專利名稱：基于gsm技術的配電變壓器防盜預警裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防盜預警裝置，尤其涉及一種基于GSM (全球移動通 信系統)技術的配電變壓器防盜預警裝置。
背景技術：
近年來配電變壓器被盜事故經常發生，嚴重影響了經濟建設、城鄉居民的生 產生活以及電力部門的供電可靠性和電能質量，給電力部門和國家建設造成了巨 大的經濟損失。
常規的配電變壓器被盜檢測的方法主要是通斷法和載波法。通斷法主要是用 來檢査導線的通斷以識別被盜與否；載波法根據終端與主機通訊是否通暢為依據 確定導線是否被盜。而且大部分被盜檢測的裝置僅能在電網正常供電運行時對配 電變壓器進行防盜監測，而在盜情最容易發生的停電時刻，監測功能卻往往失效。 因此有必要開發出一套實時、可靠、準確的配電變壓器監控裝置，降低被盜的概 率，提高電力系統運行的可靠性，為配電網自動化提供有力的技術保障。
常見的報警方式主要有現場報警、電臺通訊報警等。國外的報警通訊方式
主要以無線網絡通訊為主。國內的報警通訊方式主要以現場和電臺通訊居多。
(1) 現場聲光報警
當配電變壓器被盜時，報警裝置現場發出刺耳的報警聲，提醒周圍的人，有
盜情出現。這種報警方式結構簡單，成本低廉；缺點是報警范圍有限，必要時甚 至需要專人值守。
(2) 無線電臺自動報警
由多臺無線電臺分機和接警中心主電臺組成。分機安裝在防盜裝置上，分機 在盜情出現的時候向主機發送報警信息。這種報警方式不受現場條件的限制，在 任何場地都可以使用，報警方式靈活，可靠性高。缺點是報警距離受無線電臺功率限制，電臺的電源供給要求較高，成本較高，接警中心需要有人值守。 (3) GSM短消息報警
GSM短消息通訊方式是指利用移動電信運營商的網絡資源，通過GSM通信模 塊發送和接收有限長度的文本信息，實現對遠程設備的監控的通信方式。優點是 它可以大大節約網絡建設投資，降低使用成本，便于組網，適用于分布廣泛的監 控系統。
綜上所述，科學技術的不斷進步，數字化、無線化、集成化是防盜報警系統 的發展趨勢。隨著GSM技術的日趨成熟和不斷完善，采用GSM技術實現配電變壓 器防盜報警，可以很好地解決現有難題。
發明內容
本實用新型的目的就在于克服現有技術存在的上述缺點和不足，提供一種基 于GSM技術的配電變壓器防盜預警裝置(簡稱本裝置)。本裝置不僅能在電網正 常供電運行時對配電變壓器進行防盜監測，而且針對系統停電狀態，特別在本裝 置中加入了直流檢測部分，使該裝置能實時監測變壓器運行狀況和發送事故信 息，及時預防和避免被盜事故的發生。
本實用新型提供的技術方案是-
如圖l，本實用新型包括單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路 (30)和電源(40)。 各部分連接關系是
單片機(10)分別與事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接；電源 (40)分別與單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接；
所述的單片機(IO),主要采集各種信息，通過分析和判斷后發出動作命令；
所述的事故檢測電路(20)，分別檢測配電變壓器帶電和失電兩種狀況，供
單片機(10)分析；
所述的事故報警電路(30)，接收單片機(10)報警命令，發送報警短消息 給相關人員。
本實用新型的工作原理是
本實用新型以單片機(10)為主要控制芯片；事故監測電路(20)負責實時采集配電變壓器各種運行參數，如各相電壓、電流、功率等信息，并通過單片 機(10)對采集信息進行分析，判斷配電變壓器是否正常運行； 一旦缺相或停電， 特別是被盜事故發生，立即轉入事故報警(30)，并以發送短信息的方式向監控 中心或公安機關發送報警事故。
本實用新型具有下列優點和積極效果
1、 在線路帶電或停電情況下均能可靠地監視配電變壓器， 一旦發生被盜情 況，裝置可及時報警；
2、 抗干擾性能強，可有效地防止電網故障和雷電等干擾，濾除線路電能參 數擾動造成的影響，可靠性高；
3、 智能化性能強，能準確分辯判斷配電變壓器及線路的各種運行狀態；
4、 工作穩定可靠，功耗低，報警率達99.99%,體積小，重量輕，適應于 室內外環境使用。
總之，本實用新型緩解了配電變壓器由于分布廣泛而檢測困難的難題，經 過長時間針對停電、缺相、被盜等多次實驗，均能準確作出判斷和報警；同時 該裝置的使用積極地配合了公安機關打擊盜竊"三電"設施的犯罪行為，具有廣 泛的應用前景。
圖1是本實用新型的結構框圖2是事故報警電路(30)的結構框圖3是事故報警電路(30)中的點火模塊(IGT) (32)電路原理圖;
圖4是事故報警電路(30)中的穩壓電源(33)電路原理圖5是事故報警電路(30)中的指示電路原理圖6是事故檢測電路(20)中的交流檢測電路(21)原理圖7是事故檢測電路(20)中的直流檢測電路(22)原理圖8是電源(40)的供電電路(42)原理圖9是電源(40)的充電電路(41)原理圖。
其中-
IO—單片機；20—事故檢測電路，
21— 交流檢測電路， 21a—整流橋，21b—光電耦合器；
22— 直流檢測電路，
22al、 22a2、 22a3—第1、 2、 3光電耦合器， 22b—瞬態電壓抑制器， 22c—交流繼電器， 22d—雙相可控硅； 30—事故報警電路，
31—通信模塊，32—點火模塊(IGT)， 33—穩壓電源， 34—SIM卡(客戶識別模塊)， 35—指示電路和通訊芯片; 40—電源，
41一充電電路，
41a—整流橋， 41b—三端穩壓集成塊， 41c—時基電路， 41d—可充鋰電池； 42—供電電路。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型各功能模塊詳細說明。
如圖l，本實用新型裝置包括單片機(10)，事故檢測電路(20)，事故報
警電路(30)和電源(40)。 1、單片機(10)
選用ATMEL公司的AT89C51作為單片機(10)的控制芯片，并由此芯片組 成時鐘電路、復位電路。
首先將本裝置的運行原理以單片機語言的形式寫入單片機(10)中，同時 將PC機串口與相應的事故報警電路(30)連接，用PC機設置報警短消息的號 碼以及短信內容，隨后使用通信開關將單片機(10)與事故報警(30)連接，裝置正常工作。單片機(10)實時收集事故檢測電路(20)的交流檢測電路(21) 的電壓參數，配電變壓器出現異常現象時，通過事故檢測電路(20)的交流檢 測電路(21)反饋到單片機(10)上，經過單片機(10)的分析后作出下一步 的動作；當配電變壓器停電時，單片機(10)經過處理后，轉入事故檢測電路 (20)的直流檢測電路(22);如果在此期間發生被盜事故，單片機(10)自動 向事故報警(30)發送命令，及時發送報警短消息。 2、事故報警電路(30)
如圖2，事故報警電路(30)包括通訊模塊(31)、點火模塊(32)、穩壓電源 (33)、 SIM卡(34)、指示電路和通訊芯片(35);
其連接關系是
單片機(10)、指示電路和通訊芯片(35)、通訊模塊(31)、 SIM卡(34)依 次連接，實現報警命令及時傳送；
點火模塊(32)和通訊模塊(31)連接，觸發通訊模塊(31);
穩壓電源(33)分別與指示電路和通訊芯片(35)、通訊模塊(31)連接， 保證供電。
1) 通訊模塊(31)
通訊模塊(31)選用西門子公司開發的TC35系列中的TC35i模塊，負責發 送報警信息。
2) 點火模塊(IGT) (32)
如圖3，點火模塊(32)由光電耦合器和三極管組成。 光電耦合器選用PC817芯片，三極管選用9013。
IGT信號對于通訊模塊(31)的運行非常重要，只有完全滿足條件的IGT信 號才能使通訊模塊(31)正常運行。當通訊模塊(31)上電10ms后(電壓必須大 于3V)，為保證整個裝置正常啟動，通訊模塊(31)的IGT腳必須加上一個時長 至少為100ms的低電平信號。在保持大于100ms的低電平后再階越到高電平。而 且該信號下降沿時間小于lms。
當電源(40)通電后，由單片機(10)發送觸發信號至點火模塊(32)的IGT ON端；4. 3V電壓接通并經過電阻(R2)，使三極管導通，將通訊模塊(31)的 IGT端下拉為低電平；將控制觸發信號的時間定為200ms，經實驗驗證，可以滿足通訊模塊(31)的點火要求。 3)穩壓電源(33)
如圖4，穩壓電源(33)主要由三端穩壓模塊和外圍電路構成。 三端穩壓模塊選用LM1117-33芯片。
穩壓電源(33)將外部供給的直流電源轉換為事故報警電路(30)使用的電 壓。POWER端接本裝置+5V主電源，通過一個降壓二極管(Dl)后將+5V電源降 為+4.3V，供給通訊模塊(31)作為工作電源使用。+4. 3V電壓經過LM1117-33 轉換為+3.3V的電壓供指示電路和通訊芯片(35)使用。為了保證供電質量， 防止在啟動瞬間的電壓跌落超過允許范圍，在穩壓電源(33)出口加上了濾波 電容(Cl)。
4)指示電路和通訊芯片(35)
其中通訊芯片采用Maxim公司生產MAX3232，該芯片在事故報警電路(30) 和事故檢測電路(20)中各有一個，分別與單片機(10)和通訊模塊(31)連 接。通過MAX3232實現了事故報警電路(30)和事故檢測電路(20)之間的數 據轉換和傳輸。
如圖5，指示電路主要由相互連接的發光二極管(D2)和三極管組成。
通訊模塊(31)的SYNC引腳有兩種工作模式 一種是指示發射狀態時的功 率增長情況；另一種是指示通訊模塊(31)的工作狀態。
本裝置使用的是功能發射狀態時的功率增長情況，當發光二極管(D2)熄 滅時，表明通訊模塊(31)處于關閉或睡眠狀態；當發光二極管(D2)為600ms 亮/600ms熄時，表明SIM卡(34)沒有插入或通訊模塊(31)正在進行網絡登錄； 當發光二極管(D2)為75ms亮/3s熄時，表明通訊模塊(31)已登錄進網絡， 處于待機狀態。其中SIM卡(34)是(Subscriber Identity Model客戶識別 模塊)的縮寫，也稱為智能卡、用戶身份識別卡。
3、事故檢測電路(20)
事故檢測電路(20)包括相互并聯的交流檢測電路(21)和直流檢測電路(22)。 1)交流檢測電路(21)
如圖6，交流檢測電路主要由前后連接的整流橋(21a)和光電耦合器(21b) 組成。
8整流橋(21a)選用KBP306;光電耦合器(21b)選用PC817。 當配電變壓器帶電運行時，本裝置采集配電變壓器三相輸入電壓的變動情 況，以判斷電力線路是否缺相或者停電(這里只介紹A相采集回路，B、 C兩相 采集回路和A相完全相同)。整流橋(21a)將交流電壓轉變成單片機(10)可 識別的直流電壓。光電耦合器(21b)接在整流橋和單片機(10)之間，用來隔 離高低電壓，實現對單片機(10)的安全維護。光電耦合器(21b)輸出端接入 單片機(10)的I/0端口，通過單片機(10)處理。 2)直流檢測電路(22)
如圖7，直流檢測電路(22)主要由第l、 2、 3光電耦合器(22al、 22a2、 22a3)、瞬態電壓抑制器(22b)、交流繼電器(22c)和雙相可控硅(22d )組成；
第l光電耦合器(22al)、瞬態電壓抑制器(22b)、雙相可控硅(22d )、第 3光電耦合器(22a3)、第2光電耦合器(22a2)、交流繼電器(22c)依次連接。
第l、 2、 3光電耦合器(22al、 22a2、 22a3)為相同結構，均選用PC817;
瞬態電壓抑制器(22 b)選用P6KE;
交流繼電器(22c)選用0MR0N公司研制的G2R-2型；
雙相可控硅(22d )選用BT136。
當配電變壓器失電時，直流檢測電路(22)在被保護配電變壓器上加上+9V 直流電壓通過首端配電變壓器繞組形成回路，并對回路進行實時信號采集，以判 斷配電變壓器是否被盜。
瞬態電壓抑制器(22b)接在交流繼電器(22c)和第2光電耦合器(22a2) 之間，是為了躲過交流繼電器(22c)閉合時交流高壓對直流檢測電路(22)的 沖擊，同時通過單片機(10)使第3光電耦合器(22a3)常開接點閉合，組成雙 保險，確保配電變壓器完全失電后，才把直流電壓加入到被保護配電變壓器上。 直流檢測電路(22)中串聯的雙相可控硅(22d )作為開通直流檢測電路(22) 的開關，用來防止電力線路突然來電，而使交流高壓侵入直流檢測電路(22)。
4、電源(40)
電源(40)包括前后連接的充電電路(41)和供電電路(42)。 1)充電電路(41)
如圖9，充電電路(41)主要由依次連接的整流橋(41a)、三端穩壓集成塊(41b)、時基電路(41c)、可充鋰電池(41d)組成。 整流橋(41a)選用KBP306; 三端穩壓集成塊選用(41b) LM317; 時基電路(41c)選用555芯片； 可充鋰電池(41d)選用上市產品。
調節電位器R5可以改變三端穩壓集成塊(41b)輸出值。用萬用表測量電 容C4兩端的電壓，旋轉R5，使電壓分別為4.5V、 9V和13.5V,并在電位器R5 的旋鈕度盤上標定，這三個電壓分別用來對2節、4節和6節可充鋰電池(41d) 使用(本實用新型選用6節)，此時，輸出電壓VDD應調在13. 5V。時基電路(41c) 組成R-S觸發器，在充電電路(41)接通瞬間，由于可充鋰電池(41d)尚未充 電，⑥腳電位低于2/3VDD (即9V)，而②腳由于C5兩端電壓不能突變，為低電 平，所以時基電路(41c)置位，③腳輸出高電平，此高電平經二極管(D5)、 電阻(R9)向可充鋰電池充電，同時發光二極管(D6)發光，指示電路處于充 電狀態。隨著充電的進行，可充鋰電池(41d)兩端電壓不斷上升，當升至2/3VDD (即9V)，⑥腳受高電平觸發復位，③腳輸出低電平，充電自動停止，發光二 極管(D6)也隨之熄滅，表示充電結束。電位器R9是電池充電限流電阻，可根 據可充鋰電池(41d)種類調整其阻值，通常充電電流應控制在200mA以內。 2)供電電路(42)
如圖8，供電電路(42),主要由降壓開關型集成穩壓模塊和外圍電路組成。 降壓開關型集成穩壓模塊選用美國國家半導體公司生產的LM2576，利用該 器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。
當配電電變壓器正常帶電工作時由整流橋(41a)的輸出電壓+15V接入降 壓開關型集成穩壓模塊的輸入端(Vin)，供給本裝置運行；當配電變壓器失電 時由充電電路中的可充鋰電池(41d)接入降壓開關型集成穩壓模塊輸入端 (Vout),此時由可充鋰電池(41d)供給本裝置運行。
權利要求1、一種基于GSM技術的配電變壓器防盜預警裝置，其特征在于包括單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)和電源(40)；單片機(10)分別與事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接；電源(40)分別與單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接。
2、 按權利要求l所述的配電變壓器防盜預警裝置，其特征在于 事故報警電路(30)包括通訊模塊(31)、點火模塊(32)、穩壓電源(33)、SIM卡(34)、指示電路和通訊芯片(35);單片機(10)、指示電路和通訊芯片(35)、通訊模塊(31)、 SIM卡(34)依 次連接；點火模塊(32)和通訊模塊(31)連接；穩壓電源(33)分別與指示電路和通訊芯片(35)、通訊模塊(31)連接； 所述的點火模塊(32)由光電耦合器和放大三極管組成。
3、 按權利要求1所述的配電變壓器防盜預警裝置，其特征在于 事故檢測電路(20)包括相互并聯的交流檢測電路(21)和直流檢測電路(22); 所述的交流檢測電路(21)主要由前后連接的整流橋(21a)和光電耦合器(21b)組成；所述的直流檢測電路(22)主要由第1、 2、 3光電耦合器(22al、 22a2、 22a3)、 瞬態電壓抑制器(22b)、交流繼電器(22c)和雙相可控硅(22d )組成；第l光電耦合器(22al)、瞬態電壓抑制器(22b)、雙相可控硅(22d )、第 3光電耦合器(22a3)、第2光電耦合器(22a2)、交流繼電器(22c)依次連接。
4、 按權利要求l所述的配電變壓器防盜預警裝置，其特征在于 電源(40)包括前后連接的充電電路(41)和供電電路(42); 所述的充電電路(41)主要由依次連接的整流橋(41a)、三端穩壓集成塊(41b)、時基電路(41c)、可充鋰電池(41d)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于GSM技術的配電變壓器防盜預警裝置，涉及一種防盜預警裝置。本實用新型包括單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)和電源(40)；單片機(10)分別與事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接；電源(40)分別與單片機(10)、事故檢測電路(20)、事故報警電路(30)連接。本實用新型緩解了配電變壓器由于分布廣泛而檢測困難的難題，在配電變壓器停電、缺相、被盜時均能準確作出判斷和報警；同時該裝置的使用積極地配合了公安機關打擊盜竊“三電”設施的犯罪行為，具有廣泛的應用前景。
文檔編號G08B25/10GK201138498SQ20082006524
公開日2008年10月22日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者上官甲天, 向鐵元, 湖 張, 瑋 張 申請人:武漢大學