基于传感器融合技的电缆防盗监控系统的研究

论文摘要

多传感器数据融合理论的研究和应用目标是将来自多信息源的数据和信息加以智能化的合成,产生比单一传感器更精确、更完整、更可靠的描述和判决,它在军事和民用方面有着极为广泛的应用背景,是目前科技界的一个热门研究领域。电缆被盗是电力系统中最严重的灾害之一。最近几年电缆被盗事故发生频繁,给国家造成了重大的经济损失和安全隐患。为此提高低压配电电缆防盗报警系统的可靠性和及时性就非常重要。基于低压电力载波通信的电力电缆防盗系统虽然具有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等优点,但是电力载波系统的通信受线路影响非常严重,导致其误报率非常大,严重地影响了报警系统价值的发挥。基于多传感器融合技术在信息处理中的优势,将其应用到电缆防盗报警系统中,为低压电力电缆的安全运行、提高电缆报警系统的可靠性和可维护性开辟一条新的途径。防盗报警系统由报警主站和线路探测终端组成。本系统采用PLT-232载波模块作为日常电缆的巡检工作,载波模块使用扩频通信技术。在报警主站LPC2131的控制下,根据电力线载波模块的应答信号来进行初步判断。当主控制器收到载波模块应答信号,认为电缆运行完好。如果载波通信失败,则利用霍尔电流传感器检测终端电流,送入ARM微处理器经过滤波、AD转换和数据处理后,与设置的门限值比较,如果低于设置的下限,则认为电缆被盗,立即启动CDMA模块进行无线数据传输,实现远程短信息报警。系统维护人员可以在现场通过键盘输入指令,更改或查询电缆防盗区域控制设置信息,液晶显示模块同步显示操作过程和操作结果,并显示霍尔电流传感器检测电路电流的波形。本文详细论述了系统设计思想、总体方案以及软硬件的实现,并提出了一些实际可行的抗干扰措施,进行了测试与分析。最后,对全文进行了总结和展望,提出了有待于进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 传感器融合技术简介
• 1.2.1 传感器融合技术算法简介
• 1.2.2 传感器融合技术的国内外动向
• 1.3 电缆防盗系统的研究现状
• 1.3.1 常见的用于电缆防盗割的方法
• 1.3.2 电缆防盗报警系统的通信手段分析
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 低压电力线载波通信信道特性与通信技术分析
• 2.1 通信信道特性分析
• 2.1.1 低压电力线上信号衰减分析
• 2.1.2 低压电力线干扰特性分析
• 2.1.3 低压电力线上输入阻抗特性
• 2.2 窄带通信技术在电力线通信中的应用
• 2.2.1 FSK调制技术
• 2.2.2 PSK调制技术
• 2.3 扩频技术在电力线通信中的应用
• 2.3.1 扩频通信系统的基本原理
• 2.3.2 扩频通信在低压电力载波通信中的应用优势
• 2.4 OFDM技术在电力线通信中的应用
• 2.5 防盗报警系统的通信方式选择
• 2.5.1 扩频载波信号的接收
• 2.5.2 载波通信误报警概率的分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于传感器融合技术的系统硬件设计
• 3.1 项目需求分析
• 3.2 系统分层体系结构模型和功能分析
• 3.3 ARM微处理器的选择
• 3.4 外围电路
• 3.4.1 电力线载波通信接口
• 3.4.2 霍尔电流传感器
• 3.4.3 CDMA无线数传模块
• 3.4.4 人机交互接口
• 3.4.5 电源电路和复位电路
• 3.5 系统的EMC性能设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于传感器融合技术的系统软件设计
• 4.1 防盗系统的软件总体设计
• 4.2 LPC2131启动代码编写
• 4.3 主控器和线路终端之间的载波通信协议
• 4.4 基于传感器融合技术的电缆防盗报警
• 4.4.1 电流检测子程序
• 4.4.2 CDMA短信息报警
• 4.5 键盘响应及液晶显示任务
• 4.6 系统软件抗干扰措施
• 4.7 本章小结
• 第5章 测试与分析
• 5.1 电力线载波通信性能测试
• 5.2 利用互感器进行模拟实验
• 5.3 霍尔电流传感器检测实验
• 5.4 CDMA通讯测试
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢