長興—橫沙大跨越通信室防盜報(bào)警裝置及應(yīng)用

戴俊杰

（國網(wǎng)上海市電力公司 長興供電公司，上海 201913）

電網(wǎng)調(diào)控一體化要求所轄變電站數(shù)據(jù)能與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，長興—橫沙大跨越（下稱長橫大跨越）通信室的通信光纜的安全與否將會(huì)直接關(guān)系到橫沙2個(gè)變電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约昂＼姟⒐驳戎匾脩舻男畔踩Ｄ壳埃ǖ劳ㄐ旁O(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)了無人值守，但通信電纜盜竊現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的通信安全。

本文介紹了一種應(yīng)用于無外接電源環(huán)境的防盜報(bào)警裝置，利用公司值班機(jī)制建立防盜應(yīng)急辦法體系，有效降低長橫大跨越通信室設(shè)施被盜率。

1 長橫大跨越通信室概況

上海長興供電公司地處吳淞口外、長江入海口的長興島南岸，主要承擔(dān)著長興、橫沙兩島約130km2的供電任務(wù)。2002年，長興島至橫沙島越江輸電線路順利建成投運(yùn)，結(jié)束了橫沙島4萬居民用電不可靠、不穩(wěn)定的歷史。長橫越江輸電線路在長興、橫沙的兩側(cè)錨塔下各有一通信室，室內(nèi)現(xiàn)有一組光配架，主要負(fù)責(zé)長興與橫沙2個(gè)地區(qū)的自動(dòng)化通信，是長興、橫沙兩島之間唯一并且重要的通信樞紐，有海軍、公安等重要用戶的通信業(yè)務(wù)。

長橫大跨越通信室逐步實(shí)現(xiàn)了無人值守，由于通信室地處偏僻，半年時(shí)間內(nèi)就被盜了6次，雖未發(fā)生重大通信中斷事故，但存在安全隱患。一旦發(fā)生通信中斷，調(diào)度將無法實(shí)時(shí)掌握整個(gè)橫沙地區(qū)的通信信息，也無法對橫沙2個(gè)變電站和重要用戶的電力供電設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，嚴(yán)重影響了橫沙電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

針對通信室經(jīng)常被盜現(xiàn)象，自動(dòng)化通信班組已增加日常巡視次數(shù)，但是偷盜現(xiàn)象特有的突發(fā)性和人為性，使這些措施收效甚微。為此設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于無外接電源環(huán)境的防盜報(bào)警裝置，同時(shí)為了使得裝置發(fā)揮最大能動(dòng)性，還將建立一套防盜應(yīng)急辦法體系，并對其使用效果進(jìn)行分析。

2 防盜報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)方案

長橫大跨越通信室內(nèi)安裝的是一種無外接電源環(huán)境的防盜報(bào)警裝置，利用太陽能或風(fēng)能為整個(gè)裝置進(jìn)行24h供電。當(dāng)防盜報(bào)警裝置主控模塊中的紅外傳感器［1］感應(yīng)到外來入侵信息后，觸動(dòng)主控程序從而觸發(fā)蜂鳴報(bào)警模塊和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）的網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，蜂鳴報(bào)警模塊通過蜂鳴器發(fā)出聲響達(dá)到警示偷盜人員的作用；GSM無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備通過移動(dòng)基站網(wǎng)絡(luò)第一時(shí)間發(fā)送信號到管理人員手機(jī)上，管理人員可立即趕赴現(xiàn)場。長橫大跨越通信室防盜報(bào)警裝置系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 長橫大跨越通信室防盜報(bào)警裝置系統(tǒng)方案

2.1 防盜報(bào)警裝置的硬件設(shè)計(jì)

防盜報(bào)警裝置的硬件有紅外報(bào)警單片機(jī)模塊［1］、電源模塊和GSM模塊3部分組成。

1）紅外報(bào)警單片機(jī)模塊 由紅外傳感器、蜂鳴報(bào)警器、DS1302時(shí)鐘電路、EEPROM存儲(chǔ)電路、液晶屏和鍵盤組成［2］。其主要功能如下：

（1）紅外傳感器可獲取人體入侵信息，當(dāng)監(jiān)控功能打開并且有人入侵時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，LED 報(bào)警燈亮［3］。

（2）蜂鳴報(bào)警器收到主控芯片信息后，發(fā)出鳴響，警示偷盜人員。

（3）DS1302時(shí)鐘電路將當(dāng)前時(shí)間在液晶屏顯示。四鍵鍵盤可以調(diào)校時(shí)鐘初始值，具體方法是連續(xù)按設(shè)置鍵直至年、月、日、時(shí)、分、秒相應(yīng)的位置閃爍，再通過Up鍵和Down鍵調(diào)整數(shù)值，調(diào)整完畢繼續(xù)按設(shè)置鍵進(jìn)入正常狀態(tài)。

（4）報(bào)警時(shí)間自動(dòng)存儲(chǔ)至EEPROM存儲(chǔ)器，當(dāng)按查詢按鈕時(shí)可顯示上次報(bào)警時(shí)間。

（5）鍵盤的設(shè)置鍵可以打開或關(guān)閉監(jiān)控報(bào)警功能。

2）電源模塊 采用太陽能板進(jìn)行供電，配置5V直流電源輸出的蓄電池，制作太陽能板支架，將其固定在長橫大跨越通信室房頂。

3）GSM模塊 利用無線通信技術(shù)將偷盜現(xiàn)象以短信或者電話信號的形式告知管理人員。GSM模塊采用與紅外報(bào)警單片機(jī)模塊分開的方式，2塊單片機(jī)芯片通過USB轉(zhuǎn)串口相連［4］，使GSM模塊便于維護(hù)。本防盜報(bào)警裝置設(shè)計(jì)使用波特率為9 600bps的8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗(yàn)碼的串口進(jìn)行通信。防盜報(bào)警裝置運(yùn)行流程圖如圖2所示。

圖2 防盜報(bào)警裝置運(yùn)行流程圖

2.2 防盜報(bào)警裝置的軟件設(shè)計(jì)

紅外報(bào)警模塊的程序流程圖如圖3所示。紅外傳感器感應(yīng)到人體入侵信息后存儲(chǔ)報(bào)警時(shí)間，觸發(fā)聲光報(bào)警，同時(shí)觸動(dòng)GSM模塊，使用TEXT MODE信號傳輸模式將報(bào)警信號傳達(dá)到班員手機(jī)上。

3 防盜報(bào)警裝置的調(diào)試與試運(yùn)行

將防盜報(bào)警裝置安裝于長橫大跨越長興側(cè)通信室內(nèi)，利用3個(gè)月的時(shí)間對該裝置的實(shí)用性和使用效果進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試。使用太陽能板和蓄電池為防盜報(bào)警裝置供電后，GSM模塊LED燈亮75ms滅3s，表示網(wǎng)絡(luò)注冊成功，即控制通道和用戶交換信息完成；紅外報(bào)警模塊電源指示LED燈亮，液晶屏背景燈長亮，電源供電成功。

為檢驗(yàn)防盜報(bào)警裝置的有效性，自動(dòng)化通信班組成員分為兩組人員，A組人員模仿盜賊進(jìn)入通信室，B組人員在辦公室正常辦公。2013年10月15日9：40，A組人員制造偷盜現(xiàn)象進(jìn)入通信室；9：41，B組人員接收到裝置發(fā)來的提示短信“ALARM！Someone has entered the room.”；10：01，B組人員到達(dá)現(xiàn)場。同時(shí)，為了檢查該裝置的穩(wěn)定性，在之后的3個(gè)月內(nèi)，先后20次對該裝置進(jìn)行試驗(yàn)，全部在偷盜現(xiàn)象發(fā)生后20min內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場。模擬實(shí)驗(yàn)表明該防盜報(bào)警裝置信息準(zhǔn)確及時(shí)，可以讓管理人員及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

圖3 紅外報(bào)警模塊的程序流程圖

4 建立通信室防盜應(yīng)急辦法體系

通過防盜報(bào)警裝置試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，從班組人員收到短信趕赴現(xiàn)場所花費(fèi)時(shí)間較長，如果要確保能第一時(shí)間阻止偷盜現(xiàn)象，還需要采取進(jìn)一步措施。因此，利用公司總值班室24h值班熱線建立了防盜應(yīng)急辦法體系。

總值班室負(fù)責(zé)人為防盜負(fù)責(zé)人，報(bào)警裝置在發(fā)生偷盜情況時(shí)發(fā)送信號到防盜負(fù)責(zé)人手機(jī)上，同時(shí)發(fā)送信號到值班熱線，防盜負(fù)責(zé)人統(tǒng)籌調(diào)動(dòng)就近抄表人員前往現(xiàn)場阻止偷盜，進(jìn)一步保障長橫大跨越通信室通信設(shè)備的安全性。通過幾次防盜演習(xí)證明，人員到達(dá)現(xiàn)場時(shí)間比之前提高近10min。

在長橫大跨越通信室防盜報(bào)警裝置投入運(yùn)行前，僅2013年上半年被盜一共發(fā)生6次。自2013年10月運(yùn)行至今，運(yùn)維人員共收到防盜警示短信14條，及時(shí)趕赴現(xiàn)場14次，嚇跑全部企圖盜竊的違法分子，未再發(fā)生大門被撬竊情況，成功保障了長橫大跨越通信室通信設(shè)備的運(yùn)維安全和穩(wěn)定。

5 結(jié)語

1）長橫大跨越通信室防盜報(bào)警裝置可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)通信室通信設(shè)施的遠(yuǎn)程監(jiān)控，建立了一套防盜應(yīng)急辦法體系，將通信室偷盜情況及時(shí)準(zhǔn)確反饋給值班負(fù)責(zé)人員，在經(jīng)濟(jì)效益、人員效益和電網(wǎng)安全等方面起到了良好效果，確保了長興調(diào)度自動(dòng)化主站與橫沙2個(gè)變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，保障了橫沙4萬居民用戶的安全供電。

2）防盜報(bào)警裝置的試運(yùn)行效果良好，但是本裝置暫時(shí)只能對偷盜情況進(jìn)行監(jiān)控，而對于通信室其他管理（如雨天進(jìn)水、通信設(shè)備溫度異常等）還需要進(jìn)一步研究。

［1］ 張毅剛.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［2］ 涂時(shí)亮.單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)藝術(shù)［M］.重慶：科學(xué)文獻(xiàn)出版社重慶分社，2005.

［3］ 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［4］ 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡明修訂版）［M］.北京：高等教育出版社，2013.