專利名稱：總配線架外線工頻入侵檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(wǎng)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，并經(jīng)過危害程度計算后作出適當(dāng)處理，當(dāng)危害程度值大于設(shè)定值時發(fā)出告警信號，反之繼續(xù)跟蹤檢測。
背景技術(shù)：
固定電話的工作依賴于固定電話網(wǎng)，隨著固定電話用戶不斷增加，固定電話網(wǎng)的容量和范圍迅速擴(kuò)大，外線非常復(fù)雜。由于用戶端的使用情況很難控制，一旦用戶使用不當(dāng)可能串入外界工頻220V或380V電壓，很容易使電話局機(jī)房遭到破壞。幾年來我國幾乎每年都有電話局機(jī)房被燒毀的事故發(fā)生，其原因都是外界工頻220V或380V的入侵，造成MDF配線架發(fā)熱過量，最終導(dǎo)致機(jī)房燒毀。基于這個原因中國專利于2002年4月24日公告授權(quán)了一件名稱為《通信機(jī)房強(qiáng)電入侵告警裝置》，專利號為01226041.X，公告號為CN2488241Y的實(shí)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，探頭是采用一個靈敏度為30毫安的交流電流感應(yīng)線圈構(gòu)成，它套在通信機(jī)房配線架與大地的連接線上，信號處理模塊與電流感應(yīng)線圈兩輸出端相接，輸出隔離模塊則與信號處理模塊并接，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(yīng)線圈檢測注入大地的電流，然后取樣、放大并產(chǎn)生聲光告警動作，由此判斷機(jī)房配線架是否有強(qiáng)電入侵。這種裝置能夠及時、準(zhǔn)確判斷是否有過強(qiáng)電入侵，但最大的缺陷是對入侵強(qiáng)電的危害程度無法作出定性判斷，比如當(dāng)遇到瞬間或短時工頻串入時，雖然對機(jī)房安全未構(gòu)成威脅，但告警動作早已發(fā)出。換句話說這樣的檢測告警不能從強(qiáng)電侵入時間和發(fā)熱量危害程度上區(qū)別對待，不能根據(jù)具體情況通過計算MDF保安單元的發(fā)熱量進(jìn)行精確告警，智能化水平低，因此經(jīng)常產(chǎn)生誤報，人為制造緊張，長期使用很可能使安全管理人員喪失警惕性。為此，本發(fā)明從判斷發(fā)熱量的角度，提供一種抗干擾能力強(qiáng)，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(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明檢測方法采用的技術(shù)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(yīng)原理，采用電流互感器檢測電纜中的工頻串入信號，其特征在于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(jù)，然后與設(shè)定值進(jìn)行比較決定是否報警。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明檢測裝置采用的技術(shù)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(jī)、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(huán)形導(dǎo)磁鐵芯1和纏繞在鐵芯1上的感應(yīng)線圈I1構(gòu)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(jī)主要由運(yùn)算放大器L3A、運(yùn)算放大器L3B和89C2051芯片IC2組成，運(yùn)算放大器L3A構(gòu)成比較器，運(yùn)算放大器L3B與電容C1和電阻R10構(gòu)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，比較器的輸出端接芯片IC2的一個輸入端口，芯片IC2的一個輸出端口接積分器的反相輸入端，積分器的同相輸入端接地，芯片IC2的另一個輸出端口輸出報警信號；該報警信號經(jīng)功率放大器接報警控制單元。
上述技術(shù)方案中，為了使上述比較器工作時建立比較基準(zhǔn)，所述芯片IC2設(shè)有一個輸出端口接比較器的同相輸入端。
上述技術(shù)方案中，為了及時顯示入侵工頻的電流強(qiáng)度等級，所述芯片IC2設(shè)有一組輸出端口分別輸出入侵工頻強(qiáng)度等級指示信號，該信號分別經(jīng)發(fā)光二極、電阻接電源。電流強(qiáng)度等級的數(shù)值可以根據(jù)要求通過軟件設(shè)定。
上述技術(shù)方案中，為了顯示本發(fā)明的工作狀態(tài)，所述芯片IC2可以設(shè)有一個輸出端口輸出工作狀態(tài)指示信號，該信號經(jīng)發(fā)光二極、電阻接電源。
上述技術(shù)方案中，為了提高鐵芯的導(dǎo)磁效果，所述環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯采用兩個半環(huán)形玻鏌合金迭片拼合而成。
上述技術(shù)方案中，由于集成電路芯片IC2和運(yùn)算放大器的工作電源為+5V，而電話局機(jī)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。所述變換器可以采用現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明使用時將纏繞有感應(yīng)線圈I1環(huán)形導(dǎo)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(dāng)外界工頻電壓220V或380V在用戶端通信線路后，沿固定電話線路傳至局方機(jī)房的總配線架，并經(jīng)保安單元的放電管接地放電，此時感應(yīng)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(jīng)橋式整流電路后變?yōu)橹绷餍盘?，并?jīng)RC濾波電路濾去雜波。經(jīng)過處理后的電流信號加到比較器L3A的同相輸入端，同時，芯片IC2的微處理器通過一個輸出端口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(chǎn)生參考信號輸入比較器L3A的反相輸入端進(jìn)行比較，當(dāng)輸入信號電壓小于參考電壓時，運(yùn)放將處于負(fù)飽和狀態(tài)，當(dāng)輸入信號電壓大于參考電壓時，運(yùn)放立即翻轉(zhuǎn)成正飽和狀態(tài)，向芯片IC2的輸入端口送入電流數(shù)據(jù)。該電流數(shù)據(jù)在微處理器內(nèi)通過軟件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(shù)值，然后再用該值與熱量設(shè)定值進(jìn)行比較，最后確定是否需要輸出報警信號，當(dāng)該值大于熱量設(shè)定值時輸出報警信號，該信號經(jīng)功率放大后推動繼電器等執(zhí)行元件發(fā)出報警信號，反之不輸出報警信號，以此循環(huán)工作。
當(dāng)本發(fā)明接入電源處于工作狀態(tài)后，芯片IC2對應(yīng)工作指示燈的輸出端口為低電平和高電平之間交替變化，此時工作指示燈閃爍。
當(dāng)本發(fā)明檢測到工頻信號后，微處理器通過軟件程序在比較串入電流大小后選通對應(yīng)電流強(qiáng)度等級的輸出端口，并使之為低電平，此時該路的發(fā)光二極管工作。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明檢測報警智能化水平高，工作可靠，安裝維護(hù)方便，尤其是能夠根據(jù)危害程度區(qū)別對待，排除各種性質(zhì)的干擾，正確判斷出強(qiáng)電入侵時的危害，特別適合于無人值守、集中維護(hù)與管理的通信機(jī)房。使用該裝置既可以避免火災(zāi)事故發(fā)生，又可以減輕維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度，提高線路運(yùn)行質(zhì)量和線路維護(hù)效率，加強(qiáng)MDF機(jī)房的集中管理，確保MDF運(yùn)行安全。
2、本發(fā)明應(yīng)用數(shù)字濾波技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)，尤其是通過測量電流值后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(jù)，打破了以檢測電流作為報警依據(jù)的傳統(tǒng)習(xí)慣，克服了以往的技術(shù)偏見，避免了許多誤報，進(jìn)一步提高了報警準(zhǔn)確性。
3、由于本發(fā)明報警值采用軟件方式進(jìn)行設(shè)定，因此能根據(jù)MDF保安單元所用的氣體放電管和固體放電管產(chǎn)生的熱量不同分別進(jìn)行設(shè)定。


附圖1為本發(fā)明原理框圖；附圖2為本發(fā)明實(shí)施例電路圖；附圖3為本發(fā)明軟件流程圖；附圖4為本發(fā)明傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為本發(fā)明傳感器感應(yīng)原理圖；附圖6為本發(fā)明實(shí)施例主視圖；附圖7為本發(fā)明實(shí)施例俯視圖；附圖8為本發(fā)明實(shí)施例左視圖；附圖9為本發(fā)明實(shí)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(jī)殼；7、傳感器；8、指示燈。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)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(jī)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(jī)、報警信號放大器、報警控制器、狀態(tài)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(huán)形導(dǎo)磁鐵芯1和纏繞在鐵芯1上的感應(yīng)線圈I1構(gòu)成。為了使用安裝(即套裝在被檢測電纜上，見圖5)環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯1由兩個半環(huán)形通過螺栓4拼合而成，見圖6，所述導(dǎo)磁鐵芯1采用玻鏌合金片疊加構(gòu)成，鐵芯1上繞有4000～5000圈感應(yīng)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(diào)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(jī)主要由運(yùn)算放大器L3A、運(yùn)算放大器L3B和89C2051芯片IC2構(gòu)成，運(yùn)算放大器L3A構(gòu)成比較器，運(yùn)算放大器L3B與電容C1和電阻R10構(gòu)成積分器，RC濾波電路輸出信號的正極經(jīng)電阻R2接比較器的同相輸入端3腳，負(fù)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(jīng)電阻R6接芯片IC2的輸入端口P1.6，比較器的8腳接+5V電源，4腳接地。芯片IC2的輸出端口P1.5經(jīng)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(jīng)電阻R9接地，電容C1跨接在運(yùn)算放大器L3B的輸出端7腳與反相輸入端6腳之間，芯片IC2的輸出端口P1.1經(jīng)電阻R11接比較器的同相輸入端。+5V電源與地之間串聯(lián)有電容C2和電阻R4，芯片IC2的RST端口接在電容C2和電阻R4之間。+5V電源與地之間串聯(lián)有電阻R5和電阻R7的分壓電路，芯片IC2的端口P1.0接在電阻R5和電阻R7之間。芯片IC2的端口XTAL1和XTAL2接有晶振C3、電容C5和C6。芯片IC2的輸出端口P1.7輸出報警信號。
報警信號放大器由9012三極管DG5和9013三極管DG4構(gòu)成，報警控制器由繼電器J2構(gòu)成，芯片IC2輸出的報警信號經(jīng)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(tài)顯示電路分為工作狀態(tài)顯示和電流強(qiáng)度顯示兩部分，芯片IC2輸出端口14腳輸出工作狀態(tài)指示信號，該信號經(jīng)LED發(fā)光二極D10、電阻R21接+5V電源。芯片IC2還有一組輸出端口P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7分別輸出入侵工頻強(qiáng)度等級指示信號，該信號分別經(jīng)LED發(fā)光二極、電阻R12接+5V電源，五路信號分別表示100mA、150mA、200mA、250mA、300mA。
電源變換器由三極管BD2、穩(wěn)壓管DG3、電阻R13～R16、電容C7～C10、可調(diào)電位器W2組成，該變換器將+48V轉(zhuǎn)變成+5V。
權(quán)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(yīng)原理，采用電流互感器檢測電纜中的工頻串入信號，其特征在于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(jù)，然后與設(shè)定值進(jìn)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(jī)、報警信號放大器以及報警控制器，其特征在于工頻串入信號傳感器為電流互感器，該電流互感器由環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯[1]和纏繞在鐵芯[1]上的感應(yīng)線圈[I1]構(gòu)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(jī)主要由運(yùn)算放大器[L3A]、運(yùn)算放大器[L3B]和89C2051芯片[IC2]組成，運(yùn)算放大器[L3A]構(gòu)成比較器，運(yùn)算放大器[L3B]與電容[C1]和電阻[R10]構(gòu)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，比較器的輸出端接芯片[IC2]的一個輸入端口，芯片[IC2]的一個輸出端口接積分器的反相輸入端，積分器的同相輸入端接地，芯片[IC2]的另一個輸出端口輸出報警信號；該報警信號經(jīng)功率放大器接報警控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測裝置，其特征在于所述芯片[IC2]還有一個輸出端口接比較器的同相輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測裝置，其特征在于所述芯片[IC2]還有一組輸出端口分別輸出入侵工頻強(qiáng)度等級指示信號，該信號經(jīng)發(fā)光二極、電阻接電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測裝置，其特征在于所述芯片[IC2]還有一個輸出端口輸出工作狀態(tài)指示信號，該信號經(jīng)發(fā)光二極、電阻接電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測裝置，其特征在于所述環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯[1]由兩個半環(huán)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，其特征在于傳感器為帶玻鏌合金芯的電流互感器，其感應(yīng)線圈[I1]輸出經(jīng)橋式整流電路和RC濾波電路處理后輸出直流信號，該信號經(jīng)運(yùn)算放大器[L3A]和[L3B]所構(gòu)成的比較器和積分器放大和A/D轉(zhuǎn)換后送入微處理機(jī)89C2051芯片[IC2]，芯片[IC2]通過軟件計算出電流的平方與時間的積分值，并作為判斷是否報警的依據(jù)，當(dāng)積分值大于設(shè)定值時輸出報警信號，報警信號經(jīng)功率放大器驅(qū)動報警控制單元。本發(fā)明采用數(shù)字濾波技術(shù)與微處理器相結(jié)構(gòu)，智能化水平高，抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠，安裝維護(hù)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(zhǔn)確性，避免了許多誤報現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者葉建彪 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)新海宜電信發(fā)展股份有限公司