一、项目概述
1.1 导言
本项目规划的依据AVR的GSM 无线智能变压器归纳报警体系，其意图在于供给一种无线智能变压器归纳报警体系，能够辨认体系停电，根绝误报的发生；能够丈量变压器油温并在油温超温时报警；具有“人体非正常挨近报警”功用；具有断电作业维护功用，当电源线被损坏或因为其它原因断电时，体系仍能持续作业；能够对电力变压器归纳运转参数进行检测，并对毛病运转状况（过流、过压、欠压等）进行预警（可选）。该设备能够用在电力体系和大型工业企业领域中，而且本体系稍加改善后，可用于各种无线报警、操控设备中。例如，能够将本设备运用在电力节能方向，如经过该体系的语音、短信功用来操控路灯的开关，完结路灯的防盗与节能。
1.2 项目布景/选题动机
在油田、矿山、乡村以及其他地域散布广阔的户外区域，输电线路和电力变压器因远离供电局而常常面对被盗的风险，加之这些设备长时刻装备在户外，无人值守，智能化水平不高，常常呈现不安稳运转，但值勤人员无法及时了解这些设备的反常运转状况。一旦输电线和电力变压器被盗或反常运转，将会形成很大的经济损失，给电力体系的安稳运转和油田、矿山等大型户外企业的安全出产形成极大的危险。因而，无论是电力体系的安全运转仍是大型工业企业的安全出产，客观上都需求这样一种智能产品，它能精确的检测变压器等电力设备的运转状况，一旦呈现反常状况，及时精确的上报值勤人员。
咱们团队开发的依据AVR的GSM 无线智能变压器归纳报警体系运用GSM短信息数据传输形式及语音功用渠道完结智能报警数据长途传输及操控，首要用在电力体系的配电网电力线、变压器等供电设备和线路的防剪断、防偷盗、防损坏。主机选用全密封铝压铸外壳，防水功用好，具有功用有用、质量优秀、作业安稳牢靠等特色，习惯户外各种环境运用，广泛应用于电力、石油、矿山等一切在户外作业的电力设备的安全维护，本机可独立运用，亦可与接警中心联网运用。
二、需求剖析
2.1 功用要求
图1 体系架构
当发生警情时主机发动警号90秒阻吓响马，一起体系会主动发短信息到负责人的手机上，短信息会显现报警内容；而且体系主动拨打设置好的值勤人员电话，值勤人员接听电话后，主动拨放报警录音，假如值勤话机占线或因毛病不能接通，体系会主动循环拨打下一个报警号码，直至值勤人员接听后主机才中止拨号，如未接听，则体系主动循环三次拨打二组报警号码，然后主机才中止拨号。假如设置有报警操控中心，该中心的核算机上电子地图相应的报警点会不断闪耀，并显现报警的地址和类型，便于调度中心指挥邻近的作业人员及时赶到报警点检查。
2.2 功用要求
◆ 通讯方法：工业级900/1800MHz GSM模块
◆报警方法：GSM中文短信及语音拨号
◆报警呼应时刻：≤8秒（GSM网络信号正常）
◆待机功耗：≤0.9W
◆警号音量：大于110分贝
◆稳妥管最大容量：3A
◆防电磁搅扰：IEC55022
◆绝缘等级：B级
◆防护等级：IP55
◆作业环境：温度－10℃～＋55℃
湿度≤95% 无凝露
三、方案规划
3.1 体系功用完结原理
图2 体系硬件结构框图
图2为体系的硬件结构图，在规划的报警体系中，单片机及其外围电路经过数据线别离和无线键盘、温度检测传感器、报警检测传感器(能够感应设备是否振荡、是否人体非正常触摸)、现场警笛、GSM模块及其外围电路衔接，GSM模块经过无线信号和GSM网络沟通数据。UPS电源确保体系不间断作业。
详细作业原理：
信号检测：现场变压器设备各种勘探器，如温度探头、轰动勘探器、断线勘探器、防拆勘探器等，假如呈现反常，勘探器发送信号给报警体系。一起输入的三相四线电压信息输入到报警体系后，经过专门规划的电压检测和剖析电路，实时监测变压器的运转状况。
信号剖析:各种勘探器的信号输入报警体系之后，经过相应的电路处理之后，信号传入单片机，由单片机经过核算和剖析，然后做出判别，判别信息是否精确牢靠。
报警输出:单片机经过剖析之后，确实为偷盗损坏行为，现场发动报警器宣布警笛，恫吓响马，一起体系会主动发短信息及拨打设置好的各六组号码，短信息会显现报警内容。维护人员接听电话后，主动拨放录音并进入现场监听，假如主人话机占线或因毛病不能接通，体系会主动循环拨打下一个报警号码，直至维护人员接听后主机才中止拨号，如未接听，则体系主动循环三次拨打二组报警号码，然后主机才中止拨号。
体系设置:用户能够经过键盘进行本地体系设置，也能够经过短信长途设置，设置时需求输入特定的超级管理员暗码，一起管理员能够随时修正管理员暗码。设置的内容包含接纳报警信息的电话或手机，也能够设置体系上报状况信息的时刻和方法。
信息查询:用户能够发送相应格局的短信来查询当时变压器的各种状况信息。
与现有技能比较，该著作的实质性技能特色及明显前进有：
（1）能辨认体系停电，根绝体系误报。本体系在处理此问题的依据为：当总调度台依据需求堵截某一区域电源时，因为断路器是同轴开关，三相电源相继堵截的时刻差在0.1秒以内，能够视为一起堵截。当有人妄图偷盗变压器而堵截变压器前端电线，或用石块打落三个下跌稳妥时，其三相电源悉数被堵截的时刻差必定大于0.5秒。本体系便是判别这个时刻差而判定变压器是否被盗，当总调度台堵截某区域电源或电源单纯缺相时，体系会宣布电源反常信号，而不会宣布防盗报警信号。
（2）能完结变压器油温的丈量和超温的报警。变压器油温是影响变压器寿数的首要因素，户外变压器不正常运转状况下，常常使油温升高，所以值勤人员需求及时把握油温状况，为此，咱们规划了超温报警。温度传感器能够接由DS18B20制造的耐油不锈钢温度探头，依据不同的要求能够挑选外置和内置，温度丈量规模为-55℃～+125℃，彻底能够满意对变压器油的温度丈量，而且在油温超越设定温度时体系宣布超温报警。
（3）运用被迫红外检测技能，完结“人体非正常挨近报警”功用。规划了被迫红外检测体系，运用被迫红外探头来勘探人体发射的红外线，辨认所谓“人体非正常挨近”。探头搜集外界的红外辐射经过集合到红外感应源上面。红外感应源一般选用热释电元件，这种元件在接纳了红外辐射温度发生变化时就会向外开释电荷，检测处理后发生报警。
（4）为体系规划了牢靠的UPS电源，供给交直流两套供电体系，确保报警体系供电的不间断，即沟通电源线被损坏或因为其它原因断电时，体系备用电源投入运用，来电后主动切换并为备用电源充电；运用备用电源供电时，电压低于最小维护值即宣布欠压信号，牢靠报警。
本项意图技能要害：
（1）GSM无线通讯模块TC35与单片机间的数据传输。
（2）体系不间断供电电源的规划和铅酸蓄电池欠压辨认。
（3）语音录放模块与GSM通讯模块功用的结合与抗搅扰规划。
（4）依据被迫红外检测技能的“人体非正常挨近报警”功用的完结。
3.2 硬件渠道选用及资源装备
本项目选用的硬件渠道是依据芯片AT32UC3A0256的EVK1105开发板, 首要选用开发板的USB数据传输、AT32UC3A0256操控处理、SPI/并口接口LCD12864（带字库）、I2C接口FRAM（铁电存储器）以及用于模仿检测输入的三个独立按键等功用模块。经过三个独立按键检测输入的模仿信号，经过处理器处理之后将成果发送到LCD显现屏上，在此进程中阅历铁电存储器的存储，整个进程在MCU的操控之中。
3.3体系软件架构
图3 软件体系的结构结构
3.4 体系软件流程
图4 程序运转流程图
3.5 体系估计完结成果
依据AVR的GSM 无线智能变压器归纳报警体系运用GSM短信息数据传输形式及语音功用渠道完结智能报警数据长途传输及操控，首要用在电力体系的配电变压器等供电设备，完结被维护设备防剪断、防偷盗、防损坏、运转反常等归纳信息的报警和查询。此外，本体系稍加改善后，可用于各种无线报警、操控设备中。例如，能够将本设备运用在电力节能方向，如经过该体系的语音、短信功用来操控路灯的开关。针对本体系研制的UPS电源，为很多小功率仪器供给了不间断供电的处理方案。详细能够完结以下功用：
（1）GSM中文短信息报警，直观牢靠，传输间隔不受约束。
（2） 运用特制专用温度探头，对变压器油等需求丈量温度的当地进行温度丈量，并设置答应最高温度值，超越设置温度即经过LCD显现屏显现并报警。
（3）运用被迫红外检测技能，完结“人体非正常挨近报警”功用。
（4）体系有断电作业维护功用，当电源线被损坏或因为其它原因断电时，体系备用电源仍能持续作业，来电后会主动充电。
（5）可装备断线、移位、轰动等其他传感器，对供电变压器被损坏、搬动报警。
（6）可设六个短信息和二个语音拨号报警号码，可运用一般手机人工接警，也可经过接警中心电脑主动接警，具有强壮的联网报警功用。
（7）可本地经过键盘或异地经过手机短信进行设置主机参数。
（8）可自设每天守时上报体系通讯状况的时刻。
