基于共缆传输的智能电子井盖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于共缆传输的智能电子井盖系统，它包括共缆控制主机、共缆传输总线和智能电子井盖，共缆控制主机设置在变电站或地下管网隧道入口处，用以对井盖的状态进行监测和开闭控制；共缆传输总线设置在地下管网隧道内并与共缆控制主机连接；智能电子井盖并联接入共缆传输总线，智能电子井盖的从机用以对井盖本体进行监控并将监控信息通过共缆传输总线发送给共缆控制主机，同时接收共缆控制主机的命令并根据命令做出相应的动作。本发明专利技术实现了供电和数据共用电缆传输，能够对井盖状态进行远程监测，快速上报井盖的异常信息，并根据共缆控制主机的命令实现对井盖的远程动作；解决了无电源情况下的地下管网隧道沟道的远程监控问题。

【技术实现步骤摘要】
基于共缆传输的智能电子井盖系统
本专利技术涉及一种地下管网井盖的监控系统，具体地说是一种基于共缆传输的智能电子井盖系统。
技术介绍
随着市政建设的不断发展，城市不断向地下延伸，如电力电缆、通讯电缆，光缆、雨水污水等地下管网都在地下进行敷设，地下管网的隧道进出口一般采用井盖进行封闭，但是，在国内由于井盖的失窃、破坏造成的非法侵入进而形成二次破坏成为一个突出问题，对井盖的监控已成为急需解决的迫切问题。地下线路管网覆盖范围广，距离长，而多数线路管网内无法提供智能设备工作的电源，这成为制约地下管网井盖监测的突出问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种基于共缆传输的智能电子井盖系统，可在没有电源供给的长距离地下管网隧道中完成井盖的远程监测和控制。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：基于共缆传输的智能电子井盖系统，其特征是，包括共缆控制主机、至少一路共缆传输总线和若干智能电子井盖，所述共缆控制主机设置在变电站或地下管网隧道入口处，它包括主机CPU、RS485接口、RJ45接口、电源模块、光电隔离电路、发射单元和接收单元，用以对智能电子井盖的状态进行监测和开闭控制；所述共缆传输总线设置在地下管网隧道内，并与共缆控制主机连接；所述的智能电子井盖并联接入共缆传输总线，智能电子井盖包括井盖本体和设置在井盖本体底部的从机，所述从机包括从机CPU、接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元，用以对井盖本体进行监控并将监控信息通过共缆传输总线发送给共缆控制主机，同时接收共缆控制主机的命令并根据命令做出相应的动作；所述主机CPU分别与RS485接口、RJ45接口和电源模块连接，所述发射单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的接收模块连接；所述接收单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的发射模块连接；所述电源模块为恒压源，为共缆控制主机提供工作电源；所述从机CPU分别与接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元连接，所述接收模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的发射单元连接，所述发射模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的接收单元连接，所述磁力锁设置在井盖本体上，用以控制井盖本体的开启；所述位置传感器和加速度传感器设置在井盖本体上，用以监测井盖本体的异动情况；所述储能单元与共缆传输总线连接，用以为从机提供工作电源。优选地，所述发射单元包括恒流源H1和EMC滤波器，所述恒流源H1的输入端与恒压源Vdc连接，输出端通过共缆传输总线与智能电子井盖从机连接，所述的智能电子井盖从机并联接入共缆传输总线；所述EMC滤波器设置在恒流源H1的输出端。优选地，所述恒流源H1包括LM2576芯片U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW、取样电阻R0、极性电容C4、极性电容C5、二极管D3、二极管D4、电感L1和LM393双电源比较器IC1；所述LM2576芯片U1的引脚1分别与极性电容C4的正极和VIN连接，引脚2分别与二极管D3的负极和电感L1的一端连接；所述电感L1的另一端分别与极性电容C5的正极和负荷电阻R的一端连接；所述负荷电阻R的另一端分别与取样电阻R0的一端和LM393双电源比较器IC1的引脚3连接，所述LM393双电源比较器IC1的引脚2分别与电阻R11的一端和可调电阻RW的一端连接；所述电阻R11的另一端分别与电阻R10的一端和二极管D4的正极连接；所述LM393双电源比较器IC1的引脚1分别与电阻R10的一端和LM2576芯片U1的引脚4连接；所述的电阻R9的另一端、电阻R10的另一端和LM393双电源比较器IC1的引脚8分别与正极VCC连接；所述的LM2576芯片U1的引脚3、LM2576芯片U1的引脚5、极性电容C4的负极、极性电容C5的负极、二极管D3的正极、取样电阻R0的另一端、二极管D4的负极、LM393双电源比较器IC1的引脚4和可调电阻RW的另一端和可调端分别接地。优选地，所述的每一路共缆传输总线设置有与智能电子井盖并联连接的匹配电路，所述匹配电路包括串联连接的电阻RZ和电容CZ。优选地，所述发射模块包括三极管Q1和电阻r1，所述电阻r1串联三极管Q1后与智能电子井盖的从机等效电阻RL组成并联电路，所述并联电路串接在共缆传输总线线路中；所述三极管Q1的基极与从机CPU连接。优选地，所述共缆控制主机的接收单元和从机的接收模块均包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2和运算放大器A1；所述电容C1的一端通过电阻R1与共缆传输总线的正极端连接，所述另一端分别与电阻R2的一端、二极管D1的正极、二极管D2的负极和电容C2的一端连接；所述电容C2的另一端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端、电阻R7的一端和运算放大器A1的负输入端连接；所述运算放大器A1的正输入端分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，正极电源端与+5V电压连接，负极电源端接地，输出端分别与电阻R7的另一端、电阻R8的一端和VOUT输出点连接；所述阻R8的另一端与+5V电压连接；所述电容C3的两端分别与运算放大器A1的正极电源端和负极电源端连接；所述电阻R3的另一端和电阻R5的另一端分别与+5V电压连接；所述电阻R2的另一端、二极管D1的负极、二极管D2的正极、电阻R4的另一端和电阻R6的另一端分别与共缆传输总线的负极端连接后接地。优选地，所述运算放大器A1包括CA3140运算放大器。进一步地，该基于共缆传输的智能电子井盖系统还包括远程管理主控系统，所述远程管理主控系统通过以太网与共缆控制主机连接。进一步地，所述的共缆传输总线包括六路共缆传输总线，所述的每一路共缆传输总线上连接有若干个智能电子井盖从机；所述每一路共缆传输总线由两条低烟无卤阻燃通信信号电缆组成。进一步地，所述的主机CPU和从机CPU均采用STM32L芯片。本专利技术所述共缆传输的实现原理：共缆传输是指共缆控制主机的主机CPU将控制信号、监测信号、通讯信号完成数字化，并通过电源储能技术和恒流源-总线变阻技术来实现智能电子井盖从机的工作电源和通讯信号在共用电缆上进行传输。共缆传输总线电源由一个恒压源Vdc和一个恒流源H1组成，恒压源Vdc串接恒流源H1为共缆传输总线上的各个设备提供工作电源，恒流源H1的作用是利用其交流内阻极大的特性，对共缆传输总线上交流信号产生隔离作用，避免交流信号被电压源短路吸收。智能电子井盖通过电子开关三极管Q1的开关决定电阻r1是否并入总线，通过改变总线阻抗从而完成数据传输。同时恒流源为智能电子井盖的储能单元进行充电使智能电子井盖获得工作电源。当共缆控制主机与从机进行数据传输时，从机CPU控制三极管BG1导通时，电阻r1相当于并联在智能电子井盖的从机等效电阻RL两端。由于r1远远小于从机等效电阻RL，所以当r1并联在共缆传输总线两端时，回路中的总阻抗小于从机等效电阻RL，由欧姆定律U=IR可以得出共缆传输总线的电压变小。当三极管BG1截止时，阻抗变大，共缆传输总线电压升高。共缆传输总线的电压幅值的上下波动形成一交流信号，这个交流信号作为通讯信号在共缆传输总线进行传本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于共缆传输的智能电子井盖系统，其特征是，包括共缆控制主机、至少一路共缆传输总线和若干智能电子井盖，所述共缆控制主机设置在变电站或地下管网隧道入口处，它包括主机CPU、RS485接口、RJ45接口、电源模块、光电隔离电路、发射单元和接收单元，用以对智能电子井盖的状态进行监测和开闭控制；所述共缆传输总线设置在地下管网隧道内，并与共缆控制主机连接；所述的智能电子井盖并联接入共缆传输总线，智能电子井盖包括井盖本体和设置在井盖本体底部的从机，所述从机包括从机CPU、接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元，用以对井盖本体进行监控并将监控信息通过共缆传输总线发送给共缆控制主机，同时接收共缆控制主机的命令并根据命令做出相应的动作；所述主机CPU分别与RS485接口、RJ45接口和电源模块连接，所述发射单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的接收模块连接；所述接收单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的发射模块连接；所述电源模块为恒压源，为共缆控制主机提供工作电源；所述从机CPU分别与接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元连接，所述接收模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的发射单元连接，所述发射模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的接收单元连接，所述磁力锁设置在井盖本体上，用以控制井盖本体的开启；所述位置传感器和加速度传感器设置在井盖本体上，用以监测井盖本体的异动情况；所述储能单元与共缆传输总线连接，用以为从机提供工作电源。...

【技术特征摘要】
1.基于共缆传输的智能电子井盖系统，其特征是，包括共缆控制主机、至少一路共缆传输总线和若干智能电子井盖，所述共缆控制主机设置在变电站或地下管网隧道入口处，它包括主机CPU、RS485接口、RJ45接口、电源模块、光电隔离电路、发射单元和接收单元，用以对智能电子井盖的状态进行监测和开闭控制；所述共缆传输总线设置在地下管网隧道内，并与共缆控制主机连接；所述的智能电子井盖并联接入共缆传输总线，智能电子井盖包括井盖本体和设置在井盖本体底部的从机，所述从机包括从机CPU、接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元，用以对井盖本体进行监控并将监控信息通过共缆传输总线发送给共缆控制主机，同时接收共缆控制主机的命令并根据命令做出相应的动作；所述主机CPU分别与RS485接口、RJ45接口和电源模块连接，所述发射单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的接收模块连接；所述接收单元通过光电隔离电路与主机CPU连接，并与从机的发射模块连接；所述电源模块为直流恒压源，为共缆控制主机提供工作电源；所述从机CPU分别与接收模块、发射模块、磁力锁、位置传感器、加速度传感器和储能单元连接，所述接收模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的发射单元连接，所述发射模块通过共缆传输总线与共缆控制主机的接收单元连接，所述磁力锁设置在井盖本体上，用以控制井盖本体的开启；所述位置传感器和加速度传感器设置在井盖本体上，用以监测井盖本体的异动情况；所述储能单元与共缆传输总线连接，用以为从机提供工作电源；所述发射单元包括直流恒流源H1和EMC滤波器，所述直流恒流源H1的输入端与直流恒压源Vdc连接，输出端通过共缆传输总线与智能电子井盖从机连接，所述的智能电子井盖从机并联接入共缆传输总线；所述EMC滤波器设置在直流恒流源H1的输出端；所述直流恒流源H1包括LM2576芯片U1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW、取样电阻R0、极性电容C4、极性电容C5、二极管D3、二极管D4、电感L1和LM393双电源比较器IC1；所述LM2576芯片U1的引脚1分别与极性电容C4的正极和VIN连接，引脚2分别与二极管D3的负极和电感L1的一端连接；所述电感L1的另一端分别与极性电容C5的正极和负荷电阻R的一端连接；所述负荷电阻R的另一端分别与取样电阻R0的一端和LM393双电源比较器IC1的引脚3连接，所述LM393双电源比较器IC1的引脚2分别与电阻R11的一端和可调电阻RW的一端连接；所述电阻R11的另一端分别与电阻R10的一端和二极管D4的正极连接；所述LM393双电源比较器IC1的引脚1分别与电阻R10的一端和LM2576芯片U1的引脚4连接；所述的电阻R9的另一端、电阻R10的另一端和LM393双电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟朝晖，薛欣科，朱文，徐明磊，李寿波，
申请(专利权)人：山东科华电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：