. The alarm can be timely told for the unexpected signal to facilitate the timely detection of power supply departments in rapid maintenance.

Electrical equipment; Transformers; GSM networks; Interference or shielding

2017-05-19

易代新(1972-)，男，湖南永州人，工程師，研究方向：新能源項(xiàng)目管理，手機(jī)：15202590202；通信作者：韓宏偉(1983-)，男，陜西寶雞人，助理研究員,二級(jí)創(chuàng)新工程師，研究方向：創(chuàng)新方法和新能源應(yīng)用，E-mail:shierhan@126.com.

V216.8

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.049