专利名称：架空缆线报警系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种报警系统，具体地说，涉及一种光缆、通信电缆或动力电缆等架空缆线发生非正常断损时的报警系统及报警方法。
背景技术：
架空缆线是通过一组杆或架等支撑物使缆线距地面有一定高度的缆线。架空缆线难免发生断损，如台风、地震等自然灾害发生时架空缆线的断损，发生盗窃、他人施工不当等人为因素时架空缆线的断损。一旦断损发生，要求缆线管理人员应尽快采取应对措施。
ZL02255927.2号中国实用新型专利公告了一种供电线防盗报警器，该报警器在供电线的一端连接载波信号发生器，供电线的另一端连接有线载波接收器，无线报警接收机与有线载波接收器相对应；载波信号发生器向供电线始终发出高频调制有线载波信号，有线载波接收器通过畅通的供电线接收该正常的载波信号，经处理后发射某一频率信号给无线报警接收机显示供电线正常；当某一区间的供电线被切割断，有线载波接收器则无法通过供电线接收信号，则向无线报警接收机发射供电线异常信号，使其报警。从防盗的角度来看，该方案未能解决发射信号功率受限及低压电力载波线路传输特性的时变性(如阻抗、频率特性、干扰谐波分量等参数将随着时间、负载、电网结构等变化而变化)的问题，即只能解决无线报警接收机至有线载波接收器间约半径2公里以内的报警问题，而且不能确定断损位置。对于一些手段效高明的盗割方法，如在线路低负载时用细导线把电力线跨接起来，然后再盗割动力线，该方案则不能起到报警作用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在各种断损情况发生时均能立即报警的架空缆线报警系统；本发明的另一目的是提供一种能精确提示断损位置的架空线报警系统；本发明的又一目的是提供一种结构简单、静态工作电流小的架空缆线报警系统。
本发明的再一目的是提供一种在架空缆线发生断损时能立即向缆线管理人员等精确提示断损位置的架空缆线报警方法。
为实现上述目的，本发明提供的架空缆线报警系统包括无线接收报警模块，其收到报警信号时能通过移动电话网络向预设端发出信息，二个或二个以上的无线发射模块，每个无线发射模块的探测电路探测到缆线断损时，向无线接收报警模块发出含该无线发射模块地址码信息的报警信号，探测电路为设置在无线发射模块信号输入端的二个或二个以上串联的常闭倾斜开关，倾斜开关一一对应地固定在缆线上。
由以上方案可见，本当缆线发生断损时，无论是缆线倾斜角发生变化导致常闭开关状态的翻转，还是开关连线一同断损，都使整个探测电路呈现开路状态，因此，将给无线发射模块一个触发信号，进而使无线发射模块发出报警信号，当无线接收模块接收到含有该无线发射模块地址码信息的报警信号时，便会通过诸如GSM或CDMA等移动通讯网络向预设端发出报警信息。预设端可以是110报警电话、缆线管理人员手机或者座机、电力或公安部门的接警计算机等，发出的报警信息可以是语音电话、数据信息或中文短消息。
较具体的方案是把每个无线发射模块固定在架空缆线的一个支撑物上，倾斜开关则一一对应地固定在该支撑物两侧的所有缆线上，这样，该支撑物处任一条缆线发生断损预设端都会准确地知道。
更进一步的方案是在编号为1、2、3...N的支撑物构成的架空缆线构成的系统中，将含有唯一地址码的多个无线发射模块分别安放在奇数编号或偶数编号的支撑物上。
本发明还提供了采用上述架空缆线报警系统的报警方法，由无线发射模块的探测电路探测缆线是否断损，若探测到缆线断损，向无线接收报警模块发出含该无线发射模块地址码信息的报警信号，当无线接收报警模块接收到该报警信号时通过移动电话网络向预设端发出信息。
由上述方案可见，当架空缆线发生断损时，无线发射模块便能及时向无线接收报警模块发出报警信号，并提示缆线管理人员等有缆线发生断损并指出断损位置。
较佳的方案是，在无线发射模块中设置一防干扰电路，当倾斜开关断开时间大于预定的阈值时，无线发射模块才向无线接收报警模块发出报警信号，以避免因缆线舞动而导致无线发射模块误发出报警信号。设计RC充放电电路的目的是产生宽度2秒钟的输出脉冲，用于控制发射模块的发射时间，其目的是1、节约电池电能，避免无意义的消耗(由于发射模块不发射状态仅微安级消耗，而发射状态达100毫安以上)。2、对于功率较大的发射模块较长时间处于发射工作状态，极易烧毁发射管。而2秒已满足发射及接收过程的技术要求，所以设计宽度2秒钟。
图1是本发明架空缆线报警系统实施例各功能模块的连接示意框图；
图2是本发明架空缆线报警系统实施例无线发射模块结构示意图；图3是本发明架空缆线报警系统实施例无线发射模块电原理图；图4是本发明架空缆线报警系统实施例探测头、电容C3及各节点的波形示意图；图5是本发明架空缆线报警方法实施例的流程图。
以下结合实施例及附图作进一步地详细说明。
具体实施例方式
参见图1，是本发明架空缆线报警系统实施例各功能模块的连接示意框图。本发明的报警系统由无线发射模块8、无线报警接收模块3、报警中心5、手机6和固定电话7组成。其中，无线发射模块8的数量为2个或2个以上，均被固定在设有架空缆线的电线杆上，并且每一无线发射模块8均有唯一的地址码，以便识别。同时，每一无线发射模块8均包括探测电路1和发射电路2。探测电路1为一一对应地固定在架空缆线上的多个串联的探测头34(图2示)，用于探测架空缆线是否断损。一旦探测到架空缆线发生断损便向发射电路2发出信号，发射电路2便以无线发射方式向无线接收报警模块3发出报警信号，该报警信号包含有无线发射模块8地址码的信息。无线接收报警模块3接收到报警信号后便立即通过移动电话网络向报警中心5、某些特定的手机6或固定电话7发出信息，告知缆线管理人员等架空缆线发生断损并精确提示断损位置。
参见图2，是本发明架空缆线报警系统实施例无线发射模块结构示意图。由图中可见，4根架空缆线33被固定在一电线杆31的支架32上，在每一缆线33两端靠近支架32的地方均设有一探测头34，探测头34为一倾斜开关。缆线33被固定在支架32上时，探测头34的倾斜角度一般不超过15°，相当于一个常闭开关。当缆线33发生断损时，探测头的倾斜角度超过15°，倾斜开关断开。在支架32上还设有一个无线发射器35，无线发射器35接收8个探测头34的信号并根据该信号判断缆线33是否断损，一旦缆线33发生断损便向预设端发出报警信号。本实施例中的探测头34可以是直立式，也可以是水平式的，其使用的倾斜开关可以是水银开关、滚动开关、单向开关或万向开关等，不论是有触点的或无触点的，物理开关还是电子开关，不论是直立安装或水平安装或倾斜安装，只要是倾斜开关并且是随着线缆倾斜时发出变化的开关信号均可。
参见图3，是本发明架空缆线报警系统实施例无线发射模块电原理图。无线发射模块8的探测电路1由8只串联的常闭倾斜开关K1、K2...K8组成，向控制电路输入信号。控制电路为四个反向器Y1、Y2、Y3、Y4为主组成的逻辑电路，根据探测电路发出的信号判断缆线33是否断损，并在缆线33发生断损时向发射电路2发出信号。控制电路还包括电阻R1、电容C1构成的防干扰电路和电阻R3、电容C3组成的RC充放电电路。发射电路2连接在控制电路的输出端，并在接收到控制电路发出的信号后向无线接收报警模块3发出2秒钟报警信号。无线发射模块8还包括一电源E，以向探测电路1、控制电路、发射电路2供电。
下面结合图4对本实施例的工作原理进行论述。参见图4，是本发明架空缆线报警系统实施例探测头、电容C3及各节点的波形示意图。当缆线33没有发生断损时，8只倾斜开关K1、K2...K8均闭合，此时节点a显示为低电平，信号经过反向器Y1后，在节点b处显示为高电平，并经反向器Y2在节点d处显示为低电平。由于低电平信号无法通过二极管D1，故电阻R3、电容C3两端的电压均为0伏，并在节点e处显示低电平，发射电路2接收不到信号，判断缆线33没有断损。
当由于台风等原因导致缆线33舞动，倾斜开关K1、K2...K8的倾斜角度可能大于15°，并在短时间内处于断开状态(小于3秒)，会出现如图4的倾斜开关状态波形图中的干扰信号。若倾斜开关K1断开，节点a处会从低电平变为高电平。但由于电容C1的存在，节点a处电压不会突变，而是慢慢升高。当倾斜开关K1重新闭合后，节点a处又变为低电平。此时，由于节点a处电压没有上升到高电平的翻转电位，不会触发发射电路2，从而避免误报警。为了更好避免误报情况的发生，可以适当选择电容C1的电容值，通过调节电容C1的充电时间来控制防干扰时间。
一旦缆线33发生断损，其对应的倾斜开关的倾斜角度超过15°，处于断开状态。节点a处电压会在一定时间内上升至高电平的电位，并使节点b处电平瞬时翻转，显示为低电平。由于电阻R2、电容C2的存在，节点b处电平会慢慢恢复为高电平，这样在节点b处会形成一负脉冲。该负脉冲经过反向器Y2后在节点d处形成一个正脉冲信号。该正脉冲信号经过电容C3时，使电容C3瞬时充电。在正脉冲消失后，电容C3慢慢放电。在电容C3充电及放电的初始阶段，节点e处仍然显示为高电平，直到电容C3两端电压降低到一定值时，反向器Y4输出的信号翻转，节点e处电平变为低电平，这样在节点e处便形成了一个具有一定宽度的正脉冲(约2秒)。在节点e处形成正脉冲时，发射电路2被触发，向无线接收报警模块3发出约2秒报警信号。该报警信号包含有该无线发射模块8地址码的信息，当无线接收报警模块3向预设端发出信息后，缆线管理人员就可以根据该地址码信息判断处发生断损的缆线的位置。
本实施例中电容C3、电阻R3是用于调节节点e处形成的正脉冲的宽度，以控制发射电路2向无线接收报警模块3发出报警信号的时间。在本发明的实际应用中，可以调节电容C3、电阻R3的值来调节脉冲的宽度，从而控制发射时间。
本实施例中的无线发射模块8并不需要布置在供电线路的每一电线杆31上，可以间隔地布置，即布置在编号为奇数或偶数的电线杆31上，节省资源的同时也并不会影响探测的效果。
在介绍报警系统的工作原理后，下面介绍本发明的架空缆线报警方法。参见图5，是本发明架空缆线报警方法实施例的流程图。在报警系统开启后，探测电路1便根据探测缆线33是否断损，也就是根据常闭的倾斜开关K1、K2...K8中是否出现断开的情况(步骤S21)。未探测到有倾斜开关断开时，探测电路1便返回步骤S21，继续探测。当探测到某一倾斜开关断开，便判断断开时间是否大于预定阈值(步骤S22)。阈值可以通过调节电容C1的值来控制其长短，从而避免误报的情况发生。若倾斜开关断开时间小于阈值，则返回步骤S21，继续判断是否有倾斜开关断开，若倾斜开关断开时间大于阈值，发射电路2便向无线接收报警模块3发出报警信号(步骤S23)，该报警信号包含有无线发射模块地址码信息。最后，无线接收报警模块3向报警中心5等预设端发出包含有缆线断损位置的信息(步骤S24)，缆线管理员便知道有缆线断损。
由上述的实施例可见，当架空缆线33在任何情况下发生断损时，本发明的报警系统均能准确的探测其断损位置，并通过移动电话网络向预设的用户发出报警信息，让用户及时对断损的缆线33进行修复。并且，本发明的报警系统使用的电气元件较少，结构简单，在静态时，即缆线33没有发生断损时，工作电流小，有利于报警系统的长期工作。
当然，本发明不限于上述实施方式，可以有以下几种变形1、控制电路由COMS、TTL电路的或非门、与非门反相器、带施密特的反相器等集成电路构成，也可以由分立元件及其组合构成；2、倾斜开关的数量不一定是8只，应根据缆线的数量具体设置，一般每根缆线设置2只；3、无线发射模块可以安装在变压器等其他防盗设施上。适当地调整倾斜开关角度或更换适宜的传感器——倾斜开关，当发生震动、倾斜、位移时将发出报警信号。
最后，需要强调的是，在不违背本发明宗旨的前提下，其他任何修改均应包括在本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.架空缆线报警系统，包括无线接收报警模块，收到报警信号时通过移动电话网络向预设端发出信息；二个或二个以上的无线发射模块，每个无线发射模块的探测电路探测到缆线断损时，向无线接收报警模块发出含该无线发射模块地址码信息的报警信号；其特征在于所述探测电路为设置在所述无线发射模块信号输入端的二个或二个以上串联的常闭倾斜开关；每一倾斜开关一一对应地固定在缆线上。
2.根据权利要求1所述的架空缆线报警系统，其特征在于所述每个无线发射模块固定在架空缆线的一个支撑物上；所述倾斜开关一一对应地固定在所述支撑物两侧的缆线上。
3.根据权利要求2所述的架空缆线报警系统，其特征在于在全部缆线支撑物中，所述无线发射模块间隔地布置。
4.根据权利要求1至3任一项所述的架空缆线报警系统，其特征在于所述无线发射模块具有电源及一发射电路；一由四只反相器按信号传递方向串接构成的控制电路；所述探测电路接所述控制电路的输入端；所述控制电路的输出端接所述发射电路。
5.根据权利要求4所述的架空缆线报警系统，其特征在于所述控制电路包括一由R1、C1构成的防干扰电路。
6.根据权利要求5所述的架空缆线报警系统，其特征在于所述控制电路还包括一RC充放电回路。
7.根据权利要求1所述架空缆线报警系统的报警方法，包括无线发射模块的探测电路探测缆线是否断损，若探测到缆线断损，向无线接收报警模块发出含该无线发射模块地址码信息的报警信号；无线接收报警模块接收到该报警信号时通过移动电话网络向预设端发出报警信息。
8.根据权利要求4所述架空缆线缆线报警系统的报警方法，其特征在于设定一阈值；所述探测电路给出断损信号时间大于该阈值时，所述无线发射模块向所述无线接收报警模块发出报警信号；所述探测电路给出断损信号时间小于该阈值时，所述无线发射模块不向所述无线接收报警模块发出报警信号。
9.根据权利要求8所述架空缆线报警系统的报警方法，其特征在于所述无线接收报警模块通过移动电话网络向所述预设端发出报警信息。
全文摘要
本发明提供一种架空缆线报警系统及方法，该报警系统包括无线接收报警模块，其收到报警信号时能通过移动电话网络向预设端发出信息，二个或二个以上的无线发射模块，每个无线发射模块的探测电路探测到缆线断损时，向无线接收报警模块发出含该无线发射模块地址码信息的报警信号，探测电路为设置在无线发射模块信号输入端的二个或二个以上串联的常闭倾斜开关，倾斜开关一一对应地固定在缆线上。本发明提供的架空缆线报警系统能在架空缆线发生断损时有效发出报警信息并提示缆线管理人员断损缆线的位置，让其及时修复断损的架空缆线，保障人们的生活用电或企业生产用电。
文档编号G08B25/08GK101086798SQ200710028320
公开日2007年12月12日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者尚新民, 章成铭 申请人:珠海新鑫自动化设备有限公司