电缆故障自动定位系统的设计与实现
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1.3.1线路监视电路
在电缆没有发生故障的状态下，通过对继电器的控制，将被测线路与监视电路相连，完成线路状态的实时监视。如图3所示，监视回路由+24V电源、1kΩ和510Ω电阻、被测线路和TLP521-4组成。系统允许测量电缆长度为20km，则线径为0.4mm的铜线电阻值为0～5.6kΩ，发光二极管电流为3～11mA,ADCx的电压范围为0～2.4V。考虑到实际电缆存在一事实上误差，可设其阈值为2.4+0.6V，当线路接触不良或断路时，其回路间电阻会迅速增加，ADCx端电压值大大高于阈值3V。由于引起异常的原因复杂且不可预测，通过调用通断检测函数，在一定时间内对异常电缆进行多次监测。若多次监测结果均超出阈值范围，即表明电缆存在故障。另外，电路采用330V的压敏电阻和TLP521-4可避免雷击或其它大电流对系统的危害，采用1kΩ、510Ω电阻、二极管和10μF电解电容，可减少被测电缆中的干扰信号对监视电路的影响。
1.3.2电容测量电路
电容测量电路如图4所示，当进行电缆的电容/电阻测量时，控制继电哭开关，将被测电缆两端分别连接CAP-RES1、CAP-RES2端。当被测线路断路时，CAP-RES1和CAP-RES2分别同图4中的CAP1和CAP2相连，断开后的长线对相当于一个电容器的两个极板，其长度与电容值成正比。电容测量采用NE555电路，将电容量转化为频率量。测量电路分别对0.1μF标准电容和被测电容Cx进行测量，得到相应的频率值Fo和Fx。按照公式Cx=Co×Fo/Fx，计算出被测电缆的电容值。电路中采用高速光耦6N137芯片，使电路与MCU隔离。
1.3.3电阻测量电路
电阻测量电路如图5所示，当进行电缆的电容/电阻测量时，控制继电器开关，将被测电缆两端分别连接CAP-RES1、CAP-RES2端。当被测线路在故障点短路时，CAP-和CAP-RES2分别同图5中的RES1和GND相连，短路后的长线对相当于一个电阻器，其长度与电阻值成正比。通过+9V电源、1kΩ电阻和被测线路电阻组成的分压电路，将被测线路电阻上的电压经过LM331V/F电路转换为相应的频率信号。频率信号经过6N137高速光耦隔离后连接Atmega捕获时钟中断引脚，测量出频率值，再换算成电阻值。
1.4电话语音报警电路设计原理
电话语音报警电路如图6所示，该模块主要由收/拨号电路、信号音识别电路、振铃电路和语音录放电路等组成。在拨号电路中，MCU通过串行接口，将所要发送数据由HT9200A芯片转化为DTMF信号，送入电话网络；而收号电路则将DTMF信号转化为四位的编码送给MCU。信号音识别电路是由LM567组成的锁相环电路，在话路上检出450Hz信号音的调制泳冲后，送给MCU测试，以便识别出拨号音、回铃音和忙音等信号音。振铃电路将电话线路上的25Hz/70V的交流振铃信号转化为TTL电平信号，送给MCU的中断引脚。语音录放电路由ISD2560、74HC164、LM386和继电器切换电路组成。继电器电路控制本地和远程电话机语音录放功能的切换。ISD2560中存放报警所需的固定信息和由用户输入的所监测电缆的长度、地理位置等语音信息。当发生故障时，由拨号电路拨通报警电话，信号音识别电路检测出对方摘机后，语音录放电路播放报警信息。当用户电视机拨通本装置时，振铃电路和收号电路接收用户的数字和语音信息，完成本装置的参数修改及语音录放功能。为了用户使用方便，本装置也可以作为电话机使用。
2 软件设计
系统软件包括监控中心软件和电缆监控装置软件两部分。监控中心采用Delphi语言，通过MODEM和电话网络接收报警数据，完成故障点地图打印、报警和电缆管理功能；电缆监控装置软件采用程序查询和中断相结合的方式，对电缆完成实时监控、故障自动定位、电话语音报警、参数远程修改、数据上传、故障校验和机房环境监测等功能。当线路状态发生变化时，则进行线路长度测量。在系统发送报警信息之前，采用下列三种方法，去除线路误报情况：
（1）核实电话法：八条监控电缆，每条电缆设置两个核实电话号码。当故障发生时，系统自动拨打核实电话，并且自动识别拨号音、忙音、摘机、无人接听等情况，以判别故障的真实性。
（2）线路全长判别法：在精确测量的前提下，每条电缆的全长同故障测量距离比较，若相近，且线路最后状态为闭合，则认为误报；否则，认为故障或线路终端开路。
（3）线路巡检电路对八路电缆进行A/D采样，全程记录线路状态的渐变情况，以便去掉干扰造成的误报。通过计算和实验得出每条线路的断路阈值和短合阈值。A/D采样采用中断方式，依次测量1～8路通道，每通道采样10次，并将10次采样结果同断路阈值和短路阈值相比较，得到线路的通断状态。如果电缆线路在检测执行过程中发生了明显的变化，则该次测量数据无效，需要重新进行通断检测。
2.1监控装置监测程序设计
在监测程序设计中，主要包含的函数有通断检测函数、电阻检测函数、电容检测函数、综合处理函数等。 linux操作系统文章专题:linux操作系统详解（linux不再难懂）
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