一种电网铁塔多模监测报警设备终端的制作方法

本实用新型涉及一种电网铁塔多模监测报警设备终端，尤其适用对于野外的电网铁塔的防盗防破坏监测，可以不依赖人工巡检，主要应用于电力与电网监测领域。

背景技术：

通信铁塔是移动通信的重要基础设施，然而通信铁塔大多分布与野外，容易发生盗窃电缆线与破坏事件，单纯依靠人力巡检成本较高。所以需要一套自动化的监测系统，可以通过图像监测、红外检测以及静电感应监测来实现电网铁塔的多模监测。

工业级摄像头可以静态拍照高清晰图片，采用串口(RS232、RS485、TTL等其中之一)通迅，布线简单、成本低，特别适合于远距离低成本布线方案；大多数摄像头接线简单，四线制，电源线两条(V+、GND)，通迅线两条(RS485接口为485A、485B，RS232或TTL接口为Rx、Tx)；特别地，在无光或非常弱光下，具有补光灯功能(拍照时自动打开，拍照完自动关闭)。

人体是一特定波长红外线的发射体，由红外传感器检测到这种红外线的变化并予以放大选频处理后，可以推动适当的负载，利用传感器可以接收到这一信号，此技术的应用已经比较成熟。这一检测技术较之超声、哑声、微波方式更为灵敏与准确，它要求人体红外传感器的信号放大处理电路有很高的灵敏度并要能准确鉴别生物体与非生物体的运动，使误动作率降到最低。目前商业上已经在带菲涅尔透镜的红外传感器(包括外围电路)，但单用红外传感器在电力器件上保护是不够的。

现阶段，4G技术不仅具备高效的数据传输效率、强大的智能性及较好的覆盖率，也可以进行无缝漫游及高质量多媒体通信。平常的移动手机用户其数据传输的速率在高在10—20Mb/s，使用4G手机的用户，数据传输的速率可以上升到100Mb/s，甚至更高。4G移动通信技术在实际应用时，可以采用智能信号处理放大技术，把各不相同的信号复杂环境进行结合，保障其展开正确的发送及接收；也可以运用较强的覆盖性提升传输的速率。4G通信系统还具有全球漫游、网络接口开发。可以实现与不同网络的连接等特点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，公开一种可以实现人体感应、静电感应双重感应的电网铁塔多模监测报警设备终端，实现可当有人试图偷窃或破坏电网铁塔或者传输电缆遭到损坏时及时拍摄图片发送给服务器端的功能。

本实用新型的技术方案是，一种电网铁塔多模监测报警设备终端，包括供电模块、微处理器模块、图像采集模块、红外感应模块、静电感应模块以及通信模块；其中供电模块包括12V转5V电压转换单元和5V转3.3V电压转换单元，连接所述电压转换单元输出接微处理器模块、图像采集模块、红外感应模块、静电感应模块以及通信模块的电压输入端；

红外感应模块、静电感应模块的输出端接微处理器模块的信号输入端，微处理器模块的信号输出端接图像采集模块以及通信模块的控制端；

静电感应模块由静电感应检测电路组成，包括两个电极，电极包裹或设置在电缆的外周；每个电极的外部均套接有屏蔽层，两个电极与信号处理放大单元连接，两个信号处理放大单元均连接有信号输出线，信号处理放大单元的外部设置有屏蔽壳，信号输出线伸出屏蔽壳外部。通过这种传感器监测铁塔输电线缆是否有损坏及漏电，若检测到周围有静电现象，则输出高电平信号给微处理器模块。两个电极均作为电荷信号输出端子。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：红外感应模块由人体红外感应传感器单元及相关外围电路组成，用来检测是否有人靠近；静电感应模块由静电检测传感器以及相关外围电路组成，用来检测输电电缆是否遭到了破坏；通信模块负责将收集到的图像与数据文件通过4G网络发送给远程的服务器端。本实用新型公开的电网铁塔多模监测报警设备终端具有很强的系统稳定性，可以进行长时间不间断监测工作，防止不法分子偷窃电缆以及对电网铁塔进行破坏，同时还减轻了人工巡视的时间与工资成本。总之，

1、本实用新型公开的电网铁塔多模监测报警设备终端具有系统稳定性，可以进行长期不间断监测工作。

2、只有当红外传感器或与静电传感器一同收到并发射信息后系统才会控制摄像头拍摄照片并将该照片通过通信模块发送给服务器端，耗能较低。

3、通信模块指4G模块，通过4G模块收发数据，具有稳定性与灵活性，可以适应多种模式大规模布局的需要，也可以适应在野外偏远地区布局。

附图说明

图1为本实用新型多模监测报警设备终端框图。

具体实施方式

如图所示，主要由供电模块、微处理器模块、图像采集模块、红外感应模块、静电感应模块以及通信模块组成。其中供电模块主要包括12V转5V转换单元和5V转3.3V转换单元，可以实现将外部输入的12V直流电压转换成系统内各个模块需要的电压。微处理器模块的信号输入端由微处理器芯片以及相关外围电路组成；图像采集模块主要包括摄像头单元以及串口数据转换单元；红外感应模块由人体红外感应传感器单元及相关外围电路组成；静电感应模块由静电感应检测电路组成；通讯模块包括4G通信单元以及相关外围电路组成；微处理器模块负责向图像采集模块、红外感应模块以及静电感应模块发送指令并接收这几个模块的图像与数据发送给通信模块；图像采集模块主要包括摄像头单元以及串口数据转换单元，负责照片的拍摄；红外感应模块由人体红外感应传感器单元及相关外围电路组成，用来检测是否有侵入者靠近；静电感应模块由静电检测传感器以及相关外围电路组成，用来检测输电电缆是否遭到了破坏；通信模块负责将收集到的图像与数据文件通过4G网络发送给远程的服务器端。

其中供电模块主要包括12V转5V转换单元和5V转3.3V转换单元。外部输入12V直流电压，通过12V转5V转换单元后，输出5V直流电压；同时5V直流电压再通过5V转3.3V转换单元以输出3.3V电压。供电模块输出的5V和3.3V电压给终端的其他模块提供电源。

微处理器模块由微处理器芯片以及相关外围电路组成，可以接收服务器端的指令并将其发送给各个传感器模块，当红外感应模块或静电感应模块监测到异常状况后，则发送命令给图像采集模块拍摄此时的照片，并将该照与其余传感器的相关数据转发给4G模块。

图像采集模块主要包括摄像头单元以及串口数据转换单元，当收到微处理器的指令后拍摄照片，通过RS232串口将数据传输给串口数据转换单元芯片，转换成TTL形式的数据之后再将该数据发送给微处理器模块。

红外感应模块由人体红外感应传感器单元及相关外围电路组成，当有人进入其监测范围时输出高电平；人离去后自动延时关闭高电平，输出低电平。

静电感应模块由静电检测传感器以及相关外围电路组成，若输电线缆受到损坏，监测到周围环境有静电现象，则输出高电平信号给微处理器模块。

通信模块负责将收集到的图像与数据文件通过4G网络发送给远程的服务器端。

本实用新型公开的一种电网铁塔多模监测报警设备终端的一个具体实施与推荐选型如下：

供电模块的12V转5V直流-直流转换单元可以选用XL2596芯片，5V直流转3.3V直流电压转换单元采用AMS1117芯片，通过以上两个芯片可以获得稳定的5V直流电压和3.3V直流电压，通过并联合适的电容与电感可以减少纹波干扰。具体地，在LM2596芯片的引脚1处接入680uf的电容；引脚2处接入肖特基二极管IN5822与33UH的电感；引脚4接所述33uH电感的另一端，同时接入多个470uf的电容以提高电压的驱动能力；引脚3与引脚5接地。在AMS1117芯片的引脚3处并联一个10uf电容与100pf电容；引脚2处并联一个10uf电容与100pf电容；引脚1接地。

微处理器模块的微处理器芯片STM32F101R6芯片，采用ARM公司的高性能的Cortex-M3内核，具有高性能、低成本、低功耗、扩展性强的特点。我们用到了STM32F101R6芯片的四组UART引脚，分别用作与图像采集模块、红外感应模块、静电感应模块以及通信模块连接。STM32F101R6芯片由3.3V直流电源供电。

图像采集模块的摄像头单元采用SXH485-L1N串口型摄像头，该摄像头输出RS232电平的RX/TX信号，由5V直流电源供电。串口数据转换单元采用MAX3232芯片，芯片输入RS232电平的TX/RX信号，可以输出TTL电平的信号至微处理器模块。MAX3232芯片由3.3V直流电源供电。

红外感应模块采用HC-SR501人体红外感应传感器，TX/RX引脚与微处理器芯片的RX/TX引脚连接，HC-SR501人体红外感应传感器由5V直流电源供电。

静电感应模块由静电感应电路组成，包括两个电极，每个电极的外部均套接有屏蔽层，两个电极均通过电荷信号输出端子与信号处理放大单元连接，两个信号处理放大单元均连接有信号输出线，信号处理放大单元的外部设置有屏蔽壳，信号输出线伸出屏蔽壳外部。可以通过这种传感器监测铁塔输电线缆是否有损坏及漏电，若检测到周围有静电现象，则输出高电平信号给微处理器模块。电极包裹在易受损坏或易受盗窃的电缆的外周，屏蔽层或屏蔽壳均为浸橡胶的铜丝网带。

通信模块的4G通信单元选用SIM 7600CE模块，该模块支持全网通，功耗低，安全稳定。TX/RX引脚可以直接与微处理器芯片对应的RX/TX引脚相连。SIM-7600CE模块由5V电源供电。

本实用新型公开的卫星差分定位数据收发终端的工作流程如下：

步骤1：接通电源，给整个系统上电。

步骤2：微处理器模块开始运行，驱动红外感应模块和静电感应模块开始工作，并实时接受两个模块的数据，定期生成工作日志。

步骤3：如果任意一个模块的数据异常(红外感应模块输出高电平或静电感应电路输出高电平)，微处理器模块则驱动图像采集模块拍摄照片。

步骤4：微处理器将异常时刻的图片及传感器的相关数据转发给通信模块，并在设定的时间间隔后重启各个传感器模块

步骤5：通信模块将收到的图片及数据通过4G网络发送到远程服务器端，供服务器端进行后续处理。