CN101294990B

CN101294990B - 一种电流电压入侵监测装置

Info

Publication number: CN101294990B
Application number: CN2007100742548A
Authority: CN
Inventors: 郭利陆; 李广; 刘斌; 郭晓宙
Original assignee: Shenzhen Century Man Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Century Man Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: CN101294990A

Abstract

一种涉及电通信技术的电流电压入侵监测装置，包括入侵电流采集模块和入侵电压采集模块，入侵电流采集模块和入侵电压采集模块采用传感器取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号，其特征在于：还包括电流信号处理模块、电压信号处理模块、中央处理器和报警模块，其中，电流信号处理模块从入侵电流初始信号分离出入侵电流检测信号和入侵频率检测信号，并将其传递至中央处理器，电压信号处理模块接收入侵电压初始信号，产生相应的入侵电压检测信号，并将其传递至中央处理器，中央处理器根据所接收到的信号，计算出电流或电压入侵的相关数据，判断入侵等级，并向报警模块发出相应的报警信号，本发明可靠性高，调节性能好。

Description

一种电流电压入侵监测装置

技术领域

本发明涉及电通信技术，尤其涉及一种电流电压入侵监测装置。

背景技术

在程控交换***中，与大缆相连接的交换单元前端，往往设置电流电压入侵检测装置，现有的电流电压入侵检测装置具有如下缺点：

一、只针对某个特定的频率检测，比如工频50hz的检测，简单地通过低通滤波器实现，会出现其他频率干扰而无法识别的情况，比如检测50hz工频入侵信号，但是线路中存在着25hz的干扰信号，则很容易发生误判现象。

二、分级控制门限采用模拟电路实现，通过开关或者跳线控制，长时间运行后发生门限偏移而不易查觉，即使知道了也不易修改门限值。因此，现有技术对于电流电压入侵检测的可靠性低，并且调节性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高且调节性能好的电流电压入侵监测装置，以克服现有技术中对于电流电压入侵检测的可靠性低，调节性能较差的缺点。

本发明所采用的电流电压入侵监测装置，包括入侵电流采集模块和入侵电压采集模块，所述的入侵电流采集模块和入侵电压采集模块采用传感器取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号，其特征在于；还包括电流信号处理模块、电压信号处理模块、中央处理器和报警模块，其中，

所述的电流信号处理模块从入侵电流初始信号分离出入侵电流检测信号和入侵频率检测信号，并将其传递至中央处理器；

所述的电压信号处理模块接收入侵电压初始信号，产生相应的入侵电压检测信号，并将其传递至中央处理器；

所述的中央处理器根据所接收到的入侵电流检测信号、入侵频率检测信号和入侵电压检测信号，计算出电流或电压入侵的相关数据，判断入侵等级，并向报警模块发出相应的报警信号。

所述装置还包括扩展控制模块，所述的扩展控制模块通过与中央处理器之间的信息交互，向中央处理器传递告警控制信息，以及向外传递中央处理器所取得的入侵信息和数据。

所述的扩展控制模块包括一个告警输出电路和数字通讯电路，其中，

所述的告警输出电路与中央处理器的信号端直接相连，输出一个表明是否存在入侵的告警信号；

所述的数字通讯电路与中央处理器的信号端直接相连，采用设定的通信数据帧格式，向中央处理器传递告警控制信息，以及向外发送入侵电流值、入侵频率值、入侵电压值、入侵等级信息和相关的入侵时间参数。

所述的数字通讯电路采用RS485通讯芯片。

所述的电流信号处理模块包括电流信号放大滤波电路、电流信号保持电路、电流信号输出电路和电流频率信号电路，其中，

电流信号放大滤波电路与电流信号保持电路相连，电流信号放大滤波电路接收电流初始信号；

电流信号输出电路和电流频率信号电路的输入端并接于电流信号保持电路的输出端；

电流信号输出电路输出端连接中央处理器的信号端，向中央处理器输出入侵电流检测信号；

电流频率信号电路输出端连接中央处理器的信号端，该电流频率信号电路采用过零比较处理后，向中央处理器输出入侵频率检测信号。

所述的电流信号放大滤波电路包括第一运算放大器U1D和滤波电容C4，

电流信号保持电路包括由第二运算放大器U1C组成的第一电压跟随器；

电流信号输出电路包括由第二运算放大器U1A组成的第二电压跟随器；

电流频率信号电路包括第四运算放大器U1B；

第一运算放大器U1D输出端的放大信号通过滤波电容C4滤波后，输出放大信号至第二运算放大器U1C输入端正极；

第二运算放大器U1C输入端负极以及输出端通过电容分别连接第三运算放大器U1A的输入端正极和连接第四运算放大器U1B的输入端负极：

第三运算放大器U1A的输入端负极与输出端相连，通过电阻输出入侵电流检测信号，连接至中央处理器的信号端；

第四运算放大器U1B的输入端正极接入第一参考电平，第四运算放大器U1B的输出端产生入侵频率检测信号，连接至中央处理器的信号端。

所述的电压信号处理模块至少包括一个采用MOS场效应管Q2的电压信号转移电路，该MOS场效应管Q2中；

栅极接入入侵电压初始信号；

漏极与中央处理器的信号端相连，直接输出入侵电压检测信号；

源极与地之间连接第一电阻，栅极与地之间连接第一电容。

所述的电压信号处理模块包括电压信号转移电路、信号比较电路和信号调理输出电路并依次相连，其中，

信号比较电路包括比较器U3A，

信号调理输出电路包括由三极管Q3组成的反相器；

电压信号转移电路中MOS场效应管Q2的漏极连接至比较器U3A的输入端正极，比较器U3A的输入端负极接入第二参考电平；

比较器U3A的输出端连接三极管Q3基极，三极管Q3发射极接地，三极管Q3集电极连接至中央处理器的信号端，输出被调理的入侵电压检测信号。

所述的报警模块包括由多个发光二极管组成的发光二极管阵列，所有发光二极管负极接地，发光二极管正极与电源或中央处理器的相应信号端相连。

本发明的有益效果为：在本发明中，采用入侵电流采集模块、入侵电压采集模块、电流信号处理模块、电压信号处理模块、中央处理器和报警模块，入侵电流采集模块和入侵电压来集模块分别取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号，电流信号处理模块从入侵电流初始信号分离出入侵电流检测信号和入侵频率检测信号，电压信号处理模块产生相应的入侵电压检测信号，中央处理器根据接收入侵电流检测信号、入侵频率检测信号和入侵电压检测信号，计算出电流或电压入侵的相关数据，判断入侵等级，并向报警模块发出相应的报警信号。一方面，本发明产生单独的入侵频率检测信号，中央处理器可以计算相应的入侵频率值，相对于现有技术中针对某个特定的频率检测，本发明可以获取更为客观的入侵数据，从而减少误判现象，提高工作可靠性。另一方面，本发明采用中央处理器完成内部计算和控制，由于中央处理器的处理过程为一种数字化的内部计算和控制过程，相关控制门限可以在中央处理器中设定或内置，在需要更改时也很方便，控制门限参数的更改不涉及硬件的变动，显然，相对于现有技术中采用模拟电路实现分级控制门限，本发明具有很好的调节性能和工作可靠性。总之，本发明可靠性高并且调节性能好。

在本发明中，通过扩展控制模块与中央处理器之间的信息交互，向中央处理器传递告警控制信息，以及向外传递中央处理器所取得的入侵信息和数据，可以进一步提高本发明的应用性能和可控性，例如，扩展控制模块采用数字通讯电路与中央处理器的信号端直接相连，采用设定的通信数据帧格式，向中央处理器传递告警控制信息，以及向外发送入侵电流值、入侵频率值、入侵电压值、入侵等级信息和相关的入侵时间参数，这种数字通讯电路可以完成中央处理器与上位机之间的通讯，从而实现对本发明的实时、在线控制，并可以根据需要对告警控制信息(例如，控制门限参数)实时修改，对本发明进行动态控制，或者上位机根据实时状态对本发明进行反馈控制，极大地提高了本发明的调节性能。

本发明中的电流信号处理模块采用运算放大器、比较器和简单的***元件，结构简单，成本低。电压信号处理模块采用MOS场效应管，以及比较器、三极管和简单的***元件，结构简单，成本低。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明实施例1细化结构示意图；

图3为本发明实施例1电路示意图；

图4为本发明实施例2细化结构示意图；

图5为本发明实施例2电路示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

根据图1和图2，本发明包括入侵电流采集模块1、入侵电压采集模块2、电流信号处理模块3、电压信号处理模块4、中央处理器5、报警模块6和扩展控制模块7，入侵电流采集模块1和入侵电压采集模块2采用传感器取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号，例如，采用环形铁芯与线圈构成的互感器，取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号。

如图2所示，电流信号处理模块3从入侵电流初始信号分离出入侵电流检测信号和入侵频率检测信号，并将其传递至中央处理器5；电压信号处理模块4接收入侵电压初始信号，产生相应的入侵电压检测信号，并将其传递至中央处理器5。中央处理器5根据所接收到的入侵电流检测信号、入侵频率检测信号和入侵电压检测信号，计算出电流或电压入侵的相关数据，判断入侵等级，并向报警模块6发出相应的报警信号。对于入侵等级的判断，可以根据一些行业所规定的标准进行判断，相关控制门限可以在中央处理器5中设定或内置，中央处理器5保存入侵电流检测信号、入侵频率检测信号和入侵电压检测信号，并记录时间值，经过计算后，可以得到入侵电流值、入侵频率值、入侵电压值、入侵等级信息和相关的入侵时间参数，如入侵电流时间值等。

具体地，如图2和图3所示，电流信号处理模块3包括电流信号放大滤波电路31、电流信号保持电路32、电流信号输出电路33和电流频率信号电路34。

如图2所示，电流信号放大滤波电路31与电流信号保持电路32相连，电流信号放大滤波电路31接收电流初始信号，电流信号输出电路33和电流频率信号电路34的输入端并接于电流信号保持电路32的输出端，电流信号输出电路33输出端连接中央处理器5的信号端，向中央处理器5输出入侵电流检测信号，电流频率信号电路34输出端连接中央处理器5的信号端，该电流频率信号电路34采用过零比较处理后，向中央处理器5输出入侵频率检测信号。

如图3所示，电流信号放大滤波电路31包括第一运算放大器U1D和滤波电容C4与***电容、电阻，电流信号保持电路32包括由第二运算放大器U1C组成的第一电压跟随器，电流信号输出电路33包括由第三运算放大器U1A组成的第二电压跟随器，电流频率信号电路34包括第四运算放大电路U1B。

如图3所示，电流信号放大滤波电路31中，第一运算放大器U1D的两个输入端接入入侵电流初始信号，第一运算放大器U1D输出端的放大信号通过滤波电容C4滤波后，输出放大信号至第二运算放大器U1C输入端正极。

如图3所示，电流信号保持电路32中，第二运算放大器U1C输入端负极以及输出端通过电容C3、C6分别连接至第三运算放大器U1A的输入端正极和连接第四运算放大器U1B的输入端负极；由第二运算放大器U1C构成的电流信号保持电路32提高了输出阻抗，对电流信号放大滤波电路31和电流信号输出电路33之间起到了隔离作用。

如图3所示，电流信号输出电路33中，第三运算放大器U1A的输入端负极与输出端相连，通过电阻R5输出入侵电流检测信号S_IN，连接至中央处理器5的信号端12。

如图3所示，电流频率信号电路34中，第四运算放大器U1B的输入端正极接入第一参考电平Uref1，该第一参考电平Uref1通过电阻R17、可调电阻R21、电阻R22构成的串联支路，由可调电阻R21分压取得，第四运算放大器U1B的输出端产生入侵频率检测信号F_IN，通过电阻R7连接至中央处理器5的信号端6。

如图3所示，电压信号处理模块4包括一个采用MOS场效应管Q2的电压信号转移电路41，该MOS场效应管Q2中，栅极G接入入侵电压初始信号，漏极D与中央处理器5的信号端8相连，直接输出入侵电压检测信号P_IN，源极S与地之间连接第一电阻R28，栅极G与地之间连接第一电容C13。

如图3所示，报警模块6包括由多个发光二极管LED0、LED1、LED2、LED3、LED4组成的发光二极管阵列，所有发光二极管LED0、LED1、LED2、LED3、LED4负极接地，发光二极管LED0正极与电源VCC相连，发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4正极分别与中央处理器5的信号端14、15、16、17相连。

发光二极管LED0点亮，则表明电源VCC连通。发光二极管LED1设定为告警灯，当中央处理器5判定存在电流或电压入侵(不论其入侵等级如何)，该发光二极管LED1点亮。

发光二极管LED2、LED3、LED4的点亮组合状态则表明中央处理器5所判断的入侵等级，其具体设定如下表1所示，对于具体的应用，可以根据需要进行有关设定。

LED2状态	LED3状态	LED4状态	值	入侵等级
					0	0	0	0	无告警
0	0	1	1	警告告警
					0	1	0	2	一般告警1
0	1	1	3	一般告警2
					1	0	0	4	重要告警
1	0	1	5	紧急告警

表1

如图1和图2所示，扩展控制模块7通过与中央处理器5之间的信息交互，向中央处理器5传递告警控制信息，以及向外传递中央处理器5所取得的入侵信息和数据。

如图2和图3所示，扩展控制模块7包括一个告警输出电路71和数字通讯电路72，告警输出电路71与中央处理器5的信号端18直接相连，告警输出电路71采用一个由三极管Q1构成的反相器，三极管Q1基极接收由中央处理器5的信号端18发出的信号AOUT，三极管Q1集电极输出一个表明是否存在入侵的告警信号SOUT，告警信号SOUT为一个数字化的信号，只要中央处理器5判定存在电流或电压入侵(不论其入侵等级如何)，告警信号SOUT就会为相应的高电平或低电平(高、低电平的定义可以根据需要设定)。

如图2和图3所示，数字通讯电路72与中央处理器5的信号端直接相连，数字通讯电路72采用RS485通讯芯片U2，通讯芯片U2的端脚4、3、1分别与中央处理器5的信号端3、9、2相连，通讯芯片U2的端脚6、7的A、B端口则与上位机8相连，在通讯中，采用如下表2所示的通信数据帧格式，向中央处理器5传递告警控制信息，以及向外发送入侵电流值、入侵频率值、入侵电压值、入侵等级信息和相关的入侵时间参数。

表2

如下表3所示，关于控制标识码CID2的规定如下：

表3

如下表4所示，关于命令信息INFO格式的规定如下：

表4

数字通讯电路72可以完成中央处理器5与上位机8之间的通讯，从而实现对本发明的实时、在线控制，并可以根据需要对告警控制信息(例如，控制门限参数)实时修改，对本发明进行动态控制，或者上位机8根据实时状态对本发明进行反馈控制。

实施例2：

根据图4和图5，本实施例与实施例1的主要区别在于；在本实施例中，电压信号处理模块4还包括信号比较电路42和信号调理输出电路43，电压信号转移电路41、信号比较电路42和信号调理输出电路43依次相连，如图5所示，信号比较电路42包括比较器U3A，信号调理输出电路43包括由三极管Q3组成的反相器，电压信号转移电路41中MOS场效应管Q2的漏极D连接至比较器U3A的输入端正极。

在信号比较电路42中，比较器U3A的输入端负极接入第二参考电平Uref2，该第二参考电平Uref2由电阻R19和电阻R20的串联分压取得，比较器U3A的输入端正极与电源VCC之间串接电阻R25和可调电阻R24。

比较器U3A的输出端连接三极管Q3基极，在信号调理输出电路43中，三极管Q3发射极接地，三极管Q3集电极连接至中央处理器5的信号端8，输出被调理的入侵电压检测信号P_VIN。

至于其它部分的结构、原理、方法与实施例1所述相同或相似，此处不再赘述。

综上所述，尽管本发明的基本结构、原理、方法通过上述实施例予以具体阐述，在不脱离本发明要旨的前提下，根据以上所述的启发，本领域普通技术人员可以不需要付出创造性劳动即可实施多种变换/替代形式或组合，此处不再赘述。

Claims

1.一种电流电压入侵监测装置，包括入侵电流采集模块和入侵电压采集模块，所述的入侵电流采集模块和入侵电压采集模块采用传感器取得入侵电流初始信号和入侵电压初始信号，其特征在于；还包括电流信号处理模块、电压信号处理模块、中央处理器和报警模块，其中，

2.根据权利要求1所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述装置还包括扩展控制模块，所述的扩展控制模块通过与中央处理器之间的信息交互，向中央处理器传递告警控制信息，以及向外传递中央处理器所取得的入侵信息和数据。

3.根据权利要求2所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的扩展控制模块包括一个告警输出电路和数字通讯电路，其中，

4.根据权利要求3所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的数字通讯电路采用RS485通讯芯片。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的电流信号处理模块包括电流信号放大滤波电路、电流信号保持电路、电流信号输出电路和电流频率信号电路，其中，

6.根据权利要求5所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：

所述的电流信号放大滤波电路包括第一运算放大器(U1D)和滤波电容(C4)，

电流信号保持电路包括由第二运算放大器(U1C)组成的第一电压跟随器；

电流信号输出电路包括由第三运算放大器(U1A)组成的第二电压跟随器；

电流频率信号电路包括第四运算放大器(U1B)；

第一运算放大器(U1D)输出端的放大信号通过滤波电容(C4)滤波后，输出放大信号至第二运算放大器(U1C)输入端正极；

第二运算放大器(U1C)输入端负极以及输出端通过电容分别连接第三运算放大器(U1A)的输入端正极和连接第四运算放大器(U1B)的输入端负极：

第三运算放大器(U1A)的输入端负极与输出端相连，通过电阻输出入侵电流检测信号，连接至中央处理器的信号端；

第四运算放大器(U1B)的输入端正极接入第一参考电平，第四运算放大器(U1B)的输出端产生入侵频率检测信号，连接至中央处理器的信号端。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的电压信号处理模块至少包括一个采用MOS场效应管(Q2)的电压信号转移电路，该MOS场效应管(Q2)中；

栅极接入入侵电压初始信号；

源极与地之间连接第一电阻(R28)，栅极与地之间连接第一电容(C13)。

8.根据权利要求7所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的电压信号处理模块包括电压信号转移电路、信号比较电路和信号调理输出电路并依次相连，其中，

信号比较电路包括比较器(U3A)，

信号调理输出电路包括由三极管(Q3)组成的反相器；

电压信号转移电路中MOS场效应管(Q2)的漏极连接至比较器(U3A)的输入端正极，比较器(U3A)的输入端负极接入第二参考电平；

比较器(U3A)的输出端连接三极管(Q3)基极，三极管(Q3)发射极接地，三极管(Q3)集电极连接至中央处理器的信号端，输出被调理的入侵电压检测信号。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的电流电压入侵监测装置，其特征在于：所述的报警模块包括由多个发光二极管组成的发光二极管阵列，所有发光二极管负极接地，发光二极管正极与电源或中央处理器的相应信号端相连。