電纜故障自動定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
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1.3.1線路監(jiān)視電路
在電纜沒有發(fā)生故障的狀態(tài)下，通過對繼電器的控制，將被測線路與監(jiān)視電路相連，完成線路狀態(tài)的實時監(jiān)視。如圖3所示，監(jiān)視回路由+24V電源、1kΩ和510Ω電阻、被測線路和TLP521-4組成。系統(tǒng)允許測量電纜長度為20km，則線徑為0.4mm的銅線電阻值為0～5.6kΩ，發(fā)光二極管電流為3～11mA,ADCx的電壓范圍為0～2.4V?？紤]到實際電纜存在一事實上誤差，可設(shè)其閾值為2.4+0.6V，當(dāng)線路接觸不良或斷路時，其回路間電阻會迅速增加，ADCx端電壓值大大高于閾值3V。由于引起異常的原因復(fù)雜且不可預(yù)測，通過調(diào)用通斷檢測函數(shù)，在一定時間內(nèi)對異常電纜進(jìn)行多次監(jiān)測。若多次監(jiān)測結(jié)果均超出閾值范圍，即表明電纜存在故障。另外，電路采用330V的壓敏電阻和TLP521-4可避免雷擊或其它大電流對系統(tǒng)的危害，采用1kΩ、510Ω電阻、二極管和10μF電解電容，可減少被測電纜中的干擾信號對監(jiān)視電路的影響。
1.3.2電容測量電路
電容測量電路如圖4所示，當(dāng)進(jìn)行電纜的電容/電阻測量時，控制繼電哭開關(guān)，將被測電纜兩端分別連接CAP-RES1、CAP-RES2端。當(dāng)被測線路斷路時，CAP-RES1和CAP-RES2分別同圖4中的CAP1和CAP2相連，斷開后的長線對相當(dāng)于一個電容器的兩個極板，其長度與電容值成正比。電容測量采用NE555電路，將電容量轉(zhuǎn)化為頻率量。測量電路分別對0.1μF標(biāo)準(zhǔn)電容和被測電容Cx進(jìn)行測量，得到相應(yīng)的頻率值Fo和Fx。按照公式Cx=Co×Fo/Fx，計算出被測電纜的電容值。電路中采用高速光耦6N137芯片，使電路與MCU隔離。
1.3.3電阻測量電路
電阻測量電路如圖5所示，當(dāng)進(jìn)行電纜的電容/電阻測量時，控制繼電器開關(guān)，將被測電纜兩端分別連接CAP-RES1、CAP-RES2端。當(dāng)被測線路在故障點短路時，CAP-和CAP-RES2分別同圖5中的RES1和GND相連，短路后的長線對相當(dāng)于一個電阻器，其長度與電阻值成正比。通過+9V電源、1kΩ電阻和被測線路電阻組成的分壓電路，將被測線路電阻上的電壓經(jīng)過LM331V/F電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率信號。頻率信號經(jīng)過6N137高速光耦隔離后連接Atmega捕獲時鐘中斷引腳，測量出頻率值，再換算成電阻值。
1.4電話語音報警電路設(shè)計原理
電話語音報警電路如圖6所示，該模塊主要由收/撥號電路、信號音識別電路、振鈴電路和語音錄放電路等組成。在撥號電路中，MCU通過串行接口，將所要發(fā)送數(shù)據(jù)由HT9200A芯片轉(zhuǎn)化為DTMF信號，送入電話網(wǎng)絡(luò)；而收號電路則將DTMF信號轉(zhuǎn)化為四位的編碼送給MCU。信號音識別電路是由LM567組成的鎖相環(huán)電路，在話路上檢出450Hz信號音的調(diào)制泳沖后，送給MCU測試，以便識別出撥號音、回鈴音和忙音等信號音。振鈴電路將電話線路上的25Hz/70V的交流振鈴信號轉(zhuǎn)化為TTL電平信號，送給MCU的中斷引腳。語音錄放電路由ISD2560、74HC164、LM386和繼電器切換電路組成。繼電器電路控制本地和遠(yuǎn)程電話機語音錄放功能的切換。ISD2560中存放報警所需的固定信息和由用戶輸入的所監(jiān)測電纜的長度、地理位置等語音信息。當(dāng)發(fā)生故障時，由撥號電路撥通報警電話，信號音識別電路檢測出對方摘機后，語音錄放電路播放報警信息。當(dāng)用戶電視機撥通本裝置時，振鈴電路和收號電路接收用戶的數(shù)字和語音信息，完成本裝置的參數(shù)修改及語音錄放功能。為了用戶使用方便，本裝置也可以作為電話機使用。
2 軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件包括監(jiān)控中心軟件和電纜監(jiān)控裝置軟件兩部分。監(jiān)控中心采用Delphi語言，通過MODEM和電話網(wǎng)絡(luò)接收報警數(shù)據(jù)，完成故障點地圖打印、報警和電纜管理功能；電纜監(jiān)控裝置軟件采用程序查詢和中斷相結(jié)合的方式，對電纜完成實時監(jiān)控、故障自動定位、電話語音報警、參數(shù)遠(yuǎn)程修改、數(shù)據(jù)上傳、故障校驗和機房環(huán)境監(jiān)測等功能。當(dāng)線路狀態(tài)發(fā)生變化時，則進(jìn)行線路長度測量。在系統(tǒng)發(fā)送報警信息之前，采用下列三種方法，去除線路誤報情況：
?。?）核實電話法：八條監(jiān)控電纜，每條電纜設(shè)置兩個核實電話號碼。當(dāng)故障發(fā)生時，系統(tǒng)自動撥打核實電話，并且自動識別撥號音、忙音、摘機、無人接聽等情況，以判別故障的真實性。
?。?）線路全長判別法：在精確測量的前提下，每條電纜的全長同故障測量距離比較，若相近，且線路最后狀態(tài)為閉合，則認(rèn)為誤報；否則，認(rèn)為故障或線路終端開路。
?。?）線路巡檢電路對八路電纜進(jìn)行A/D采樣，全程記錄線路狀態(tài)的漸變情況，以便去掉干擾造成的誤報。通過計算和實驗得出每條線路的斷路閾值和短合閾值。A/D采樣采用中斷方式，依次測量1～8路通道，每通道采樣10次，并將10次采樣結(jié)果同斷路閾值和短路閾值相比較，得到線路的通斷狀態(tài)。如果電纜線路在檢測執(zhí)行過程中發(fā)生了明顯的變化，則該次測量數(shù)據(jù)無效，需要重新進(jìn)行通斷檢測。
2.1監(jiān)控裝置監(jiān)測程序設(shè)計
在監(jiān)測程序設(shè)計中，主要包含的函數(shù)有通斷檢測函數(shù)、電阻檢測函數(shù)、電容檢測函數(shù)、綜合處理函數(shù)等。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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