基于GSM技術的配電變壓器防盜系統硬件設計

摘要：針對近幾年來配電變壓器被盜日益嚴重的現象，為加強配電變壓器的安全防護工作，及時準確的制止犯罪行為，建立了短信報警防盜系統。該系統能夠及時、準確的發送報警信息，具有較好的應用價值和推廣前景。

　　關鍵詞：配電變壓器；GSM；防盜；油位報警

　　由于電力系統配電網的特殊性，配網變壓器的分布點多面廣，不好管理，特別容易發生被盜現象。近幾年來，情況越來越嚴重，僅石河子地區，從2001年到現在，共有50多臺變壓器被盜，造成經濟損失兩百萬元左右。現一般采取的措施是機械防盜，能夠起到一定的效果，但不能在被盜的第一時間發覺，及時的制止犯罪行為，為解決這一問題而提出采取基于GSM短信技術的無線防盜系統。

1 GSM短信通信方式的特點

　　覆蓋范圍廣，發射功率小，GSM無線MODEM 發射功率很小，平時處于待機狀態，發射接收的功耗僅限0.6 W，且收發過程僅持續1～2 s。數據收發速度較快。其收發數據的速度基本可以和無線數據傳輸電臺相比擬，且分控點越多，其收發速度和無線數據傳輸電臺收發速度越接近。申請方便，無須申請頻點，無須交納無線電管理委員會管理費。安全性好，與無線數據傳輸電臺相比，由于其頻點較高，故其天線很小(3～10 cm)，便于隱蔽，不易破壞，監控中心也不需要架設鐵塔和天線。費用相對較低，如與移動通信商協商妥當，可以很好的控制費用。可方便實現故障上報，可隨時上報故障，大大提高故障響應速度。

2 系統硬件設置

　　根據盜竊的特點，盜竊變壓器大多數都是為了盜取變壓器線圈，從而在現場實施放油是必不可少的，我們可以采取監視油位的方法，通過油位的變化作為采樣，從而達到報警的目的。農電管理部門設前置系統，并與相關部門簽訂通信協議，配電變壓器端設油位報警控制裝置，前置系統與用戶端控制裝置通過GSM基地站實現無線短信傳輸。

　　圖1　報警裝置原理圖

　　油位報警裝置是整個硬件系統的比較重要的一個組成部分，報警裝置由數據采集模塊、CPU處理器、存儲模塊、GSM通信模塊及無線通信模塊等幾部分組成，其原理框圖如圖1所示。

　　油位信號通過數據采集、A/D轉換送到CPU處理器，經過邏輯運算及數據處理，得出各種電參量，報警器把這些參數存到存儲器，并可經過GSM通信口或無線通信口傳送到后臺計算機或上位機。報警器備有備用電源，以保證報警器在線路停電時能夠正常工作。

　　數據采集選用美國QUATECH公司生產的DAQ-801數據采集卡來進行試驗數據采集工作。其主要性能指標為：采樣頻率40 kHz；分辨率12 bit；輸入通道為8個通道；差分或單端輸入；輸入量程+5 V；精度為0.05%；觸發方式采用TTL沿模似電平內部觸發等。經測試證明，其具有性能可靠、測試穩定、抗干擾性強等特點。使用時，將其插入微機一ISA擴展插槽即可。動態應變儀的輸出接采集卡的一模擬輸入端口。GSM通信模塊。目前，GSM 通信模塊有多家公司生產和提供，如SIEMENS公司的TC35及TC35T模塊，WAVECOM公司的WAVECOM GSM調制解調器，以及上海貝爾公司的SBT6201CMPT模塊等。大部分模塊都提供了標準RS232接口，只需將用串口線將其聯至計算機或用戶自己的設備，接通電源，即可使用。

3 系統原理

　　此系統主要是通過油位計的變化來達到報警的目的，利用GSM通信網絡完成數據傳輸，能夠達到及時，快速的報警。一旦變壓器被盜，油位計把采集到的數據經處理后，按設定方式，把數據通過GSM網絡發送到管理人員手機和監控中心。監控中心也可以通過GSM網絡向報警器發送參數信息，可點名獲取報警器的實時數據。

　　3.1 系統功能

　　設置功能：報警器基本參數設置包括：編號、最低油位、報警油位；報警設置整定方式：油位過低、被盜報警等；其它設置：存儲時間、發送時間。

　　顯示：用LCD顯示油位報警裝置工作狀態，有電源正常指示、運行正常指示、故障報警指示、通信指示；應用GSM網絡傳輸的數據有編號、油位過低、被盜報警等。

　　管理功能：通過無線通信裝置，可實現上位機與報警器之間點對點現場無線通信；通過GSM的短信，可實現上位機與報警器之間的組網，即通過監控中心發短信給各監測點，要求各監測點發送實時數據。

　　數據傳輸：數據傳輸是報警器與上位機之間的數據交換，傳輸方式采用GSM短信傳輸和無線傳輸兩種。

　　3.2 通信

　　根據無線通信和GSM通信各自的特點，系統通信方式可采用無線通信和GSM的短信共存方式。GSM公網的SMS短信方式相對于GSM無線互聯網方式的運行成本較低。用無線點對點現場通信和低成本高可靠性GSM公網的SMS短信方式進行組網。

　　移動通信除了收發短信外，我們可以對使用的短信服務系統提出如下特殊要求：分成獨立的用戶群進行處理。該用戶群內短信發送延時不超過10 min，要求重發兩次。該用戶群內短信存貯不刪除。不接收該用戶群以外（包括移動通信局)的短信。對該用戶群將通話功能全部關閉。本用戶群的SIM卡做不停機處理，保證該用戶群的短消息的通信質量。

4 結束語

　　本文利用油位報警器把無線通信和GSM組網方式結合在一起，能實現報警器點對點對配電變壓器監測。通過油位變化能及時準確的給管理人員發送被盜信息，若能夠加上其他的一些參數，還能夠監視變壓器的運行情況，及時了解配電變壓器的運行狀況，具有較好的應用價值和推廣前景。若能和機械防盜相結合，能更好的起到防盜的效果。

參考文獻

［1］范舜, 韓水. 配電網自動化展望. 中國電力出版社.

［2］江紅, 熊思民. 短消息業務SMS. 重慶郵電學院學報,2001,13(2).