總配線架外線工頻入侵檢測方法及裝置的製作方法
2023-05-20 05:40:41 1
專利名稱：總配線架外線工頻入侵檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測方法及裝置，具體涉及外界工頻(比如220V或380V電壓)入侵固定電話網總配線架(MDF)的一種檢測方法及裝置。該檢測方法及裝置能夠及時覺察外界工頻串入，並經過危害程度計算後作出適當處理，當危害程度值大於設定值時發出告警信號，反之繼續跟蹤檢測。
背景技術：
固定電話的工作依賴於固定電話網，隨著固定電話用戶不斷增加，固定電話網的容量和範圍迅速擴大，外線非常複雜。由於用戶端的使用情況很難控制，一旦用戶使用不當可能串入外界工頻220V或380V電壓，很容易使電話局機房遭到破壞。幾年來我國幾乎每年都有電話局機房被燒毀的事故發生，其原因都是外界工頻220V或380V的入侵，造成MDF配線架發熱過量，最終導致機房燒毀。基於這個原因中國專利於2002年4月24日公告授權了一件名稱為《通信機房強電入侵告警裝置》，專利號為01226041.X，公告號為CN2488241Y的實用新型專利。該專利是由探頭、信號處理模塊和輸出隔離模塊三個部分所組成，探頭是採用一個靈敏度為30毫安的交流電流感應線圈構成，它套在通信機房配線架與大地的連接線上，信號處理模塊與電流感應線圈兩輸出端相接，輸出隔離模塊則與信號處理模塊並接，它提供一個與CPU、聲光告警電路的接口。工作時通過電流感應線圈檢測注入大地的電流，然後取樣、放大並產生聲光告警動作，由此判斷機房配線架是否有強電入侵。這種裝置能夠及時、準確判斷是否有過強電入侵，但最大的缺陷是對入侵強電的危害程度無法作出定性判斷，比如當遇到瞬間或短時工頻串入時，雖然對機房安全未構成威脅，但告警動作早已發出。換句話說這樣的檢測告警不能從強電侵入時間和發熱量危害程度上區別對待，不能根據具體情況通過計算MDF保安單元的發熱量進行精確告警，智能化水平低，因此經常產生誤報，人為製造緊張，長期使用很可能使安全管理人員喪失警惕性。為此，本發明從判斷發熱量的角度，提供一種抗幹擾能力強，可靠性高，報警精確的MDF外線工頻入侵檢測報警方法及裝置。
發明內容
為達到上述目的，本發明檢測方法採用的技術方案是一種總配線架外線工頻入侵檢測方法，利用電磁感應原理，採用電流互感器檢測電纜中的工頻串入信號，其特徵在於按照檢測到的工頻串入電流大小以及時間計算電流平方與時間的積分值，以與熱量成正比的積分值作為判斷是否報警的依據，然後與設定值進行比較決定是否報警。
為達到上述目的，本發明檢測裝置採用的技術方案是一種總配線架外線工頻入侵檢測裝置，包括工頻串入信號傳感器、信號放大器、A/D變換器、微處理機、報警信號放大器以及報警控制器，具體方案為工頻串入信號傳感器為電流互感器，該電流互感器由環形導磁鐵芯1和纏繞在鐵芯1上的感應線圈I1構成，線圈I1的兩端接在橋式整流電路的輸入端上，其輸出端接RC濾波電路輸入端，RC濾波電路輸出信號；信號放大器、A/D變換器和微處理機主要由運算放大器L3A、運算放大器L3B和89C2051晶片IC2組成，運算放大器L3A構成比較器，運算放大器L3B與電容C1和電阻R10構成積分器，RC濾波電路輸出信號接比較器的同相輸入端，積分器的輸出端接比較器的反相輸入端，比較器的輸出端接晶片IC2的一個輸入埠，晶片IC2的一個輸出埠接積分器的反相輸入端，積分器的同相輸入端接地，晶片IC2的另一個輸出埠輸出報警信號；該報警信號經功率放大器接報警控制單元。
上述技術方案中，為了使上述比較器工作時建立比較基準，所述晶片IC2設有一個輸出埠接比較器的同相輸入端。
上述技術方案中，為了及時顯示入侵工頻的電流強度等級，所述晶片IC2設有一組輸出埠分別輸出入侵工頻強度等級指示信號，該信號分別經發光二極、電阻接電源。電流強度等級的數值可以根據要求通過軟體設定。
上述技術方案中，為了顯示本發明的工作狀態，所述晶片IC2可以設有一個輸出埠輸出工作狀態指示信號，該信號經發光二極、電阻接電源。
上述技術方案中，為了提高鐵芯的導磁效果，所述環形導磁鐵芯採用兩個半環形玻鏌合金迭片拼合而成。
上述技術方案中，由於集成電路晶片IC2和運算放大器的工作電源為+5V，而電話局機房一般為+48V，因此需要通過一個變換器將+48V變成+5V以供集成電路使用。所述變換器可以採用現有技術。
本發明使用時將纏繞有感應線圈I1環形導磁鐵芯1套在電纜上，電纜中有許多根電話線，其工作原理是當外界工頻電壓220V或380V在用戶端通信線路後，沿固定電話線路傳至局方機房的總配線架，並經保安單元的放電管接地放電，此時感應線圈I1的兩端激勵出一個感生電動勢，線圈中有感生電流，該感生電流經橋式整流電路後變為直流信號，並經RC濾波電路濾去雜波。經過處理後的電流信號加到比較器L3A的同相輸入端，同時，晶片IC2的微處理器通過一個輸出埠輸出高電平至積分器L3B的反相輸入端，積分器L3B的輸出端產生參考信號輸入比較器L3A的反相輸入端進行比較，當輸入信號電壓小於參考電壓時，運放將處於負飽和狀態，當輸入信號電壓大於參考電壓時，運放立即翻轉成正飽和狀態，向晶片IC2的輸入埠送入電流數據。該電流數據在微處理器內通過軟體求出電流值的平方與時間積分值(I2t)，因此獲得與熱量成正比的數值，然後再用該值與熱量設定值進行比較，最後確定是否需要輸出報警信號，當該值大於熱量設定值時輸出報警信號，該信號經功率放大後推動繼電器等執行元件發出報警信號，反之不輸出報警信號，以此循環工作。
當本發明接入電源處於工作狀態後，晶片IC2對應工作指示燈的輸出埠為低電平和高電平之間交替變化，此時工作指示燈閃爍。
當本發明檢測到工頻信號後，微處理器通過軟體程序在比較串入電流大小後選通對應電流強度等級的輸出埠，並使之為低電平，此時該路的發光二極體工作。
由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點1、本發明檢測報警智能化水平高，工作可靠，安裝維護方便，尤其是能夠根據危害程度區別對待，排除各種性質的幹擾，正確判斷出強電入侵時的危害，特別適合於無人值守、集中維護與管理的通信機房。使用該裝置既可以避免火災事故發生，又可以減輕維護人員的勞動強度，提高線路運行質量和線路維護效率，加強MDF機房的集中管理，確保MDF運行安全。
2、本發明應用數字濾波技術抗幹擾能力強，尤其是通過測量電流值後再計算出電流的平方與時間的積分值作為判斷是否報警的依據，打破了以檢測電流作為報警依據的傳統習慣，克服了以往的技術偏見，避免了許多誤報，進一步提高了報警準確性。
3、由於本發明報警值採用軟體方式進行設定，因此能根據MDF保安單元所用的氣體放電管和固體放電管產生的熱量不同分別進行設定。
附圖1為本發明原理框圖；附圖2為本發明實施例電路圖；附圖3為本發明軟體流程圖；附圖4為本發明傳感器結構示意圖；附圖5為本發明傳感器感應原理圖；附圖6為本發明實施例主視圖；附圖7為本發明實施例俯視圖；附圖8為本發明實施例左視圖；附圖9為本發明實施例右視圖。
以上附圖中1、鐵芯；3、電纜；4、螺栓；5、接線柱；6、機殼；7、傳感器；8、指示燈。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例參見附圖1～附圖9所示，一種總配線架外線工頻入侵檢測裝置，該裝置由機殼6、探頭、檢測報警電路三部分組成，探頭為一個工頻串入信號傳感器，檢測報警電路由信號處理、信號放大器、A/D變換器、微處理機、報警信號放大器、報警控制器、狀態顯示電路、電源變換器等組成。
工頻串入信號傳感器為電流互感器，該電流互感器由環形導磁鐵芯1和纏繞在鐵芯1上的感應線圈I1構成。為了使用安裝(即套裝在被檢測電纜上，見圖5)環形導磁鐵芯1由兩個半環形通過螺栓4拼合而成，見圖6，所述導磁鐵芯1採用玻鏌合金片疊加構成，鐵芯1上繞有4000～5000圈感應線圈I1，鐵芯1和線圈I1的外層用塑膠或絕緣材料包裹。
信號處理由橋式整流電路和RC濾波電路組成，線圈I1的兩端接在橋式整流電路的輸入端上，其輸出端接RC濾波電路輸入端，RC濾波電路輸出信號。RC濾波電路由電阻R1、3296可調電位器W1和電容C4組成。
信號放大器、A/D變換器和微處理機主要由運算放大器L3A、運算放大器L3B和89C2051晶片IC2構成，運算放大器L3A構成比較器，運算放大器L3B與電容C1和電阻R10構成積分器，RC濾波電路輸出信號的正極經電阻R2接比較器的同相輸入端3腳，負極接地，積分器的輸出端7腳接比較器的反相輸入端2腳，比較器的輸出端1腳經電阻R6接晶片IC2的輸入埠P1.6，比較器的8腳接+5V電源，4腳接地。晶片IC2的輸出埠P1.5經電阻R10接積分器的反相輸入端6腳，積分器的同相輸入端5腳經電阻R9接地，電容C1跨接在運算放大器L3B的輸出端7腳與反相輸入端6腳之間，晶片IC2的輸出埠P1.1經電阻R11接比較器的同相輸入端。+5V電源與地之間串聯有電容C2和電阻R4，晶片IC2的RST埠接在電容C2和電阻R4之間。+5V電源與地之間串聯有電阻R5和電阻R7的分壓電路，晶片IC2的埠P1.0接在電阻R5和電阻R7之間。晶片IC2的埠XTAL1和XTAL2接有晶振C3、電容C5和C6。晶片IC2的輸出埠P1.7輸出報警信號。
報警信號放大器由9012三極體DG5和9013三極體DG4構成，報警控制器由繼電器J2構成，晶片IC2輸出的報警信號經電阻R10接信號放大器的輸入端，信號放大器的輸出端接報警繼電器J2，通過繼電器J2可以控制各種報警電路。
狀態顯示電路分為工作狀態顯示和電流強度顯示兩部分，晶片IC2輸出埠14腳輸出工作狀態指示信號，該信號經LED發光二極D10、電阻R21接+5V電源。晶片IC2還有一組輸出埠P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7分別輸出入侵工頻強度等級指示信號，該信號分別經LED發光二極、電阻R12接+5V電源，五路信號分別表示100mA、150mA、200mA、250mA、300mA。
電源變換器由三極體BD2、穩壓管DG3、電阻R13～R16、電容C7～C10、可調電位器W2組成，該變換器將+48V轉變成+5V。
權利要求
1.一種總配線架外線工頻入侵檢測方法，利用電磁感應原理，採用電流互感器檢測電纜中的工頻串入信號，其特徵在於按照檢測到的工頻串入電流大小以及時間計算電流平方與時間的積分值，以與熱量成正比的積分值作為判斷是否報警的依據，然後與設定值進行比較決定是否報警。
2.一種總配線架外線工頻入侵檢測裝置，包括工頻串入信號傳感器、信號放大器、A/D變換器、微處理機、報警信號放大器以及報警控制器，其特徵在於工頻串入信號傳感器為電流互感器，該電流互感器由環形導磁鐵芯[1]和纏繞在鐵芯[1]上的感應線圈[I1]構成，線圈[I1]的兩端接在橋式整流電路的輸入端上，其輸出端接RC濾波電路輸入端，RC濾波電路輸出信號；信號放大器、A/D變換器和微處理機主要由運算放大器[L3A]、運算放大器[L3B]和89C2051晶片[IC2]組成，運算放大器[L3A]構成比較器，運算放大器[L3B]與電容[C1]和電阻[R10]構成積分器，RC濾波電路輸出信號接比較器的同相輸入端，積分器的輸出端接比較器的反相輸入端，比較器的輸出端接晶片[IC2]的一個輸入埠，晶片[IC2]的一個輸出埠接積分器的反相輸入端，積分器的同相輸入端接地，晶片[IC2]的另一個輸出埠輸出報警信號；該報警信號經功率放大器接報警控制單元。
3.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於所述晶片[IC2]還有一個輸出埠接比較器的同相輸入端。
4.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於所述晶片[IC2]還有一組輸出埠分別輸出入侵工頻強度等級指示信號，該信號經發光二極、電阻接電源。
5.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於所述晶片[IC2]還有一個輸出埠輸出工作狀態指示信號，該信號經發光二極、電阻接電源。
6.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於所述環形導磁鐵芯[1]由兩個半環形玻鏌合金迭片拼合而成。
全文摘要
一種總配線架外線工頻入侵檢測方法及裝置，其特徵在於傳感器為帶玻鏌合金芯的電流互感器，其感應線圈[I1]輸出經橋式整流電路和RC濾波電路處理後輸出直流信號，該信號經運算放大器[L3A]和[L3B]所構成的比較器和積分器放大和A/D轉換後送入微處理機89C2051晶片[IC2]，晶片[IC2]通過軟體計算出電流的平方與時間的積分值，並作為判斷是否報警的依據，當積分值大於設定值時輸出報警信號，報警信號經功率放大器驅動報警控制單元。本發明採用數字濾波技術與微處理器相結構，智能化水平高，抗幹擾能力強，工作可靠，安裝維護方便，特別是以與熱量成正比的積分值來衡量工頻入侵的危害，可以大大提高報警的準確性，避免了許多誤報現象。
文檔編號H04Q1/02GK1404315SQ0213788
公開日2003年3月19日 申請日期2002年6月28日 優先權日2002年6月28日
發明者葉建彪 申請人:蘇州工業園區新海宜電信發展股份有限公司