农用电网线路防盗报警系统设计

项新建 浙江科技学院信息与电气工程学系 (310012)

郭小利 浙江义乌下骆宅中学(320013)  

摘要：从分析农用电网线路特点出发，利用控制器与无线数据传送模块，实现了农用电网线路的防盗报警。该文介绍了系统设计原理及软硬件电路的实现方法。应用实例说明了系统设计的正确性与系统工作的可靠性。

关键词：电网线路　防盗报警　系统设计

1　引言

农用电网线路在农忙季节过后，闲置不用，无人值守，容易发生盗窃。然而对农用电网的投资，相对于农民收入而言是一个高投入的项目，一旦被盗将造成很大的损失。确保农用电网线路的安全是广大农民的迫切希望。本文采用AT89C2051FLASH单片机，配合无线通信模块，语音电路和太阳能供电电路，成功实现农用电网线路无人值守自动防盗报警功能。

2　系统工作原理

系统工作原理结构如图1所示，由现场监控器和报警中心两部分组成。监控器又由被盗检测电路、单片机、无线传送模块及太阳能供电电路组成。其中被盗检测电路依据的是两固定平行导线间(农用电网线路)电容为定值的原理。将该平行导线间形成的电容，接入到由555时基芯片所组成的单稳态触发器中，由单稳态触发器的工作原理可知单稳态时间

T=1.1RC

式中R-固定电阻

　　C-农用电网线路线间的电容

图1　系统工作原理结构图

当线路未被割盗时，C为一定常常数C₀，从而T也为某一固定标称值T₀。一旦线路被割盗，C发生变化，随之T也发生变化，从而我们只要随时监测T值，并与固定值T₀进行比较，就能发现线路被盗警情。需要注意的是，有时因为环境气候的影响，即使线路未被割盗，C₀也会发生微小的变化，因而对标准T₀值，我们应设一阈值范围ΔT₀，只要T₀＋ΔT≤T≤T₀＋ΔT₀时，都认为线路未被割盗，不必发出报警信号。

系统工作时，监控器一旦监测到被盗监测电路中的单稳态时间T值超过规定范围时，立即打开无线传送模块，把盗警信息传送到报警中心。另外，因为线路在农闲闲置时已经切断交流电源，所以我们在监控器上设计有太阳能供电系统。为保证阴雨连绵的时候系统也能可靠地工作，在监控器供电系统设计中我们采用了低功耗设计。特别是功耗大户无线传送模块，我们设计只有盗警发生时，才让它加电工作。

报警中心由无线接收模块和语音报警电路组成。一旦接收模块接收到报警信号，立即触发语音报警电路工作，揭示盗警发生。

3　系统设计

3.1　硬件设计

监控器的硬件设计如图2所示。单片机选用的是AT89C2051，它是一片高性价比的具有2kFLASH程序存储器的芯片，指令系统与MCS－51完全兼容。防盗监测电路选用的是555时基芯片，它与被监测线路间电容组成一单稳态触发电路。根据监控线路与报警中心距离远近，可以选择不同传送距离的天线发送模块。本系统中，我们选用具有5km的无线传送模块进行盗警信号传送。供电系统采用5W太阳能电池板，选用的蓄电池容量为6V/2Ah。根据低功耗设计计算，该供电系统即使不能及时地由太阳能电池板充电，在待机状态下(无盗警发生时)也能正常工作半个月，完全满足一般气候状态条件要求。

图2　监控器的硬件线路图

当单片机定时时间到后(系统设计定时时间5min，由单片机中的第1个定时器实现)，单片机P1.0脚发出触发电平给555时基芯片，启动防盗监测单稳态电路工作。同时单片机中的第2个定时器开始记录单稳态时间，一旦单稳态结束，555时基芯片的3脚产生一个下降沿信号，并送给单片机的INT0外部中断引脚，并引发INT0中断。在中断服务程序中停止单稳态时间的计时工作，得到被测的单稳态时间T。然后在单片机中比较T与标准值T₀之间的大小。根据前面的工作原理，判断是否有盗窃情况发生。若有盗窃发生即由单片机的P1.1脚发送信号给无线传送模块中的EN脚，启动传送模块工作，发出报警信号。若无盗窃发生<