摘 要： 為了電網安全并減少電力部門的損失,，研發(fā)了基于激光光柵和GSM的電力變壓器防盜報警系統(tǒng),。偷盜者只要碰到激光光柵的任意一條光線，報警主機立刻就會發(fā)出刺耳的警報聲,，同時啟動內置的GSM模塊,，可撥打預先設置的多個報警電話，如手機,、固話、小靈通,、110等,，還可群發(fā)短消息。
關鍵詞： 激光光柵; GSM模塊; 電力變壓器; 防盜系統(tǒng)
來自電力部門的調查表明,，近年來,，電力變壓器的破壞和被盜現象呈上升趨勢，且危害嚴重,，直接和間接經濟損失巨大,，已嚴重影響了國民經濟的健康發(fā)展和社會的和諧穩(wěn)定。國內部分省份也曾經采用諸如紅外線,、有限距離無線通信,、物理防盜卡等方式來解決變壓器的防盜問題，但由于這些系統(tǒng)或產品原理的局限性,，效果并不理想,。
介紹了基于激光光柵和GSM的電力變壓器防盜報警系統(tǒng)。激光光柵是由兩邊對射的多條激光束組成的光線平面,，由于激光獨特的優(yōu)越性能,，其抗干擾好、誤報率低,，而較現有的紅外光柵更適應野外環(huán)境,。偷盜者只要碰到其中任意一條光線，報警主機立刻就會發(fā)出刺耳的警報聲,，同時啟動內置的GSM模塊,，撥打預先設置的多個報警電話，如手機,、固話,、小靈通、110等,，還可群發(fā)短消息,。激光光束的疏密,，防范區(qū)域的大小，以及圍欄的結構均可根據不同的場所來設計,。電子纜線可垂直或者水平安裝,，從而提供一個更廣闊的保護屏障，防止入侵者挖掘或攀爬,。系統(tǒng)設計了交,、直流雙電源供電，平時由市電供電,，當遇停電或遭到破壞時,，內置的蓄電池依能使系統(tǒng)處于正常警戒狀態(tài)。
1 總體方案設計
1.1 系統(tǒng)原理
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示,。系統(tǒng)采用了兩種報警源,，當偷盜者碰到任意一條激光光線，將使VL/VRG 激光對射式光柵傳感器動作,；當偷盜者撬動變壓器,，振動傳感器動作。兩種報警信號被送到AT89S51單片機進行處理,，立刻就會開啟警燈并發(fā)出刺耳的警報聲,，現場高分貝的報警聲主動對偷盜者作出反擊，以阻嚇偷盜者盜竊行為發(fā)生,。同時,，經電平轉換芯片MAX232與內置的TC35 GSM模塊通信，可撥打預先設置的多個報警電話,，并可群發(fā)短消息,。為了不影響工作人員的檢修和維護，采用編碼解碼芯片PT2262/PT2272進行遙控設防和撤防,。
1.2 系統(tǒng)防盜
圖2為系統(tǒng)防盜示意圖,。變壓器內部安裝了GSM模塊，即使偷盜者偷盜成功,，變壓器被快速轉移,，內置的GSM會不斷地發(fā)出信號，警方會根據GSM的位置信息及時追蹤找到贓物,。
2 報警系統(tǒng)硬件設計
2.1 激光光柵傳感器
激光光柵傳感器采用如圖3所示的VL/VRG 激光對射式光柵發(fā)射器,，VL發(fā)射出高強度調制激光，其光束被接收器VRG中裝有光學濾光片的光電二極管接收,，光電二極管轉換出的信號被接收器VRG的后續(xù)電路處理,。輸出電路則根據此光束是否被遮擋對輸出狀態(tài)進行切換。特殊的濾光片以及對環(huán)境光的自動補償功能使得傳感器對其他光源的光不敏感。
2.2 聲光報警模塊與單片機的接口電路
電源指示燈接AT89S51的P1.0口,，警報喇叭,、警報燈接P1.1口。在單片機的軟件編程中,，設置低電平驅動聲光報警,，初始化狀態(tài)為P1.0=0,即系統(tǒng)上電后，電源指示燈點亮,，GSM模塊初始化后,，寫P1.0=1，即電源指示燈關閉,，表示進入監(jiān)控狀態(tài),；單片機的P1.1口的初始化狀態(tài)為P1.1=1，有報警信號產生時,，單片機寫P1.1=0,此時,，三極管Q1導通，進而繼電器吸合,，由此完成低電平驅動聲光報警。具體的聲光報警模塊與單片機的接口電路如圖4所示,。
2.3 傳感器與單片機的接口電路
圖5為傳感器與單片機的接口電路,。振動傳感模塊接單片機AT89S51的P3.7口，在單片機的軟件編程中,，初始化狀態(tài)為P3.7=0,。當此模塊接到振動傳感信息時，振動傳感模塊J4的2口輸出低電平,，P3.7=1,，單片機收到報警信號。
激光光柵傳感模塊接AT89S51的P3.5口,，其報警原理與振動傳感模塊相似,，同樣是傳感器低電平報警，只是在系統(tǒng)聲光報警后,，增加了激光,、紅外傳感模塊電路斷電，起保護眼睛的作用,。因此,，在這兩者的電源端增設了繼電器，通過繼電器的觸點動作來實現以上功能,。在單片機的軟件編程中,，初始化狀態(tài)為P3.4=1，即系統(tǒng)上電后，繼電器線圈失電,，激光電路正常供電,。當P1.1口輸出低電平驅動聲光報警后，寫P3.4=0,，此時激光,、紅外傳感模塊斷電，從而起到了保護眼睛的作用,。
2.4 GSM通信模塊與單片機的接口電路
GSM模塊TC35是西門子公司為工業(yè)應用生產的無線通信模塊,，可以工作在GSM 900MHz和GSM 1 800MHz頻段下。TC35模塊是系統(tǒng)完成數據傳輸的關鍵部件,，是系統(tǒng)的無線接口部分,，它集成了基帶處理單元和RF射頻模塊，對外提供40pin的ZIP連接器,，用戶通過該連接器即可實現系統(tǒng)控制,、數據輸入/輸出、語音輸入/輸出和電源輸入等功能,。TC35還為用戶提供了良好的用戶接口RS232,，通過RS232接口可以向TC35發(fā)送AT命令和傳輸數據。TC35的RS232接口數據格式支持8位數據,，無校驗,，1位停止位，波特率可以設置為300b/s～115kb/s,。利用控制信號RING可以指示GSM模塊接收到一個語音呼叫,、數據呼叫或短信息等，RING信號的功能可以由AT命令編程改變,。
GSM通信模塊與單片機的具體接口電路如圖6所示,，由于GSM串行口為RS232C 標準接口，與輸入,、輸出均采用TTL 電平的AT89S51在接口規(guī)范上不一致,，因此，TTL電平到RS232 接口電平的轉換采用MAXIM 公司的MAX232 標準RS232接口芯片,。
2.5 遙控設防,、撤防電路
遙控設防、撤防電路采用編碼解碼芯片PT2262/PT2272實現,，如圖7所示,。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數據碼,、同步碼組成一個完整的碼字,，解碼芯片PT2272接收到信號并對其地址碼進行兩次比較核對后，17腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平,。如果發(fā)送端一直按住按鍵,，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時,，PT2262不接通電源,，其17腳為低電平，315MHz的高頻發(fā)射電路不工作,；當有按鍵按下時,，PT2262得電工作，其第17腳輸出經調制的串行數據信號,。
遙控模塊的發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼必須完全相同,，才能配對使用。PT2262的8個地址管腳（1～8）可以由人工進行編碼,，即可以接地,、接高電平，若PT2272的管腳1～8與之對應,，則PT2272的17端將輸出解碼有效高電平信號,，經放大后驅動繼電器進行負載遙控開關操縱。
3 報警系統(tǒng)軟件設計
報警系統(tǒng)的程序總流程圖如圖8所示,。
GSM通信子系統(tǒng)的軟件實現：現在市場上的手機大都支持GSM07.05規(guī)定的AT指令集,。該指令集包含了對SMS的控制，利用GSM手機的串行接口,，單片機向手機收發(fā)一系列的AT命令，就能達到控制手機收發(fā)SMS的目的,。
本文介紹的系統(tǒng)通過激光光柵傳感器,、振動傳感器、單片機系統(tǒng)等完成現場數據采集,、分析,，運行中一旦有異常現象或故障發(fā)生,，將通過系統(tǒng)安裝的GSM通信模塊將信息發(fā)送到電力部門,、變壓器看護人員或110，通信距離不受限制,。經使用證明,，該系統(tǒng)抗干擾能力強、誤報率低,、性能穩(wěn)定可靠,。
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