一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法
【專利摘要】一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法。屬電纜防盜報警【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明方案如下，在路燈電纜中設(shè)置末端電壓測量裝置，負(fù)責(zé)實(shí)施測量電纜電壓，同時裝置連接到裝載有ZigBee模塊的控制器上，控制器即時獲取電纜電壓，并通過ZigBee模塊發(fā)送到上位機(jī)上，上位機(jī)中裝載有GSM模塊，定時發(fā)送電纜電壓信息到市政管理部門，當(dāng)出現(xiàn)異常時，即時發(fā)送報警信息，并通過ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽，及時定位電纜故障地點(diǎn)，便于市政部門及時排除問題，若發(fā)生電纜盜竊事件，則可以迅速定位被盜時間地點(diǎn)，便于公安機(jī)關(guān)調(diào)查。本發(fā)明成本低；從檢測原理、上報方式等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理，極大提高電纜被盜告警可靠性和準(zhǔn)確度。
【專利說明】—種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法，用于解決路燈電纜實(shí)時監(jiān)控及主動報警防盜問題。
【背景技術(shù)】
[0002]目前路燈電纜防盜方法有以下幾種:
[0003]末端電壓測量法，該方法采用在電纜末端加裝電壓檢測與通訊裝置，由固定電源供電通過無線通信與主站進(jìn)行通訊連接。白天由前端配電箱給電纜供給48V直流電壓，夜晚則正常供給220V交流電壓，一旦末端斷電則認(rèn)為電纜被盜，立刻向主站報警。這是目前最為可靠的電纜防盜檢測方式之一，誤報率低，定位準(zhǔn)確，響應(yīng)快速，但是經(jīng)過實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)一定的問題:前期投入成本和安裝難度較大，路燈電纜末端均需要配置無線通信設(shè)備，天線的安裝配置問題，避雷措施問題等。
[0004]ZigBee技術(shù)，ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0005]ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可分為協(xié)調(diào)器(Coordinator)、匯聚節(jié)點(diǎn)(Router)、傳感器節(jié)點(diǎn)(EndDevice)等三種角色。
[0006]與此同時，ZigBee作為一種短距離無線通信技術(shù)，由于其網(wǎng)絡(luò)可以便捷的為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能，因此在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、智能控制領(lǐng)域具有非常強(qiáng)的可應(yīng)用性。
[0007]GSM 技術(shù)與 GSM 模塊，GSM 是 Global System For Mobile Communications 的縮寫，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)，GSM是全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications)的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術(shù)。自90年代中期投入商用以來，被全球超過100個國家采用。GSM標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備占據(jù)當(dāng)前全球蜂窩移動通信設(shè)備市場80%以上。
[0008]GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。全球超過200個國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM電話。所有用戶可以在簽署了 〃漫游協(xié)定〃移動電話運(yùn)營商之間自由漫游。GSM較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代(2G)移動電話系統(tǒng)。這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。GSM是一個當(dāng)前由3GPP開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。
[0009]GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能。單片機(jī)可以直接與GSM模塊通信，使用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)各種無線通信功倉泛。
[0010]當(dāng)前電纜防盜主要采用電力線載波方式實(shí)現(xiàn)與單燈節(jié)點(diǎn)或路燈段的通信，例如由山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所的發(fā)明專利CN101937600B，2013.06.26，路燈電纜防盜報警系統(tǒng)，使用GPRS通訊模塊、聲光報警裝置以及并聯(lián)于每一盞路燈上的功率阻抗器，并在電纜起始端與末端的在電纜火線和零線上安裝起始端電纜報警器與末端電纜報警器，報警器與GPRS通訊模塊相連達(dá)到報警目的。上述方式的核心是如果電纜被盜，則通信失敗，從而認(rèn)為電纜被盜，并進(jìn)行電纜被盜上報告警。然而電力載波法存在許多問題:(I)白天無法防盜:當(dāng)前路燈系統(tǒng)白天無法供電，這樣電力線載波通信得以存在的基礎(chǔ)條件一電力載波不存在，導(dǎo)致電纜防盜無法正常工作，這恰恰是實(shí)際應(yīng)用中電纜被盜關(guān)鍵時間段；
[0011](2)電力線載波防盜基于在電力線信號基礎(chǔ)上調(diào)制信號，在實(shí)際電路中，隨著工作電壓、電力負(fù)荷個性差異，電力線載波可靠性受到嚴(yán)重考驗(yàn)，防盜可靠性不高，實(shí)際使用中誤報、漏報率約I %。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法，以實(shí)現(xiàn)對電纜的防盜和主動報警。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0014]一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜系統(tǒng)，包括上位機(jī)控制核心、ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、GSM發(fā)射模塊和末端電壓測量裝置，其特征在于ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)控制核心由無線通信相連，末端電壓測量裝置與ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集成連接并直接安裝在路燈之間的電纜上，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括中央處理單元和與其相連的ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊；末端電壓測量裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集模塊包括直流測量電路和交流測量電路，其中直流測量電路由I個串聯(lián)的分壓電阻組成，并直接與電纜的任意兩相和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；交流測量電路包括耦合變壓器和整流濾波器，變壓器的輸入端直接連接到電纜中任意兩相上，變壓器的輸出端和整流濾波器相連接，整流濾波器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換器及ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)順序連接集成被安裝在路燈電纜上，并由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電；上位機(jī)控制核心包括中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊和電源，其中ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊直接集成在中央處理單元上，中央處理單元經(jīng)其I/O接口分別與數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊相連；電源分別連接到中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊和人機(jī)交互模塊為其供電；人機(jī)交互模塊包括矩陣鍵盤和12864IXD液晶顯示器；數(shù)據(jù)存儲單元包括SD卡、Flash和 EEPROM ；
[0015]所述的中央處理單元是TI公司的CC2430芯片。
[0016]所述的GSM發(fā)射模塊使用SM900A集成模塊。
[0017]一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法，步驟如下:
[0018]1、開始,各模塊初始化，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及上位機(jī)控制核心上電,各ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)Z-Stack協(xié)議棧配置起ZigBee子網(wǎng)，上位機(jī)控制核心對各ZigBee子網(wǎng)輪詢,查看其是否全部進(jìn)入正常工作狀態(tài)，白天由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電；
[0019]2、末端電壓測量裝置通過其數(shù)據(jù)采集模塊開始獲取被監(jiān)測的各相的電壓參數(shù)，并將監(jiān)測到的各相的電壓參數(shù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器傳送到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；
[0020]3、預(yù)先設(shè)置路燈電纜電壓的上、下限閾值，其中上限閾值為250V，下限閾值為180V ；ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，當(dāng)?shù)陀?80V或高于250V閾值時，將觸發(fā)報警，此時判斷電路電纜發(fā)生故障；
[0021]4、為防止誤報發(fā)生，系統(tǒng)會在10秒的待機(jī)時間后判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，如果在設(shè)定的10秒內(nèi)接受到的電壓變化在180V-250V閾值范圍之外，則向其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出問詢，否則等待下次電壓上傳數(shù)據(jù)；
[0022]5、若其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化也超過了閾值，則上報上位機(jī)控制核心；
[0023]6、上位機(jī)控制核心記錄出現(xiàn)故障的ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽和時間，根據(jù)ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽解析ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置，并通過GSM發(fā)射模塊向市政管理部門發(fā)送報警信息，即發(fā)送在何時何地發(fā)生電纜故障的報警信息。
[0024]本方案電纜防盜檢測采用的是末端電壓測量法，如果電纜被盜，則電纜之間的電壓會發(fā)生變化，當(dāng)電壓變化超過預(yù)警值(以防因?yàn)殡妷翰环€(wěn)而產(chǎn)生誤報)時，則認(rèn)為電纜被盜，并通過ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上報電纜被盜告警。
[0025]為了保證路燈電纜能夠24小時被監(jiān)控，路燈電路必須保證全天都有電壓，這里我們白天由前端配電箱提供48V直流電壓，晚上則正常檢測路燈電纜上的220V交流電壓。
[0026]本發(fā)明包括上位機(jī)控制核心、ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、GSM發(fā)射模塊和末端電壓測量裝置；所述ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)控制核心無線通信相連，末端電壓測量裝置與ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集成，末端電壓測量裝置直接安裝在路燈之間的電纜上。
[0027]所述上位機(jī)控制核心集成有GSM發(fā)射模塊，同時包括中央處理單元，數(shù)據(jù)存儲單元，ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊，人機(jī)交互模塊和電源；其中中央處理單元分別與數(shù)據(jù)存儲單元，ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊，人機(jī)交互模塊和電源相連。
[0028]所述ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)使用TI公司的CC2430芯片，其中包括中央處理單元，ZigBee通信網(wǎng)關(guān)，并與末端電壓測量裝置相連。
[0029]本發(fā)明的工作原理是:1、末端電壓測量裝置安裝在路燈供電電纜的末端，在3相4線供電電路中，分別在A相、B相、C相供電線路的其中兩相中安裝單燈電纜防盜末端電壓測量裝置，如在A相和B相中分別安裝末端電壓測量裝置。
[0030]2、在路燈供電電纜前段安裝直流供電電源，電源正負(fù)兩極分別安裝在裝有末端電壓測量裝置兩相電纜中。在路燈非工作時間，提供48V直流電壓。
[0031 ] 3、在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，供電電纜白天由直流供電電源供電，末端電壓測量裝置實(shí)時監(jiān)測供電電壓，通過檢測到的電纜供電電壓判斷電纜是否被盜。
[0032]4、當(dāng)電壓波動超過閾值后，即判定檢測到電纜被盜，末端電壓測量裝置的測量值會及時上傳到改裝置所處的ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過運(yùn)算判斷后將電纜被盜信息及時通過ZigBee子網(wǎng)上傳到上位機(jī)控制核心，實(shí)現(xiàn)電纜被盜及時告警。
[0033]5、在市政路燈系統(tǒng)運(yùn)行過程中，隨著瞬間供電電壓、環(huán)境等影響，系統(tǒng)會出現(xiàn)某一支路因過載而跳閘現(xiàn)象，單純采用檢測某項(xiàng)支路電壓作為判斷電纜是否被盜時，則會出現(xiàn)開關(guān)跳閘誤判為電纜被盜。根據(jù)市政部門實(shí)際統(tǒng)計，開關(guān)跳閘占站點(diǎn)故障I%，以10萬盞路燈系統(tǒng)的規(guī)模，每月故障次數(shù)在500左右，則每月系統(tǒng)開關(guān)跳閘次數(shù)為:500*1%= 5次，即直接根據(jù)供電電壓判斷電纜被盜每月出現(xiàn)誤判次數(shù)為5次，這在實(shí)際使用中無法滿足使用要求。根據(jù)三相四線路燈系統(tǒng)特性，在運(yùn)行過程中不同相供電支路同時出現(xiàn)開關(guān)跳閘的可能為A相與B相，B相與C相，A相與C相，相應(yīng)組合情況為:C(3，2) = 3，兩相供電同時跳閘的概率r = 1%*1% *3同樣上述規(guī)模系統(tǒng)，一個月同一條線路同一時間不同相同時出現(xiàn)開關(guān)跳閘次數(shù)為:兩相供電同時跳閘次數(shù)=500*1% *1% *3 = 0.15次，根據(jù)概率論可知，上述假設(shè)屬于小概率事件，現(xiàn)實(shí)中可認(rèn)為不會發(fā)生，即根據(jù)不同相供電電壓同時出現(xiàn)故障判斷電纜被盜不會出現(xiàn)誤判，從而極大提高電纜被盜可靠性。
[0034]6、ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的CC2430集成芯片集成8051控制核心，屬于高速數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，在實(shí)際使用中每秒鐘全流程數(shù)據(jù)處理約1000次，為此，供電電纜出現(xiàn)故障到系統(tǒng)檢測到電纜故障最大時延為:電纜被盜檢測時延tl = I秒/1000次=I毫秒(電纜傳輸速率為光速C，在此傳輸時延可忽略不計)，檢測到電纜被盜后，由CC2430芯片組成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)主動上報到上位機(jī)控制核心。目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持速度為250KBps，電纜被盜信息封裝后小于500字節(jié)。根據(jù)實(shí)際路燈系統(tǒng)布線，電纜被盜消息在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)路由次數(shù)不大于5次，則電纜被盜信息通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂平K端時延為:t2 =500字節(jié)*8位/字節(jié)/250KBps*5次=80毫秒，電纜被盜信息從發(fā)生至上位機(jī)控制核心檢測到該信息時延為:t = tl+t2 = I毫秒+80毫秒=81毫秒。而上位機(jī)控制核心通過GSM模塊發(fā)送報警信息的時延由當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部門網(wǎng)絡(luò)狀況有關(guān)，一般在5-30秒不等，考慮到其他因素，整體時延不超過40秒。根據(jù)路燈系統(tǒng)特性，從電纜被盜到檢測到相應(yīng)信息，40秒可以滿足在第一時間發(fā)現(xiàn)電纜被盜，確保損失降到最小。
[0035]7、有益效果:本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法可以實(shí)現(xiàn)全天候24小時監(jiān)測電纜防盜，末端電壓監(jiān)測裝置與前端電源配合，可以完全解決傳統(tǒng)電纜防盜白天無法防盜弊端；本發(fā)明中采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通過CC2430芯片，采用主動上報方式，實(shí)現(xiàn)電纜被盜信息及時上報，提高電纜被盜信息上報實(shí)時性，采用GSM網(wǎng)絡(luò)，減少ZigBee子網(wǎng)布控密度，大大減少布控成本；本發(fā)明從檢測原理、上報方式等多個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理，極大提高電纜被盜告警可靠性和準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是上位機(jī)控制核心結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3是ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4是本發(fā)明的防盜主動告警的工作流程圖。
[0040]如圖1所示，本實(shí)施例中包括上位機(jī)控制核心，GSM發(fā)射模塊，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和末端電壓測量裝置，上位機(jī)控制核心為一個CC2430集成的單片機(jī)，用于接收ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的傳輸信息，并通過GSM發(fā)射模塊發(fā)出告警，同時該控制核心可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與存儲，并集成有人機(jī)交互模塊，便于市政部門對異常信息進(jìn)行查看、分析。上位機(jī)控制核心屬于ZigBee子網(wǎng)的一個特殊節(jié)點(diǎn),可以與子網(wǎng)內(nèi)的任何一個ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通信。
[0041]ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)由CC2430芯片組成最小系統(tǒng)，除最小系統(tǒng)外，還安裝有末端電壓測量裝置，部署在路燈電纜的末端，末端電壓測量裝置安裝在路燈供電電纜的任意兩相上，用于實(shí)時檢測電纜的電壓信息，同時路燈電纜的前段安裝直流電源，負(fù)責(zé)在白天路燈不工作的時間供給電纜48V的直流電壓，確保末端電壓測量裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全天候?qū)﹄娎|的監(jiān)測。
[0042]如圖2所示，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括中央處理單元、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊和電源，上述各模塊與中央處理單元相連，并由電源(實(shí)際應(yīng)用時可采用干電池或太陽能電池)供電。
[0043]上述各模塊安裝完畢后，按照ZigBee的Ζ-Stack協(xié)議棧配置,組成ZigBee子網(wǎng)，每個ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置標(biāo)簽(包括上位機(jī)控制核心)，一旦發(fā)生異常情況，可以根據(jù)上報異常的ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽，快速確定異常位置，并經(jīng)過上位機(jī)控制核心的中央處理單元解析后，通過GSM模塊，及時發(fā)送告警信息到市政管理部門。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限于此。
[0045]實(shí)施例1:
[0046]本發(fā)明實(shí)施例1如圖1-3所示，一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜系統(tǒng)，包括上位機(jī)控制核心、ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、GSM發(fā)射模塊和末端電壓測量裝置，其特征在于ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)控制核心由無線通信相連，末端電壓測量裝置與ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集成連接并直接安裝在路燈之間的電纜上，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括中央處理單元和與其相連的ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊；末端電壓測量裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集模塊包括直流測量電路和交流測量電路，其中直流測量電路由I個串聯(lián)的分壓電阻組成，并直接與電纜的任意兩相和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；交流測量電路包括耦合變壓器和整流濾波器，變壓器的輸入端直接連接到電纜中任意兩相上，變壓器的輸出端和整流濾波器相連接，整流濾波器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換器及ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)順序連接集成被安裝在路燈電纜上，并由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電；上位機(jī)控制核心包括中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊和電源，其中ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊直接集成在中央處理單元上，中央處理單元經(jīng)其I/O接口分別與數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊相連；電源分別連接到中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊和人機(jī)交互模塊為其供電；人機(jī)交互模塊包括矩陣鍵盤和12864IXD液晶顯示器；數(shù)據(jù)存儲單元包括SD卡、Flash和EEPROM ；
[0047]所述的中央處理單元是TI公司的CC2430芯片。
[0048]所述的GSM發(fā)射模塊使用SIM900A集成模塊。
[0049]實(shí)施例2:
[0050]一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜方法，如圖4所示，步驟如下:
[0051]1、開始，各模塊初始化，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及上位機(jī)控制核心上電,各ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)Z-Stack協(xié)議棧配置起ZigBee子網(wǎng)，上位機(jī)控制核心對各ZigBee子網(wǎng)輪詢,查看其是否全部進(jìn)入正常工作狀態(tài)，白天由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電；
[0052]2、末端電壓測量裝置通過其數(shù)據(jù)采集模塊開始獲取被監(jiān)測的各相的電壓參數(shù)，并將監(jiān)測到的各相的電壓參數(shù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器傳送到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；
[0053]3、預(yù)先設(shè)置路燈電纜電壓的上、下限閾值，其中上限閾值為250V，下限閾值為180V ；ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，當(dāng)?shù)陀?80V或高于250V閾值時，將觸發(fā)報警，此時判斷電路電纜發(fā)生故障；
[0054]4、為防止誤報發(fā)生，系統(tǒng)會在10秒的待機(jī)時間后判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，如果在設(shè)定的10秒內(nèi)接受到的電壓變化在180V-250V閾值范圍之外，則向其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出問詢，否則等待下次電壓上傳數(shù)據(jù)；
[0055]5、若其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化也超過了閾值，則上報上位機(jī)控制核心；
[0056]6、上位機(jī)控制核心記錄出現(xiàn)故障的ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽和時間，根據(jù)ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽解析ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置，并通過GSM發(fā)射模塊向市政管理部門發(fā)送報警信息，即發(fā)送在何時何地發(fā)生電纜故障的報警信息。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜系統(tǒng)，包括上位機(jī)控制核心、ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、GSM發(fā)射模塊和末端電壓測量裝置，其特征在于ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)控制核心由無線通信相連，末端電壓測量裝置與ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)集成連接并直接安裝在路燈之間的電纜上，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括中央處理單元和與其相連的ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊；末端電壓測量裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集模塊包括直流測量電路和交流測量電路，其中直流測量電路由I個串聯(lián)的分壓電阻組成，并直接與電纜的任意兩相和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；交流測量電路包括耦合變壓器和整流濾波器，變壓器的輸入端直接連接到電纜中任意兩相上，變壓器的輸出端和整流濾波器相連接，整流濾波器的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換器及ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)順序連接集成被安裝在路燈電纜上，并由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電；上位機(jī)控制核心包括中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊和電源，其中ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊直接集成在中央處理單元上，中央處理單元經(jīng)其I/O接口分別與數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊、人機(jī)交互模塊相連；電源分別連接到中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、GSM發(fā)射模塊、ZigBee通信網(wǎng)關(guān)模塊和人機(jī)交互模塊為其供電；人機(jī)交互模塊包括矩陣鍵盤和12864IXD液晶顯示器；數(shù)據(jù)存儲單元包括SD卡、Flash和EEPROM ； 所述的中央處理單元是TI公司的CC2430芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜系統(tǒng)，其特征在于所述的GSM發(fā)射模塊使用SIM900A集成模塊。
3.利用權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee與GSM網(wǎng)絡(luò)的路燈電纜防盜系統(tǒng)進(jìn)行防盜的方法，步驟如下: 1)開始，各模塊初始化，ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)及上位機(jī)控制核心上電，各ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)Z-Stack協(xié)議棧配置起ZigBee子網(wǎng)，上位機(jī)控制核心對各ZigBee子網(wǎng)輪詢,查看其是否全部進(jìn)入正常工作狀態(tài)，白天由路燈電纜上安裝的直流電源為其供電； 2)末端電壓測量裝置通過其數(shù)據(jù)采集模塊開始獲取被監(jiān)測的各相的電壓參數(shù)，并將監(jiān)測到的各相的電壓參數(shù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器傳送到ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)； 3)預(yù)先設(shè)置路燈電纜電壓的上、下限閾值，其中上限閾值為250V，下限閾值為180V;ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，當(dāng)?shù)陀?80V或高于250V閾值時，將觸發(fā)報警，此時判斷電路電纜發(fā)生故障； 4)為防止誤報發(fā)生，系統(tǒng)會在10秒的待機(jī)時間后判斷所接受到的電壓變化是否達(dá)到閾值，如果在設(shè)定的10秒內(nèi)接受到的電壓變化在180V-250V閾值范圍之外，則向其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出問詢，否則等待下次電壓上傳數(shù)據(jù)； 5)若其他ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化也超過了閾值，則上報上位機(jī)控制核心； 6)上位機(jī)控制核心記錄出現(xiàn)故障的ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽和時間,根據(jù)ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽解析ZigBee子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位置，并通過GSM發(fā)射模塊向市政管理部門發(fā)送報警信息，即發(fā)送在何時何地發(fā)生電纜故障的報警信息。
【文檔編號】G08C17/02GK103985240SQ201410230540
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】袁東風(fēng), 馮驍, 張海霞, 王宏賓, 高凱, 董冠男, 于莉 申請人:山東大學(xué)