基于WSN網(wǎng)絡(luò)的新型燈光照明設(shè)施電纜防盜告警系統(tǒng)

　　摘 要：本文介紹了一種新型的基于WSN網(wǎng)絡(luò)的燈光照明設(shè)施電纜防盜告警系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的組成以及防盜原理，并介紹了其相對(duì)于傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。最后做出了總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：WSN 電纜防盜告警系統(tǒng) 燈光照明設(shè)施
　　中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　
　　1 引言
　　隨著各地經(jīng)濟(jì)和交通的發(fā)展，近年來道路照明設(shè)施的規(guī)模及數(shù)量越來越大，但是燈光照明設(shè)施的防盜問題也日益嚴(yán)峻。但是傳統(tǒng)的電力線載波電纜防盜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在不足：(1)白天無法防盜，而白天恰恰是實(shí)際應(yīng)用中電纜被盜關(guān)鍵時(shí)間段；(2)電纜防盜告警實(shí)時(shí)性較差，有時(shí)甚至產(chǎn)生誤報(bào)警。(3)電纜防盜告警可靠性不高，實(shí)際使用中誤報(bào)、漏報(bào)率大于5%。
　　為了解決傳統(tǒng)燈光照明防盜設(shè)施的不足，本文中提出了一種新型的基于WSN網(wǎng)絡(luò)的燈光照明設(shè)施電纜防盜告警系統(tǒng)。
　　2 無線傳感網(wǎng)WSN概述
　　WSN是wireless sensor network的簡稱，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量廉價(jià)小型或微型的各類集成化傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)作地實(shí)時(shí)感知、監(jiān)測(cè)各種環(huán)境或目標(biāo)對(duì)象信息，通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行智能處理，并通過隨機(jī)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端，從而真正實(shí)現(xiàn)“無處不在”理念。
　　WSN使用免費(fèi)的2.4GHzISM頻段，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee聯(lián)盟遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)了WSN的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，大大加速了WSN產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
　　ZigBee與其他的無線通信標(biāo)準(zhǔn)相比，適用于吞吐量較小，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資小，網(wǎng)絡(luò)安全性高，不便于頻繁更換電源的場(chǎng)合。在工業(yè)控制領(lǐng)域利用傳感器基于ZigBee技術(shù)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以使得數(shù)據(jù)采集和分析變得方便和容易。ZigBee網(wǎng)絡(luò)用于傳感網(wǎng)絡(luò)的組建很重要的一點(diǎn)在于它的低功耗，其發(fā)射功率僅為0～3.6dBm；它的通信距離可達(dá)30～200m，增加放大功能可達(dá)到1km以上，具有能量檢測(cè)和鏈路質(zhì)量指示能力，可以自動(dòng)地對(duì)自身的發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，可以在保證通信鏈路質(zhì)量的前提下最小地消耗能量。網(wǎng)絡(luò)功能是ZigBee最重要的特點(diǎn)，也是與其它無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不同的地方。在網(wǎng)絡(luò)層方面，ZigBee的主要工作在于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的建立與管理，并具有自我組態(tài)與自我修復(fù)功能。完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、以及數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。
　　3 單燈電纜防盜告警系統(tǒng)
　　本文中新型電纜防盜告警系統(tǒng)采用基于WSN網(wǎng)絡(luò)的單燈電纜防盜組網(wǎng)，該系統(tǒng)主要由3部分組成：(1)監(jiān)控中心：通過無線方式與路由網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行場(chǎng)景數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)，并以可視化方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及數(shù)據(jù)顯示，包括故障主動(dòng)告警；(2)支路控制器：作為監(jiān)控中心與單燈節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)關(guān)，采用WSN網(wǎng)絡(luò)與相應(yīng)單燈節(jié)點(diǎn)智能組網(wǎng)，并通過無線方式與監(jiān)控中心通信；(3)單燈防盜節(jié)點(diǎn)：自動(dòng)檢測(cè)燈具、電纜等運(yùn)行情況，并通過WSN網(wǎng)絡(luò)與路由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，包括電纜被盜主動(dòng)告警信息。
　　基于WSN網(wǎng)絡(luò)的電纜防盜主要技術(shù)指標(biāo)為：檢測(cè)路數(shù)無限制；全天候24小時(shí)防控；誤報(bào)率<2%；報(bào)警準(zhǔn)確率> 98%；整機(jī)工作環(huán)境溫度：-40℃～+70℃；檢測(cè)電纜長度不小于10Km；使用超級(jí)電容替代傳統(tǒng)充電電池。
　　4 電纜防盜原理
　　該防盜告警系統(tǒng)的電纜防盜原理為：
　　(1)將防盜設(shè)備安裝在電纜末端，在3相4線供電電路中，分別在ABC三相供電線路的其中兩相中安裝防盜設(shè)備，如在AB兩相中分別安裝防盜設(shè)備；
　　(2)系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，供電電纜白天供電，單燈防盜設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電電壓，通過檢測(cè)電纜供電電壓判斷電纜是否被盜；
　　(3)檢測(cè)到電纜被盜之后，單燈防盜設(shè)備主動(dòng)上報(bào)到支路控制器，支路控制器將電纜被盜信息及時(shí)上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)電纜被盜及時(shí)告警；
　　(4)根據(jù)燈光照明系統(tǒng)特性，在運(yùn)行過程中不同相供電支路同時(shí)出現(xiàn)開關(guān)跳閘的事件屬于小概率事件，現(xiàn)實(shí)中可認(rèn)為不會(huì)發(fā)生。在本系統(tǒng)中，即根據(jù)不同相供電電壓同時(shí)出現(xiàn)故障來判斷電纜是否被盜，從而極大提高了電纜防盜告警的可靠性；
　　(5)檢測(cè)到電纜被盜后，單燈防盜設(shè)備通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)上報(bào)到支路控制器。根據(jù)計(jì)算可以得出，采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸告警信息的整體時(shí)延不超過500毫秒。根據(jù)燈光照明系統(tǒng)特性，從電纜被盜到檢測(cè)到相應(yīng)信息，181毫秒可以滿足在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)電纜被盜，確保損失降到最小。所以該防盜告警系統(tǒng)擁有足夠好的防盜告警實(shí)時(shí)性。
　　4 優(yōu)點(diǎn)
　　該新型防盜告警系統(tǒng)很好的解決了傳統(tǒng)電纜防盜系統(tǒng)存在的不足，擁有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
　　(1)白天防盜：傳統(tǒng)電纜防盜設(shè)備不支持供電電纜白天帶電，本發(fā)明中單燈防盜設(shè)備采用全天供電方式，完全可以解決傳統(tǒng)電纜防盜白天無法防盜弊端；
　　(2)電纜被盜上報(bào)時(shí)延大：傳統(tǒng)電纜防盜系統(tǒng)輪詢防盜設(shè)備，且通過主從方式實(shí)現(xiàn)，造成時(shí)間延遲大，本發(fā)明中采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通過主動(dòng)上報(bào)方式，實(shí)現(xiàn)電纜被盜信息及時(shí)上報(bào)，提高電纜被盜信息上報(bào)實(shí)時(shí)性；
　　(3)電纜被盜告警可靠性差：傳統(tǒng)電纜被盜在檢測(cè)、上報(bào)等多個(gè)環(huán)節(jié)造成誤報(bào)，本發(fā)明從檢測(cè)原理、上報(bào)方式等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化處理，極大提高電纜被盜告警可靠性和準(zhǔn)確度。
　　5 結(jié)束語
　　通過以上分析可以看出，基于WSN網(wǎng)絡(luò)的燈光照明設(shè)施的新型電纜防盜告警系統(tǒng)，成功的解決了傳統(tǒng)電纜防盜系統(tǒng)中存在的不足，相信隨著該防盜系統(tǒng)在燈光照明設(shè)施中的應(yīng)用，一定會(huì)大大減少燈光照明設(shè)施的盜竊問題，為國家減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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