38000字硕士毕业论文高速公路电缆及电力设施智能监控防盗系统研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：38000字
论点：载波,电缆,高速公路
论文概述：
针对高速公路电力系统的供电是由专用的电力变压器供给的，电力线上的杂波或干扰较少，同时高速公路线路长、巡检人员少、出警反应时间长、对道路交通安全责任大等特点，本文尝试研究一
论文正文：
介绍
1.1项目背景及研究意义
作为整个高速公路机电系统的“血管”，高速公路主线上的电缆系统不断向相关设备输送“血液”(电)，以保证外场机电设备的正常运行。然而，近年来，高速公路上的电力电缆被盗现象非常严重。一方面造成了巨大的经济损失，另一方面也严重影响了设备的正常运行，对高速公路的安全构成了威胁。在渝黔高速公路完全通车之前，被盗电缆长达1500米。这些电缆主要用于确保外部设备的正常运行，例如路况信息板、限速标志、重要的立交桥、隧道入口处的监控设备以及用于监控交通速度的汽车监控器。盗窃之后，几乎所有的电子设备都变得“盲目”。2005年2月，在浙江省金利文高速公路武义段的一口电缆井中发现了一起电缆盗窃和切割案件。被盗电缆的长度达到600米。仅在过去两年，在金利文高速公路武义段，电缆被盗造成的直接经济损失就达7万至8万元，对行车安全带造成了极大的危害。
自2006年以来，江苏省宁苏至徐高速公路宿迁发生了10多起电力电缆盗窃事件，严重扰乱了监控通信系统的正常运行，影响了各种预警信息的及时发布，给过往车辆的安全行驶带来隐患。自2008年5月以来，湖南省高速公路上有10多条电缆被盗和切断，直接经济损失超过300万元。虽然交通巡逻警察、地方公安和公路管理部门加强了巡逻，24小时轮班看守经常被盗的地区，加强了对这类案件的打击，但由于熟悉公路周围地形，犯罪分子往往利用公路两侧的绿色环境作为藏身之处，时间短，手法熟练，很难及时发现， 严重影响公路的正常运营和管理，给国家造成重大财产损失，给公路车辆运营带来巨大安全隐患。 因此，对高速公路电力电缆防盗方法和产品的需求越来越迫切。
随着嵌入式微机技术、电力安全控制技术、载波传输技术和无线通信技术的广泛应用，现代智能监控和防盗系统的产生和应用将变得越来越现实。从内部管理和安全防范的角度来看，智能监控和防盗系统将对公路管理者或用户发挥巨大作用。因此，研究高速公路电力电缆和电力设备智能监控防盗系统具有巨大的经济效益、强大的社会效益和深远的现实意义。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内高速公路配电系统现状
高速公路配电系统为高速公路沿线的收费、监控、通信、照明等机电系统分配电能。配电质量和配电系统的安全可靠性直接关系到高速公路的正常运行和管理。在中国的高速公路配电系统中，高压通常被电力变压器降低到380伏线电压或220伏相电压。路灯、机电设备等。将从电源总线获得电力。简化的配电线路如图1.1所示。输电线路的每一阶段都将配备几个路灯或设备。为了平衡相位和相位之间的电压，每个支路上的负载应该大致相同。施工现场的实际情况非常复杂，可能有各种接线形式，但其原理不会改变。
2基于电力载波技术的智能监控防盗系统总体方案设计
2.1电缆检测技术分析
目前，国内市场防盗装置使用的电缆断线检测技术包括电压检测法、漏电流检测法、电容检测法、微波感应检测法、电力线载波检测法等。
电压检测方法电压检测方法是检测电缆是否带电，以判断电缆是否被盗或切断。如果电缆回路中有电压，则确定电缆已完成。如果电缆回路电压为零，则确定电缆已被盗和剪断。该方法简单可靠，但仅适用于长期带电电缆。
漏电流检测方法漏电流检测方法的原理是将路段的三相和四线电缆同时通过变压器进行检测。正常值应为特定的初始值(即初始泄漏值)。同时，如果在道路末端的带电导线和地面之间人为产生泄漏，则检测值应超过原始初始值。因此，一旦检测值恢复正常，电缆将被视为被盗，并将向[6]发出警报。虽然这种方法根据其原理是可行的，但实际情况并非如此。检测初始值难以确定，存在一定的安全隐患，在白天停电时无法实现断线报警。
电容检测方法电容检测方法使用一对空集合电缆(即没有电源，如果没有空集合，布线时应选择多芯电缆)，短路端子并将初始端子连接到报警器的多谐波振荡。当电缆正常时，振荡器不会振动，也不会有信号输出。当电缆被盗和剪断时，空将电缆设置为电容，电容与被剪断的位置有关。因此，被盗剪刀的位置不同，振荡器输出信号的频率也不同。剪刀的位置可以通过计算单片机输出的方波脉冲来确定。这种方法的优点是可以准确判断电缆被盗和被剪断的位置，并且由于需要另一对空电缆，长距离传输的可靠性高，通信容量大。然而，这通常会增加电力部门的运营成本，并且当所有电缆未被切断时，可能会出现漏报。
3............................21-35
3.1低压电力线载波通信信道............................21-27
基于直接序列扩频技术3.1.1通信信道特性............................21-23 [/BR/] 3.1.2通信信道模型............................23-27
3.2扩频通信技术分析............................27-34 [/BR/] 3.2.1扩频通信技术............................27-28
3.2.2直接序列扩频技术............................28-30 [/BR/] 3.2.3直接序列扩频系统建模与仿真............................30-33
3.2.4直接序列扩频系统抗干扰分析............................33-34 [/BR/] 3.3本章概述............................34-35
4载波通信............................35-45
4.1运营商通信节点物理网络组............................35-37
基于Dijkstra算法4.2载波通信动态组网描述............................37
4.3承运人通行证............................37-41基于迪杰斯特拉算法
4.3.1迪杰斯特拉算法概述............................37-39
4.3.2............................39-41
基于迪克斯特拉算法4.4载波通道............................41-44
4.4.1基于迪杰斯特拉算法建立的信息表............................41-42
4.4.2............................42-44
4.5基于迪克斯特拉算法本章总结............................44-45
5高速公路电力电缆故障定位算法............................45-49
5.1电缆故障定位方法的比较............................45
5.2电力电缆故障定位要求............................45-46
5.3故障定位算法的设计............................46-48
5.3.1故障定位的基本原则............................46
5.3.2故障定位算法的设计思想............................46-47
5.3.3故障定位步骤............................47-48
5.4本章概述............................48-49
结论
公路电缆盗窃日益猖獗，而目前的电缆防盗系统不能满足人们的要求。在这种情况下，本文研究了基于低压电力线载波的公路电力电缆及电力设备智能监控防盗系统。在研究过程中，分析了电力线载波技术，在此基础上，探讨了载波通信组网算法和故障定位方法，构建了系统的软硬件，并通过仿真验证了系统的监控和防盗效果。本文的主要研究成果如下:
①总体设计方案。根据高速公路电力电缆和智能设备的分布特点，结合防盗系统的需求，提出了基于低压电力线载波的高速公路电力电缆智能监控防盗系统的总体设计方案及其实现目标。
②载波通信动态组网算法研究。为了解决载波通信通信距离有限的问题，针对载波通信节点的物理网络模型和载波通信组网的具体要求，采用基于Dijkstra算法的思想设计了一种能够自动找到最优路径的载波通信动态组网技术方案。
3。故障定位方法。通过分析故障定位的要求，结合载波通信组网算法的特点，提出了一种单点故障或多点故障情况下监测故障点位置的定位方法。定位方法是基于载波通信组网算法设计的。当故障发生时，系统再次动态联网，并全面分析从主站到每个从站所需的时间以及数据帧在再次动态联网之前经过的路径，以判断故障点的位置。
④系统验证和分析。利用MATLAB软件对具体实例进行仿真，并在实验室仿真环境下测试系统故障检测的成功率。仿真结果和测试结果均验证了基于低压电力线载波的智能监控防盗系统具有良好的电缆防盗效果。