农用电网线路防盗报警系统设计
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<
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