基于GSM短信技術(shù)的低壓電力設施防護系統的開(kāi)發(fā)和應

電力基礎設施與國家經(jīng)濟建設和人民的日常生活息息相關(guān)。然而，有些不法分子為了牟取暴利，不惜盜取電力設施，倒賣(mài)其中的有色金屬。以余姚市為例，據統計，2006年，余姚市被偷盜變壓器32臺;電纜線(xiàn)3658米;裸鋁線(xiàn)141400米;銅塑線(xiàn)11400米;接地線(xiàn)引下線(xiàn)1185根;直接經(jīng)濟損失達231萬(wàn)元。2007年被偷盜變壓器20臺，電纜線(xiàn)7431米，裸鋁線(xiàn)105468米，銅塑線(xiàn)20938米，接地引下線(xiàn)381根等，直接經(jīng)濟損失達318萬(wàn)元，同比上升37.7%。電力設施的被盜，給社會(huì )造成了惡劣的影響。一方面給供電企業(yè)帶來(lái)了巨額的直接經(jīng)濟損失;另一方面，偷盜給配電網(wǎng)的安全運行帶來(lái)了不可忽視的隱患，增大了基層維護單位的運行壓力。由于目前警力和治安人員相對缺乏，有些不法分子至今逍遙法外，作案也更加肆無(wú)忌憚。如何加強對低壓線(xiàn)路的管理，打擊此類(lèi)犯罪，避免偷盜的發(fā)生?采用技術(shù)手段，安裝有效的電力設施防護系統，加強配電網(wǎng)自身的防盜能力，是目前最為行之有效的途徑。

一、配電網(wǎng)被盜的主要原因和造成的危害電力設施

根據2007 年報表分析，不法分子偷盜的電力設施主要有：低壓架空導線(xiàn)、接地裝置引下線(xiàn)、不銹鋼材質(zhì)的配電箱(房)門(mén)、塔材、變壓器、鋁質(zhì)標志牌及警示牌等。此類(lèi)案件中，尤以盜竊變壓器，低壓側的出線(xiàn)電纜，架空線(xiàn)最為常見(jiàn)，是偷盜的主要目標。

1.低壓架空導線(xiàn)。低壓架空導線(xiàn)廣泛分布于農村地區，相當一部分位于偏僻地域，由于電壓相對比較低，回收價(jià)格高，容易被盜。(數據)低壓導線(xiàn)被盜后直接造成停電，影響正常供用電，因盜竊停電發(fā)生的產(chǎn)品報廢、養殖受損的情況屢見(jiàn)不鮮。更嚴重的是斷線(xiàn)后電源直接接觸地面，如保護開(kāi)關(guān)失靈，則危及人身安全。

2.變壓器低壓出線(xiàn)電纜。此段電纜多為昂貴的銅制電纜。偷盜運輸都十分方便。犯罪分子只需頂掉另可，就可在不帶電的情況下，剪掉電纜，迅速逃離。

3.變壓器銅芯。不法分子對變壓器銅芯的盜竊讓電力企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟損失。同時(shí)，在盜竊過(guò)程中，盜竊者也面臨著(zhù)被高壓電擊中的危險。余姚就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)兩起盜竊者被高壓電擊中身亡的慘痛事故。

二、GSM短消息低壓電力設施防護系統

筆者參與規劃和研制了一套防護系統，即GSM短消息低壓電力設施防護系統，該系統的主要目的是以報警的方式保護配電變壓器(10kV/380V)，低壓側的出線(xiàn)電纜，架空線(xiàn)等低壓電力設施。該系統在余姚地區試用，一年來(lái)取得了良好的效果。

1. GSM短消息低壓電力設施防護系統簡(jiǎn)介

GSM短消息低壓電力設施防護系統整合了GSM短信技術(shù)、載波技術(shù)、微功率無(wú)線(xiàn)技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、GIS電子地圖定位技術(shù)、嵌入式技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)時(shí)監測電壓回路的通斷情況，一旦有偷盜(檢測到斷電)事件發(fā)生，立即產(chǎn)生現場(chǎng)聲光報警及準確定位事件地址以手機短信方式報警給相關(guān)負責人(線(xiàn)路管理員或110指揮中心)，做有效地處理。

防護系統需要解決的技術(shù)難點(diǎn)。目前，此類(lèi)的防護系統也有很多，一般以無(wú)線(xiàn)技術(shù)或GSM短信技術(shù)，直接將檢測到的報警事件通知當地負責人。此種方式存在很大的局限性。一、無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用受環(huán)境、距離、組網(wǎng)等各方面限制比較多，限制了其保護范圍及應用范圍;二、報警信息的準確性和直觀(guān)性差也較差;三、即使安裝了報警裝置也難以管理和維護;四、即使有報警上報到臺區責任人，責任人是否能采取行之有效的措施阻止偷盜事件無(wú)法保證。而GSM短消息低壓電力設施防護系統融入GSM短信技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、GIS電子地圖定位技術(shù)等新技術(shù)，建立開(kāi)放式系統，很好的解決了上述問(wèn)題。

三、GSM短消息低壓電力設施防護的結構和功能

1. GSM短消息防護系統主要由報警裝置、通信平臺、主站、客戶(hù)端四大部分組成，如圖1所示。

2. GSM短消息防護系統原理

系統原理由圖1可知，報警裝置檢測到線(xiàn)路有斷電情況發(fā)生，由終端發(fā)出報警短信，短信通過(guò)移動(dòng)公司的GSM網(wǎng)絡(luò )傳送至省電力公司的短信平臺上，短信平臺將數據送至主站，主站通過(guò)局域網(wǎng)及專(zhuān)線(xiàn)將信息傳送給各供電所客戶(hù)端或110指揮中心客戶(hù)端，同時(shí)將報警短信發(fā)送到相關(guān)責任人的手機上。由此可知，當某一報警事件發(fā)生時(shí)，臺區責任人、供電所值班人員、110指揮中心值班人員幾乎同時(shí)知道事件的發(fā)生，便于雙方協(xié)作處理。

3. GSM短消息防護系統實(shí)現

(1)報警裝置

報警裝置分為終端和末端，都具有電壓檢測的功能，所不同的是，所有報警都通過(guò)終端觸發(fā)，末端只需與終端保持通信。報警裝置的原理圖如圖2

由圖2可知，報警裝置由電源電路、保護電路、檢測電路、報警電路組成，可對電壓斷相、震動(dòng)、裝置開(kāi)關(guān)盒進(jìn)行檢測，有現場(chǎng)聲光和短信報警兩種報警方式。由于一般報警裝置都安裝在露天環(huán)境，風(fēng)吹日曬，也很有可能遭到不法分子的破壞。因此防盜裝置自身的可靠性尤為重要。裝置的保護電路可以防治高低溫天氣、雷雨天氣對裝置造成的損害。震動(dòng)和開(kāi)關(guān)盒的檢測預警可以防止不法分子對裝置的非法破壞。

(2)通信平臺

通信平臺利用了GSM通信和省電力公司的短信平臺。GSM是第2帶蜂窩系統(數字蜂窩系統)的標準。GSM業(yè)務(wù)按ISDN的原則可分為電信業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)。數字業(yè)務(wù)中有一種補充ISDN業(yè)務(wù)，即短消息業(yè)務(wù)(SMS)。該業(yè)務(wù)允許GSM模塊和基站在開(kāi)展正常的語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，可以傳送一定長(cháng)度(140個(gè)8bit的ASCII字符)的字母數字消息。該防護系統在利用GSM組網(wǎng)時(shí)，便是利用GSM的SMS功能傳遞數據和控制命令的。省電力公司的短信平臺則實(shí)現了GSM網(wǎng)絡(luò )和電力局域網(wǎng)的互聯(lián)應用。

(3)主站

主站負責接收短信平臺的數據及客戶(hù)端的數據經(jīng)過(guò)一系列處理后，保存、發(fā)送并接受客戶(hù)端的查詢(xún)。本防護系統主站由前置機服務(wù)器、數據庫服務(wù)器組成。前置機是各種通訊介質(zhì)和終端進(jìn)行通訊的前置設備，具有數據存儲和分發(fā)、數據分析、基礎數據錄入和修改的功能，同時(shí)對現場(chǎng)防盜裝置進(jìn)行控制，并可限制手機對報警信息的接收功能。前置機可以在與主站其它部分脫離聯(lián)系后(通訊部分還正常)，仍維持系統的運行。數據庫服務(wù)器則接受前置機服務(wù)器的信息，對各種數據統一保存和管理。