浅析高速公路电缆防盗技术开发与研究
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摘 要：近年来，随着高速公路的建设，外场设备的增加，由于环境因素影响或缺乏有效的管理手段等原因，高速公路电缆被盗的情况非常严重，严重影响了高速公路的正常通行。如何有效地对电缆的安全进行监控管理、预防或者减少电缆被盗现象的发生，已成为严峻的问题。
关键词：高速公路；电缆防盗；监控系统；设计原则
前言
据统计云南省高速公路每年电缆被盗损失超过百万以上，如：2009年2月昆明东绕城高速公路电缆防护套被盗，短路造成电缆失火，损失近百万；罗富、富砚高速公路电缆被盗严重，隧道一年有2～3个月在无照明状态；高海高速通车4年电缆被盗价值300多万……对于高速公路路灯线路来说，电缆的盗割严重影响高速公路的的通行安全。一般高速公路采取混凝土对电缆分段包封或者管理上采取“人海战术”，但地形环境情况复杂、路线长的路段不能解决。所以如何有效地对线路进行监控，及时发现危害线路安全的盗割行为，及时对盗割行为进行阻止、报警，从而防止危害的发生与扩大，是高速公路路灯电缆防盗监控系统需要解决的问题。
高速公路的路灯的供电是由专有的电力变压器供给，电力线的杂波和干扰少，则电力载波通讯较电压电流检测法、电容探测法可行、可靠、稳定。电力载波通讯系统的信号流程和整体结构图见图1和图2。
一、路灯电缆防盗实施原理
该系统中，路灯电缆防盗的基本原理是采用电力载波通讯技术，在电缆的首未两端分别设置载波发送与接收装置，首端的设备向未端的载波设备定时发送载波信号，未端的载波设备实时监控电缆的载波信号状态，当载波信号丢失，且丢失时间大于预设的延时时间后，电缆监控终端即判断电缆发生异常，立即向相关维护人员与监控中心发送相应的电缆状态异常报警信息，为系统为了提高系统报警的准确性，降低系统误报率，在夜晚路灯亮灯时，同时监测路灯电缆是否上电，如果在预定的路灯上电时段电缆没有上电，同时载波信号丢失，则判断电缆已经发生异通过双重检测判断，提高系统报警的准确率。
二、电力载波技术简介
电力载波通讯(PLC)技术作为无线、有线之外的另外一项通讯技术，具有非常广阔的应用前景。电力载波通讯技术(PLC)利用既有的电力线作为通讯介质，具有免布线，工程实施速度快等特点。本系统经过广泛实验对比，采用了目前比较成熟的电力载波通讯模块BWP10，该系列载波模块市场应用比较广泛，性能稳定，体积小巧，集成度高，用户基本无需要了解载波底层实现，即可快速组建载波应用系统，模块集成了所有的载波外围器件，实现了串口数据的透明传输，极大地降低了用户使用难度。模块采用FSK+DSSS调制及编码技术，载波中心频率为115KHZ,串口通讯速率最高为9600bps，载波速率最高为300bps，工作参数可以通过软件进行配置更新。
三、系统设计原则
(一)可用性该:系统具有完整清晰的结构检测和报警功能十分强大同时系统保证实时性准确性完整性做到可用实用够用。
(二)可行性:已经被广泛应用于现代安防管理的电力电缆安全防护具有很强的可行性。
(三)可靠性:误报率极低真正增强了探测器的可靠性。
(四)先进性:有强大的报警能力和报警区别能力电力混合。载波技术提供断电常规用电下报警监视功能能完美地检测出断电和具备电力负荷甚至是大量容性负荷时线路的异常情况技术先进。
(五)安全性:拓展了具有智能化功能的主控制器具有强大的防盗作用将线缆防盗系统发展到一个新的高峰。
(六)可扩充性:具有报警扩展备用接口能与各类公安专业报警主机监控系统联动接入提高了系统的安全防范等级。对于比较长的回路线路，可以在中间增加信号中继，这样可以有效延长线路的监控距离，同时通过载波通讯的冗余，保证监控的效果，确保不会出现误报、漏报现象，提高了系统工作的可靠性。系统设备介绍。
（1）监控中心
监控中心平台由安装于电脑中的软件实现，软件基于标准的工业控制组态软件，断缆监控系统采用行业内具有广泛影响力的“组态王”工业控制软件，在此平台上的开发的应用系统，具有运行稳定，可靠性高，软件功能修改容易特点，监控中心软件通过GSM与集中监控终端通讯。依托移动公司的GSM网络，可以实现远距离，全天候监控。监控中心软件平台主要实现现场报警信号的显示、报警信号派障，系统工作参数设置等功能。
(2)载波发送器
集中监控器安装于路灯电气控制柜内，负责对一个台变下所有的路灯回路实施监控，载波发送器定时连续向电力线上发送电力载波信号，电缆监控终端对此载波信号进行连续监测，当载波信号中断，且中断时间超过设定的时间时，则判断电缆可能发生故障，则终端发送电缆状态异常报警信号。载波发送器集成了高性能的载波通讯模块，该模块通讯模块采用高频载波通讯技术，使用FSK+DSSS扩频通讯方式，通讯可靠，性能稳定，在该系统中，使用载波中继的方式，可以进一步提高数据通讯的冗余度，提高电缆防盗监控的可靠性，有效地降低系统误报。
（3）载波中继器
载波中继器安装于被监控的同相电缆上，当回路比较长，或者回路载波信号衰减严重时，首末两端不能进行可靠的载波通讯，此时可以在同相线路的中间部分增加一级载波信号中继，使载波信号的传输距离得到延伸，这样就可以保证系统监控的可靠性，防止误报。本系统最大可以支持5级信号中继，最大监控距离可以达到3公里以上。
（4）电缆监控器
电缆监控器安装在路灯供电线路末端灯杆底部的空腔内。集中监控器采用定时扫描的方式向每个电缆监控器发出通信要求，当“报警终端”在一定时间内无法收到电缆监控器的回复时，就可以判断出现了下列警情:电缆被切断；电缆监控器不正常工作；电缆监控器被盗。
四、系统实施
路灯电缆防盗监控系统主要应用目的是实现对路灯电缆的防盗监控，发生警情后，能够及时将信息上报监控中心，同时向相关维护人员发送警情发生信息，通报警情发生的时间、地点。进行监控时，对于三相路灯线路，通常只选择其中的一相电力线进行监控。系统是以台变的数量为单位，每个台配置一个集中监控器与电源盒，每条回路配置一个电缆监控器，中继器的数量需要在系统调试时，根据线路的具体载波通讯状祝与线路长度进行确定，正常情祝下，我们推荐超过800米时，需要配置一个中继器，这样可以保证载波通讯的可靠性。在系统实施前，必须明确以下几个要素:台变的数量；每个台变下线路的回路数；每条回路的大概长度。 明确以上要素以后，就可以预算系统的设备数量，并进行系统造价预算。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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