CN101609587A - 无线中继网络电力线防盗报警***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线中继网络电力线防盗报警***及其方法，它由若干个报警器、与一个防盗报警接受终端构成，其中报警器包括一位于外侧的天线单元、若干个位于底部的电线接线柱、一位于外侧的报警检测单元和一位于内侧的检测单元、一位于内侧的变压器、以及与上述元件均电性相连且位于内测的电路板，且报警器通过无线中继方式以监控终端为中心进行相互通讯。采用本发明，能减少误报警并能检测到非人为因素导致的断线和断电以及人员接近电杆上导线的情况，并及时向监控终端发送报警信息。

Description

无线中继网络电力线防盗报警***及其方法

技术领域

本发明涉及一种电力线防盗报警***及其方法，尤其是一种通过红外微波检测和判断电压平衡以及通过中继方式传递报警信息的无线中继网络电力线防盗报警***及其方法。

背景技术

由于现代电力***发展迅猛，在给我们带来用电方便的同时，也给我们在预防盗窃上提出了更高的要求。犯罪分子为了谋求一己私利，对电力设施进行野蛮偷盗，给国家造成了重大损失。目前，公知的大多数的报警***都是基于电力线载波或者公用电话网的通信方式。电力线载波直接、经济，其是监控范围一般限制在单个配变台区，超出部分设计复杂，不利于远端报警。与中、高压电力线的载波通信不同，低压配电网由于直接面向用户，这一固有的特点使其通信环境极其恶劣，负荷情况复杂，噪声干扰强且具有时变性，信号衰减大，信道容量小等。因此，要实现高性能的低压电力线载波通信有较大的困难。基于电力线载波或者公用电话网的通信方式的报警***，虽然电力线载波直接、经济，但是监控范围一般限制在单个配变台区，超出部分设计复杂，不利于远端报警。

目前报警器采取红外探测器检查人员接近，但其易受温度、光线等环境因素影响而产生误报，另外供电线路里除了50HZ的正弦波外，还掺杂着更多的其它杂波。这些杂波对电子电路的干扰一般被称为“噪音干扰”。这些电力线路上出现的这些瞬间的噪音干扰，对运行着的防盗报警器来说，有可能触发误报警的产生。而且很难发现由于极端恶劣天气，比如雪灾或大风所造成的电线中断情况。

因此有必要提供一种能克服上述问题的无线中继网络电力线防盗报警***及其方法。

发明内容

本发明目的是：提供一种低成本并能报警，且采用了无线发射接收模块通过中继方式完成数据传输，在第一时间利用红外微波检测探测定位与剪线判断的无线中继网络电力线防盗报警***及其方法。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无线中继网络电力线防盗报警***，其中若干个所述报警器串联连接在电力线上、收集报警器报警信息的监控终端，其中报警器至少包括一位于外侧的天线单元、两个报警检测单元、两个检测单元的比较电路和用于处理报警信号的电路板，且报警器通过无线中继方式以监控终端为中心进行相互通讯。

在上述技术方案的基础上，还包括如下技术方案：

所述报警器进一步包括：若干个位于底部的电力线接线柱、和位于内侧的变压器。

电路板包括一红外微波比较电路，所述红外微波比较电路的输入为红外检测单元的输出和微波检测单元的输出，且红外微波比较电路具有与或功能。

电路板包括一电压平衡检测电路，该电压平衡检测电路包括：分别与电线接线柱的A、B、C端连接的三根火线，其串联连接一对应电阻后再并联在整流桥的一端；而与电力线接线柱N端连接的地线，其通过电阻后连在与上述火线连接成整流桥对角线的一端F，整流桥的E端连接地，G端和E端之间并联一个电容和一个电阻后通过H端与单片机相连，当断掉A、B、C、N任意一端都会造成整流桥D和F两端的不平衡，H端输出信号报警。

电路板包括用于通过二次延时程序对所收集到的信号判断以避免干扰的延时控制芯片、由延时控制芯片控制导通的继电器、由继电器触发的音乐芯片、对音乐芯片输出信号进行放大的音频放大芯片和对音频放大芯片输出信号进行播放的喇叭，当且仅当红外报警检测单元和微波报警检测单元同时有报警信号，红外微波报警信号输入到延时控制芯片，并触发继电器导通，激活音乐芯片的触发端，通过喇叭发出报警声。

采用了上述技术方案，在红外探测头上增加滤光镜，过滤掉大部分非人体发出的红外波长的光谱，特别是可见光。采用了二次延时判断，通过程序对探测头收集到的信号进行进一步分析，防止误报。为此在硬体上采用了滤波电路设计，软体上采用二次延时判断克服噪声干扰；同时有微波检测，当红外微波两者同时被触发时，才会发出报警命令，由此减少误报警的发生，提高报警准确性。

本发明优点是：

报警准确度高，性能稳定，符合工业标准直接接入低压供电回路电线中，不需要其它连线，使用和安装均十分便利，定时会自动向主机发送正常命令，利于管理员的巡线，一旦红外微波检测到人或出现断线和断电情况，立刻向监控终端发送异常状态无线数据包，本报警***运营成本极低，适应性强。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明报警***中报警器的外观结构图。

图2是本发明报警***中报警器的内部结构图。

图3是本发明报警***报警器的单片机及周边电路原理图。

图4是本发明报警***报警器中红外微波比较电路原理图。

图5是本发明报警***报警器中语音喇叭电路原理图。

图6是本发明报警***报警器中电源降压及检测电压平衡电路原理图。

图7是本发明报警***的工作流程图。

图8是本发明报警***的网络拓扑图。

图9是本发明报警***应用的第一实施例的示意图。

图10是本发明报警***应用的第二实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一无线中继网络电力线防盗报警***，其包括若干个报警器(或称监控分机)、和接受所有报警器报警信息的一监控终端(或称监控主机)。

请参考图1-2，应用于一无线中继网络电力线防盗报警***的报警器为白色长方形塑胶盒包装，长24cm，宽17cm，高11cm。上方放置有一盘式天线1，其可通过无线方式与主机或与其相邻的报警器联系，两侧均开有百叶形的散热孔2(大小为4cm×3.5cm)，散热孔2内用网布罩住，一可实现报警器内部具有较佳的散热性能，二可以防止雨雪天有雨雪水进入，三可防止夏天有蚊虫不慎闯入影响报警器工作。报警器的底部有电力线接线柱3，其引出四根线，为三根火线和一根零线。报警器的下方开设有红外菲涅耳透镜孔4，该透镜孔4与红外探头菲涅耳透镜(未图示)相对应设置，而为过滤掉大部分非人体发出的红外波长的光谱，特别是可见光，在红外探头菲涅耳透镜前方增加滤光镜(未图示)。

本发明内部结构包括：一电路板5，分为主板和电源板；两个变压器，其中变压器6为220V-12V，变压器7为380V-12V；位于报警器一侧用于提供语音报警的喇叭9；和位于报警器下方的红外和微波报警检测单元8、11。当感应到人时喇叭会发出“有电危险，请勿靠近”的语音提示。

请参考图3，该电路板5包括单片机电路和无线发射接收模块等。

请参考图4，该电路板5包括一红外和微波检测电路及其红外微波比较电路10，其中红外检测电路采用的是红外检测单元8，由于红外检测技术为通用技术，在本实施例不赘述，而微波红外比较电路10的输入为红外检测单元8的输出IR和微波检测单元11的输出IFOUT，微波红外比较电路10的输出为UOUT，且微波红外比较电路10是通过具有与或功能的芯片IC4来实现，红外检测单元8的输出端IR与芯片IC4相连；一微波传感器模块MB，其在感应到一定运动频率时，IF输出一脉冲电平；MB信号通过一电容C9输入到芯片IC2的引脚3，从引脚14输出IF，IF分别会输入到IC2的引脚5和9，从引脚7和8输出，分别经过稳压管D13和D14再通过两级放大电路进行信号放大，一级放大电路包括一级电阻R14和一级三极管Q2，而二级放大电路包括二级电阻R11和二级三极管Q1，其中二级三极管Q1的基极与一级三极管Q2的集电极相连，而二级电阻R11的另一端连接9V电源，在二级三极管Q1与二级电阻R11之间引出一微波报警信号IFOUT，该微波报警信号IFOUT与芯片IC4连接。当红外与微波都检测到人时，芯片IC4的引脚3输出一个低电平信号(报警信号)，与单片机MCU的引脚UOUT相连。当其中只有一个检测单元感应到人时，芯片IC4不会输出低电平，由此减少误报警的发生，提高报警准确性。

参考图5，电路板5包括一语音报警电路，其包括用于通过二次延时程序对所收集到的信号判断以避免干扰的延时控制芯片IC1、由延时控制芯片IC1控制导通的继电器K、由继电器K触发的音乐芯片XK1、对音乐芯片XK1输出信号进行放大的音频放大芯片IC3和对音频放大芯片IC3输出信号进行播放的喇叭(9、P5)，当且仅当红外报警检测单元8和微波报警检测单元11同时有报警信号，即该红外微波报警信号UOUT为低电平时，给单片机MCU报警信号；而红外报警信号IR为低电平时，给单片机MCU报警信号，然后红外微波报警信号UOUT输入到延时控制芯片IC1，并触发继电器K导通，激活音乐芯片XK1的触发端，通过喇叭(9、P5)发出报警声。

参考图6，本发明的电源降压电路Y和电压检测平衡电路X。该电源降压电路Y中A、B、C、N端分别连接到三根火线和一根地线，B、C之间连接一个380V转12V的变压器7，A、N之间连接一个220V转12V的变压器6，分别通过稳压管D5、D6后接在一起通过一个12V转9V的降压芯片U2；由于单片机需要的电压是5V，而无线模块需要的电压为3.3V，因此会将9V的电源分别通过9V-5V和9V-3.3V两个降压芯片U1、U3，分别提供5V和3.3V。

电压检测平衡电路X包括：分别与电力线接线柱3的A、B、C端连接的三根火线，其串联连接一对应电阻(R35或R36或R37)后再并联在整流桥的一端D；而与电力线接线柱3的N端连接的地线，其通过电阻R34后连在与上述火线连接成整流桥对角线的一端F，整流桥的E端连接地，G端和E端之间并联一个电容C28和一个电阻R38后通过H端与单片机MCU相连，当断掉A、B、C、N任意一端都会造成整流桥D和F两端的不平衡，就会发生电压的变化，会在输出端产生一个电压差，从而通过H端输出报警信号到单片机MCU，以触发报警命令。另外，电线在受到干扰时会产生误报警，由此在技术上在硬件上采用了滤波电路设计，软件上采用二次延时判断克服噪声干扰。当检测到电线被剪时，就会发出异常报警信号。

由于无线发射模块为通用技术，因此在本专利申请中不予以一一赘述。

另外参照图7-10，根据上述防盗报警***来实施的方法，其步骤包括：

S1：若干个报警器(或称监控分机)串联连接在电力线上、收集报警器报警信息的监控终端(或称监控主机)，其中每个报警器均至少包括互不相同的本地地址、一位于外侧的天线单元1、红外报警检测单元8、微波报警检测单元11、一微波红外比较电路10和用于处理报警信号的电路板5，且报警器通过无线中继方式以监控终端为中心进行相互通讯，如图8是本发明报警***的中继网络传输拓扑图，五角星代表监控终端，而圆圈则代表各个报警器，箭头表示信息传递的途径。

S2：红外报警检测单元8和微波报警检测单元11检测是否均有报警信号，如有则将报警类别和本报警器的本地地址信息打包处理，通过天线单元1发送到上一级报警器，如无或仅有一报警检测单元检测有报警信号则直接结束，另外当报警器同时有报警发生，又有报警信息的数据包接收时，是先发生中断接收报警信息，再继续执行先前执行的程序；

S3：上一级报警器判断所接收的报警信息的目的地址是否和本机的地址相符，如相符的话直接将所传送来的报警信息再发送到其上一级报警器，依次类推直至发送到监控终端为止，如不相符则直接结束；具体过程是：当其中一报警器收到一条新的报警信息后，会先判断其目标地址的数据是不是和本报警器的本地地址相同，即判断该报警信息是否传给本报警器的，如果地址相同，则将该报警信息传递给本报警器的上一级报警器，但报警信息中的目标地址要做个修改，将它改为本报警器的上一级报警器的本地地址，由此以此类推直至向监控终端传递。

S4：监控终端将报警信号类别和报警信号的来源位置予以显示。

其中本报警***采用的无线数据格式如下：

其中：

TA(Target Address)：16位目标地址，包括TAH和TAL；

SA(Source Address)：16位数据源地址，包括SAH和SAL；

DA(Data)：16位数据，包括DAH和DAL；

CON(Control)：8位控制字节；

CRC：8位校验位。

参考图9-10，为本发明报警***应用的第一和第二实施例，假设本报警***有N+1个报警器，当第N+1个报警器发生有电力偷盗行为或剪线行为，其向第N个报警器发送无线报警信息，然后依次逐级到第1个报警器发送无线报警信号，即通过无线中继方式传递报警信息，最终发送给监控终端为止，由此实现接力式的中继传递。

综上所述，众多的报警器和一个监控终端构成本发明的防盗监控报警***。本***能够根据所安装的城镇、农村的具体地理情况，结合信号所能传递的有效距离，自动构成无线中继网络。报警信号、自检信号的传输，均能通过自动构成的无线中继网络，进行“接力式”的中继传递，较之传统的基于GSM网络等的信号传递方式，运营成本极低，适应性强。

Claims (9)

1.一种无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于其包括：若干个所述报警器串联连接在电力线上、收集报警器报警信息的监控终端，而每个报警器至少包括一位于外侧的天线单元(1)、红外报警检测单元(8)、微波报警检测单元(11)、用于处理报警信号的电路板(5)，其中电路板(5)包括一微波红外比较电路(10)；所述报警器通过无线中继方式以监控终端为中心进行相互通讯。

2.根据权利要求1所述的无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于：所述报警器进一步包括：若干个位于底部的电力线接线柱(3)和位于内侧的变压器(6、7)。

3.根据权利要求2所述的无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于：所述红外微波比较电路(10)的输入为红外检测单元(8)的输出(IR)和微波检测单元(11)的输出(IFOUT)，红外微波比较电路(10)的输出为(UOUT)，且红外微波比较电路(10)具有与或功能。

4.根据权利要求3所述的无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于：；微波检测单元(11)包括一微波传感器模块(MB)和至少两级放大电路，其中微波传感器模块(MB)在感应到一定运动频率时，输出一脉冲电平(IF)。

5.根据权利要求2或3或4所述的无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于：电路板(5)包括一电压平衡检测电路(X)，该电压平衡检测电路包括：分别与电力线接线柱(3)的A、B、C端连接的三根火线，其串联连接一对应电阻(R35或R36或R37)后再并联在整流桥的一端D；而与电力线接线柱(3)N端连接的地线，其通过电阻(R34)后连在与上述火线连接成整流桥对角线的一端F，整流桥的E端连接地，G端和E端之间并联一个电容(C28)和一个电阻(R38)后通过H端与单片机相连，当断掉A、B、C、N任意一端都会造成整流桥D和F两端的不平衡，H端输出信号报警。

6.根据权利要求2或3或4所述的无线中继网络电力线防盗报警***，其特征在于：电路板(5)包括用于通过二次延时程序对所收集到的信号判断以避免干扰的延时控制芯片(IC1)、由延时控制芯片(IC1)控制导通的继电器(K)、由继电器(K)触发的音乐芯片(XK1)、对音乐芯片(XK1)输出信号进行放大的音频放大芯片(IC3)和对音频放大芯片(IC3)输出信号进行播放的喇叭(9)，当且仅当红外报警检测单元(8)和微波报警检测单元(11)同时有报警信号，红外微波报警信号(UOUT)输入到延时控制芯片(IC1)，并触发继电器(K)导通，激活音乐芯片(XK1)的触发端，通过喇叭(9、P5)发出报警声。

7.一种无线中继网络电力线防盗报警方法，其特征在于其包括：

若干个报警器串联连接在电力线上，每个报警器均至少包括一位于外侧的天线单元(1)、红外报警检测单元(8)、微波报警检测单元(11)、一微波红外比较电路(10)和用于处理报警信号的电路板(5)；

红外报警检测单元(8)和微波报警检测单元(11)检测是否均有报警信号，如有则将报警信息打包处理通过天线单元(1)通过无线中继方式发送到上一级报警器，如无或仅有一报警检测单元检测有报警信号则直接结束；

上一级报警器的天线单元(1)接受该报警信息，并判断该报警信息中的目标地址是否与上一级报警器的本地地址相符，如是的话直接将所传送来的报警信息中的目标地址予以修改再通过天线单元(1)以无线中继方式发送到其上一级报警器，依次类推直至发送到监控终端为止，即报警器通过无线中继方式以监控终端为中心进行相互通讯，如不相符则直接结束；

监控终端将报警信号和所在位置予以显示。

8.根据权利要求7所述的无线中继网络电力线防盗报警方法，其特征在于：报警信息的无线数据格式至少包括目标地址、数据源地址、报警数据、控制位和校验位。

9.根据权利要求7或8所述的无线中继网络电力线防盗报警方法，其特征在于：当报警器同时有报警发生，又有报警信息接收时，先发生中断接收报警信息，再处理报警程序。

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