某锰矿区电力设备检测报警器系统方案研究

易代新，韩宏伟

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武汉大学 信息管理学院，湖北 武汉 430072)

某锰矿区电力设备检测报警器系统方案研究

易代新1，韩宏伟2

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武汉大学 信息管理学院，湖北 武汉 430072)

介绍了某锰矿区电力设备检测报警器系统方法及通信原理，即锰矿区电力设备如变压器输出端电压信号监测报警系统，当变压器输出端电压异常时，信息立即通过GSM等移动网络以短信方式发送给相关责任人。克服了现有报警装置的不足，并能提供被检测设备当前电压、电流值等信息，对于非预计信号可及时报警，方便供电部门及时发现故障、快速维修。

电力设备；变压器；GSM网络；干扰或屏蔽

0 前 言

置于锰矿区的电力设备，如变压器，价值较高，一方面容易成为不法分子盗窃、破坏的对象，另外如变压器或分离开关等故障不能及时发现，造成用户生产、生活受影响，电力部门难以进一步提高维修服务速度。所以需要为如变压器等电力设备配备检测报警系统。目前市场上防盗报警系统产品种类较多，但有些不足，如：不能及时发现自身故障，无线信号被干扰、屏蔽时无法报警，不提供过压、欠压、当前电压值等，另外入侵检测一般使用机械开关，长时间运行的情况下容易除现接触不良、弹性变差等，容易产生不报、误报等情况。

本文提出锰矿区电力设备检测报警器系统方案，能够很好的解决上述问题，对于非预计信号可及时报警，方便供电部门及时发现故障、快速维修。

1 方 案

本方案的电力设备检测报警系统主机电路原理框图如图1所示，由以下几部分组成：主控芯片、公用无线通信模块、电源和电压采集模块、入侵检测电路、扩展接口、可充电电池SIM卡模块[1]。

本方案的主机基本工作原理为主控芯片监测并分析电源和电压采集模块、入侵检测模块和扩展接口的信号，当主控芯片检测到异常信号时控制公用无线通信模块立即向监控中心或负责人发送对应的异常信息。

图1 主机电路原理框图

系统还能检测自身费用余额，当余额不足时向监控中心或负责人发送余额不足信息提醒用户及时缴费充值，以防止本系统应欠费而无法正常运行。

系统除可通过监控中心、负责人手机向主机发送信息和接收主机信息外，还可通过网络短信息平台向主机发送信息和接收主机信息。

本方案的主机入侵检测如图2所示，由红外发射和接收电路组成。

工作过程为：主控芯片在一定间隔时间通过红外发射管向外壳内壁发送加密编码的红外线[2]，当外壳在正常位置时如图2中实线所示外壳内壁将红外线反射回红外接收电路，主控芯片检测到信号为预计信号。当外壳被打开一定的角度后如图2中虚线所示红外接收电路无法正确接收红外线，主控芯片检测到信号为非预计信号，主控芯片控制公用无线通信模块向监控中心、负责人发送对应的异常信息。并能提供被检测设备当前电压、电流值等信息，对于非预计信号可及时报警，方便供电部门及时发现故障、快速维修。

图2 红外入侵检测原理图

2 通信原理

本方案如图3所示检测主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽原理为：

图3 检测主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽原理图

主机a和主机b建立拨号或短信连接，正常时主机a能拨通或发送短信给主机b，主机b能在接到主机a的拨号或短信，主机b回复拨号或短信给主机a，此时系统工作正常。当主机a无线信号被干扰或屏蔽时，主机b无法收到主机a的拨号或短信，主机b不能拨通或无法发送短信给主机a时，此时主机b向主机a的监控中心或负责人发送主机a信号故障。当主机b在规定时间內没有收到主机a的拨号或短信，主机b能拨通或成功发送短信给主机a时，主机b向主机a的监控中心或负责人发送主机a故障信息[3]。

本方案检测主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽有以下3种方案：

1)如图4所示主机a和主机b互相监测。

图4 主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽方式1

2)如图5所示主机a监测主机b，主机b监测主机c，主机c监测主机d……主机x监测主机a。

图5 主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽方式2

3)如图6所示由监测中心监测所辖的主机。

图6 主机自身故障和主机无线信号被干扰、屏蔽方式3

3 方案及通信原理集成

方案电路原理框图及通信结构网络如图7所示。

图7 方案电路原理框图及通信结构网络图

将本方案装置安装在被检测设备的柜体内，主控芯片监测并分析电源和电压采集模块、入侵检测模块和扩展接口的信号，当主控芯片检测到异常信号时，立即通过公用无线通信模块向监控中心发送对应的异常信息，监控中心通过存储、处理后，根据数据将信息反应在电子地图对应的位置，并将对应信息通过公用无线通信模块发送到维修站，维修站进行及时维修。被检测设备之间通过公用无线通信模块相互联络，当其中一台或多台检测设备发生故障、无线信号被干扰、屏蔽等无法通信的情况下，运行正常的检测设备会立即通过公用无线通信模块向监控中心发送对应的异常信息，监控中心通过存储、处理后，根据数据将信息反应在电子地图对应的位置，并将对应信息通过公用无线通信模块发送到维修站，维修站进行及时维修，公用无线通信模块使用SIM卡移动网络。

本方案的入侵检测由红外发射和接收电路组成，工作过程为：主控芯片在一定间隔时间通过红外发射管向被检测设备柜体内壁发送加密编码的红外线，当柜体在正常位置时，内壁将红外线反射回红外接收电路，主控芯片检测到信号为预计信号。当柜体被打开一定的角度后红外接收电路无法正确接收红外线，主控芯片检测到信号为非预计信号，主控芯片立即通过公用无线通信模块向监控中心发送对应的异常信息，监控中心通过存储、处理后，根据数据将信息反应在电子地图对应的位置，并将对应信息通过公用无线通信模块发送到维修站，维修站进行及时维修。

4 方案拓展

由本方案有以下两种子方案可组成用户系统。

1)主机检测到异常情况后，分析处理当前情况，将对应异常信息发送到负责人移动电话或信息平台的个人用户端。

2)主机检测到异常情况后，分析处理当前情况，将对应异常信息发送到监控中心上，监控中心通过存储、处理后，可根据情况将信息反应在电子地图对应的位置，并将对应信息发送到负责人移动电话或信息平台的个人用户端。

5 结 语

本文介绍了锰矿区电力设备检测报警系统方案及通信原理，通过技术创新克服了诸如主机自身故障、无线信号被干扰、无线信号被屏蔽无法报警，机械开关在长时间恶劣环境容易损坏等不足。可及时吓阻盗窃等非法破坏行为，并能提供监测变压器等供电设备输出过压、欠压、当前电压值等信息，方便供电部门及时发现故障、快速维修。

[1] 熊璐.电力系统火灾智能报警系统的优化研究[J].电气应用,2015(15):36-38.

[2] 李田珍,韩宏伟.一种防盗报警型太阳能路灯控制器[J]科技资讯,2015(29):18.

[3] 谭悦,施伟锋,徐蕾蕾.船舶电力系统监视报警装置软件设计[J].通信电源技术,2016,133(5):48-51.

A Study on Scheme of Electric Equipment Testing and Alarm System in a Mn-mining Area

YI Daixin1, HAN Hongwei2

(1.HaixiNewEnergyResearchInstitute,Haixi,Qinghai817000,China;2.SchoolofInformationManagement,WuHanUniversity,Wuhan,Hubei430072,China)

This paper introduces a method and communication principle of electrical equipment detection and alarm system, that is, a power system such as the voltage signal monitoring and alarm system of output of transformer. When the voltage of the transformer output is abnormal, the information is immediately will transmit through GSM and other mobile networks way to send to the relevant responsible person. The program overcomes the shortcomings of the existing alarm devices, as can provide the current voltage and current value of the equipment to be tested. The alarm can be timely told for the unexpected signal to facilitate the timely detection of power supply departments in rapid maintenance.

Electrical equipment; Transformers; GSM networks; Interference or shielding

2017-05-19

易代新(1972-)，男，湖南永州人，工程师，研究方向：新能源项目管理，手机：15202590202；通信作者：韩宏伟(1983-)，男，陕西宝鸡人，助理研究员,二级创新工程师，研究方向：创新方法和新能源应用，E-mail:shierhan@126.com.

V216.8

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.049