摘要：介绍了一种根据电力载波技能和模数转化器TLC3548的路灯电缆防盗报警器的硬件和软件规划完结计划。论述了该计划的原理，即在主机与从机间进行电力载波通讯以检测电缆状况，经过单片机操控TLC3548进行数据收集与剖析，比较精确地丈量出断缆处距路灯现场操控柜的间隔，并将信息经GPRS通讯模块上报给服务器。经试验证明，该防盗报警器牢靠有用，性价比较高。
导言
本文提出一种根据电力载波技能和模数转化器TLC3548的路灯电缆防盗报警器解决计划，可24小时实时监控电缆通断状况，较精确地丈量出断缆方位，并将警情及时上报。
1 体系作业原理
路灯电缆防盗报警器由电缆前端防盗主机与电缆结尾防盗从机两部分组成。因为体系报警信号的收集针对的是电力电缆线，其自身便是信号的杰出载体，因而主机与从机的线缆通讯技能选用电力载波通讯技能。电力载波通讯PLC(Power Line Communication)是电力体系特有的通讯方法，它是指运用现有电力线，经过载波方法将模仿或数字信号进行高速传输的技能。电力载波通讯的最大特色是不需求从头架起网络，只需有电缆，就能进行数据传递。
路灯供电线缆均选用三相四线制，因为电缆被剪断时必定三相齐断，因而体系只需监控一相即可。主机放置在变压器端，从机放在线路结尾(路灯最终一个灯杆或路灯操控箱中)，当有人窃割或发生事端断线时，体系就会取得必要的报警信息。当路灯晚上敞开后，若有电缆发生断路的状况，此刻体系可经过判别电流数据和亮灯率的明显改变来检测电缆毛病;而当白日路灯封闭后，照明电缆无电，此刻则须选用电力载波技能来检测电缆毛病。根据电力载波和TLC3548的路灯电缆防盗报警器体系的结构示意图如图1所示。
如图1所示，在每一盏路灯(1，2…n)上都并联有功率阻抗器(RT1，RT2，…RTn)。在停电状况下若呈现断线或被窃割，则主机报警终端发送载波信号，因为半途电缆已断，电力线载波通讯信道不通，结尾从机冈缺电而转入接纳状况。报警终端主机每隔5s发送一组载波信号，如收不到结尾从机的答复信号，可以以为主机与从机间电力线路中止。
当电缆断路，路灯终端负载数量发生改变，整条被测电缆的阻抗随之发生改变，TLC3548及其外围电路可以精确地测出其改变值，经单片机和规范阻抗值比照，即可较精确地丈量出电缆断路处距路灯操控配电柜(变压器端)的方位。报警器主机经过RS485将警情上报给路灯操控器，然后路灯操控器经GPRS通讯模块将报警信息上报给路灯操控中心的办理服务器，作业人员接到报警信号后，当即告诉工程抢修车抢修，必要时可与110报警中心联合行动。
2 硬件规划
电缆防盗报警器主机可一起检测6条线路，每条线路的结尾需求装备一台从机。主机在硬件上分为显现板与操控板两部分。显现板首要完结人机对话，包含设置、加减、检查、确认等按键，以及8位LED数码管和用于显现电缆状况信息的发光二极管，然后完结主机的输入与输出功用。主机的操控板则包含单片机、电力载波模块、模数转化器TLC3548、时钟电路、RS485通讯接口、继电器输出操控、电源模块及后备可充电电源、本地声光报警等硬件资源，其硬件原理框图如图2所示，该图为测一路电缆的状况。
主机单片机选用Microchip公司的PIC18F2520，它集成了256字节的EEPROM，带有外接RS485的增强型UART接口，可很好地满意主机的硬件操控需求。主机的单片机经过RS485接纳到路灯操控器的关灯指令后，经过操控TLC3548挑选被测电缆，然后驱动继电器操控电路，图2中的两只继电器接通所测电缆。与此一起，单片机经过操控电力载波模块向电缆发射载波信号，接纳从机的应对信号，并查询TLC3548所测的电缆阻抗值与标定的阻抗规范值进行比照，并对数据加以存储。假使主机接纳不到从机的应对信号，单片机马上将警情与核算出的断缆间隔经过RS 485上报给路灯操控器，并驱动本地声光报警装置。
防盗报警器从机的硬件规划相对简略，首要包含单片机、电力载波模块、继电器操控电路、电源模块及后备可充电电源等硬件资源。当从机接纳到主机的电力载波信号后，当即发回一个“应对”信号给报警终端，以标明被测线路正常。
2.1 电力载波通讯操控电路规划
电力载波通讯模块选用四川科强公司的KQ100F，该模块可在搅扰较小的市电正弦波基波零点处进行数据的发送和接纳，接纳灵敏度较高，远传作用明显。
电力载波通讯操控电路原理如图3所示，KQ100F的操控端由RX、TX、R/T三个端口构成，输出信号全为TTL电平，TX接PIC18F2520的RB4端口发送数据;RX接PIC18F2520的RB5端口接纳数据;R/T为接纳/发送操控端，R/T为高时模块处于接纳状况，R/T为低时处于发送状况，由PIC18F2520的RB3端口进行操控。
VAA端为发送功率电源，发送时电流约300 mA，为进步电力载波发送间隔，运用直流稳压15 V电源。KQ100F的两个AC端经光耦与继电器操控电路，衔接市电的前方L和零线N，光耦TIL113由PIC18F2520的RA0与RA1口进行操控通断，前方与零线均接有维护二极管。
2.2 TLC3548模仿数据收集电路规划
TLC3548是TI公司的14位高分辨率串行模数转化器，它选用SPI串行输入结构，具有8通道、转化速度快、功耗低一级特色。TLC3548在作业温度规模内转化时刻仅为2.895μs，采样率高达200 ksps，最大线性差错为±1LSB。TLC3548内部有一个片内的8通道多路挑选器，可设置为8路单极性ADC或4路双极性ADC。
TLC3548模仿数据收集电路如图4所示，PIC18F2520的RC2、RC3、RC4与RC5构成SPI接口与TLC3548进行通讯。TLC3548在转化成果结束时，EOC输出端变为高电平表明转化完结，PIC18F2520的RB0口可检测此信号，并可输出中止信号给TLC3548。TLC3548运用5 V参阅电压，其BGAP引脚与模仿地间并联0.1μF的内部带宽补偿%&&&&&%。TLC3548的A0～A5别离接6路电缆路灯阻值负载改变值收集通道，图4中给出了榜首路的图例，其前端模仿信号输入通道AIN1所测的电压值必须有与之匹配的高精密绕线电阻R1，其阻值要在路灯电缆使用现场进行标定，并跟着电缆路灯负载的改变从头进行测定。路灯电缆防盗报警器主机地点的配电柜装置有电流传感器，TLC3548的模仿通道AIN7可收集电流传感器输出的0～5V信号，以判别路灯电缆是否有电流。
3 软件规划
3.1 防盗报警器主机软件规划
防盗报警器的主、从机软件选用C语言和汇编语言混合编程。软件程序的规划选用模块化编程思维，首要包含键处理程序、显尔程序、主程序、串口终端程序等。主机显现板的键处理程序首要包含规范阻抗值设置、通道挑选、作业形式、载波发送周期、时钟没置等功用，其主机软件流程图如图5所示。
如图5所示.单片机PIC18F2520的操控程序流程如下：
首要对开始端报警器主机中各功用模块进行初始化设置，并在路灯敞开时.别离操控继电器J1、J2，断开与电缆的前方L、零线N的衔接。
其次PIC18F2520经过GPRS通讯模块接纳电缆的规范阻抗值A，并对该数值进行更新，然后判别是否接纳到长途操控中心宣布的关灯指令;假如未收到，则程序返回到初始化完结处，并等候接纳关灯指令;假如PIC18F2520接纳到关灯指令，即驱动TLC3548收集电流传感器测出电缆的电流数据，以此判别电缆是否有电流。
若PIC18F2520判别电缆上有电流，则经过TLC3548核算此刻电缆的规范阻抗值B，并将此刻的规范阻抗值B和电缆的无断缆状况经GPRS通讯模块上传给长途操控中心;若PIC18F2520判别电缆上无电流，则操控继电器J1、J2吸合，并操控电力载波通讯模块向电缆的前方L与零线N发送电力载波信号。
若PIC18F2520经过电力载波通讯模块接纳到安顿在电缆结尾报警器从机的电力载波应对信号，则表明电缆正常，TLC3548核算此刻电缆的规范阻抗值C并进行该数值的更新，将更新后的规范阻抗值和电缆的无断缆状况经GPRS通讯模块上传给长途操控中心;若PIC18F2520接纳不到应对信号，则以为电缆中止，此刻PIC18F2520操控电力载波通讯模块持续发射电力载波信号，并驱动TLC3548丈量AIN1通道电压，将得到的电压数据换算成此刻电缆的实践阻抗值D，与预先经过GPRS通讯模块接纳到的电缆正常时的规范阻抗值A进行差值核算。P%&&&&&%18F2520将核算得到的差值进行查表程序换算，即得到电缆断缆处距电缆开始端的精确间隔，然后将此间隔值和报警信息经GPRS通讯模块上传给长途操控中心，并驱动声光报警装置在开始端报警器主机地点方位进行现场报警。办理人员接到报警信息后，可以马上安排相关人员到现场进行检查、抢修或许陈述警方。
3.2 防盗报警器从机软件规划
防盗报警器从机的软件规划功用相对简略，首要功用即循环查收主机发送的载波信号，并每5 s向主机发送应对编码信号，并敞开定时器计时。
此外，电力载波信号在电缆上的传输间隔在3 km左右，假使路灯铺设电缆的间隔超越这一上限，则需求加中继防盗报警器。此刻，中继防盗报警器既具有主机的载波发射作用，又具有从机应对接纳载波信号的功用。
4 试验成果
本文规划的路灯电缆防盗报警器使用于潍坊市昌乐县长途路灯办理体系中。以昌乐县孤山街为例，全街长为3.12 km，双向共有路灯396盏，实测正常阻抗值A为6.87 kΩ。以孤山街其间6盏路灯为例，别离在#1、#50、#100、#200、#300与#396路灯地点方位堵截电缆，试验数据如表1所列。
由表1可以看出，路灯间隔报警器主机(配电柜)越近，断缆导致的反常阻抗值和TLC3548模仿通道AIN1收集的电压值改变越大。路灯电缆防盗报警器测得的断点间隔可精确到1 m，因而可以较精确地判别出断缆方位。
结语
根据电力载波技能和TLC3548的路灯电缆防盗报警器在试验中取得了预期的作用，但也存在一些需求改善的问题。众所周知，不同城市与大街的路灯电缆铺设结构形式多样，有的环境反常杂乱，电缆通电后，存在容抗、感抗、漏电等多种状况，这都会引起TLC3548阻抗核算的差错。因而，对照明电缆的使用环境的实地考察显得分外重要，要结合实践规划技能与施工计划，必要时要加防盗中继报警器以进步体系的牢靠性。
