一种发号转接装置及使用它的电力线载波通讯系统 【技术领域】
本发明涉及一种发号转接装置及使用它的电力线载波通讯系统，属于输配电领域中的载波通信技术。
背景技术
电力线路载波通讯是目前输配电领域的主要通讯手段，电力线路载波通讯可同时进行电网运行实时数据传输和电话语音通讯。早期的电力线路载波通讯均为一对一的模拟载波通讯，即在每个需要通讯的变电站安装一个模拟载波机的同时在电力调度接入口的变电站也要安装数量相同的模拟载波机，近年来出现了数字载波机，其可实现一对三或一对多的电力线路载波通讯，即在电力调度接入口的变电站安装一台数字载波机，就可以对三个或多个变电站的数字载波机进行电网运行实时数据传输和电话语音通讯，但数字载波机造价较高，并且现有的模拟载波机还能正常使用，弃之不用会造成资源的浪费，再加上电网改造的资金有限等原因，出现了电力线路载波通讯的主干线用数字载波机，下属的变电站仍使用模拟载波机的情况，这种数字载波机和模拟载波机混合的通讯系统由电力调度台、调度交换机、电力调度接入口的数字载波机、高等级变电站安装的与电力调度接入口的数字载波机直接通讯的数字载波机和与其下属每个变电站一一对应通讯的模拟载波机、每个下属变电站安装的模拟载波机及与其相连的值班电话机组成，虽然该系统也能实现电网运行实时数据传输和主干线上使用数字载波机的变电站对电力调度台的电话语音通讯，但电力调度台却无法对下属使用模拟载波机的变电站进行电话语音通讯，其原因是:电力调度台是调度交换机的专用用户，各变电站用户是电力调度的直接用户，调度在给各个直接用户打电话时，并不需要去拨分机号码，只需按下调度台上的相应按键就将所需号码发出去了，这叫缩位发号，是调度交换机的功能之一，调度交换机在发号码时，并不是像人打电话那样听见发号音后再发号，而是将占用信号和号码脉冲同时发出去，它不管后面的设备准备好否，这一点数字载波机能够正常接收，而模拟载波机就不行，这是因为它反应速度慢，当它收到占用信号还没有将收号设备接入时，数字载波机的号码脉冲已经全部或部分送出，造成目前的模拟载波机无法收到数字载波机号码脉冲，也就无法实现数字载波机对模拟载波机发号通话。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能够使模拟载波机正常接收数字载波机号码脉冲的发号转接装置以及使用该装置的电力线路载波通讯系统，用来解决下属变电站的模拟载波机无法收到数字载波机号码脉冲以及数字载波机和模拟载波机组成的电力线路载波通讯系统不能正常发号通话的问题。
本发明的发号转接装置的技术方案是：一种发号转接装置，该装置包括单片机、呼叫监视电路、收号状态检测电路和线路切换及脉冲发号电路，所述呼叫监视电路接收到呼叫状态信号，使呼叫监视电路输出状态监视信号到单片机的一个I/O口，单片机通过另一个I/O口检测所述收号状态检测电路输出的收号状态信号，该收号状态检测电路输出的收号状态信号由该电路中的发号封锁继电器控制，该发号封锁继电器还连接模拟载波机的拨号线路使能端，单片机收到所述收号状态检测电路输出的收号状态信号并将模拟载波机的拨号线路使能端使能，单片机通过第三个I/O口输出线路切换控制信号到线路切换及脉冲发号电路的线路切换控制端完成线路切换，单片机通过第四个I/O口输出发号脉冲到所述线路切换及脉冲发号电路的发号脉冲输入端，数字载波机的号码脉冲通过与它的号码脉冲输出端连接的线路切换及脉冲发号电路输出到模拟载波机的拨号音输入端。
所述的呼叫监视电路包括呼叫状态信号控制的继电器，该继电器的常开触头和一个光电耦合器的发光二极管及一个限流电阻串联构成的支路接供电电源的正负极，所述光电耦合器耦合三极管的集电极接一个上拉电阻一端及所述单片机的一个I/O口，所述上拉电阻的另一端接单片机供电电源的正极，该耦合三极管的发射极接单片机供电电源的负极。
所述的收号状态检测电路包括发号封锁继电器，该继电器的常闭触头和一个限流电阻串联构成的支路接供电电源的正负极，其中限流电阻和常闭触头的串接点接一个光电耦合器发光二极管的正极和模拟载波机的拨号线路使能端，所述光电耦合器发光二极管的负极接供电电源的负极，所述光电耦合器耦合三极管的集电极接一个上拉电阻的一端及所述单片机的另一个I/O口，所述上拉电阻的另一端接单片机供电电源的正极，该耦合三极管的发射极接单片机供电电源的负极。
所述的线路切换及脉冲发号电路包括线路切换支路和脉冲发号支路，所述线路切换支路包括线路切换控制三极管，该三极管的基极接限流电阻及所述单片机的第三个I/O口，它的发射极接单片机供电电源的负极，它的集电极通过线路切换继电器的电磁线圈接线路切换继电器额定供电电源的正极；所述的脉冲发号支路也包括一个光电耦合器，所述光电耦合器发光二极管的正极接上拉电阻及所述单片机的第四个I/O口，该发光二极管的负极接单片机供电电源的负极，所述光电耦合器耦合三极管的发射极接数字载波机的号码脉冲输出端，它的集电极接模拟载波机拨号音输入端，所述的线路切换继电器的常闭触头并接在耦合三极管集电极和发射极的两端。
所述装置还包括号码识别电路和显示电路，所述号码识别电路包括四条相同的支路，每条支路由一个开关和二极管串联构成，所述的四条支路的一端分别接所述单片机相应的四个I/O口，它们的另一端一起接所述单片机的第五个I/O口；所述号码显示电路包括显示器和相应的驱动电路，所述驱动电路相应的管脚由单片机与其对应连接的I/O口控制。
本发明的电力线载波通讯系统的技术方案是：该系统包括电力调度台、调度交换机、电力调度口的数字载波机、高等级变电站安装的数字载波机和与其下属每个变电站一一对应通讯的模拟载波机、下属每个变电站安装的模拟载波机及与其相连的话机，其特征在于：所述的高等级变电站安装的数字载波机和每个与其下属变电站一一对应通讯的模拟载波机之间均接有一个发号转接装置，所述的发号转接装置包括单片机、呼叫监视电路、收号状态检测电路和线路切换及脉冲发号电路，所述呼叫监视电路接收到呼叫状态信号，使呼叫监视电路输出状态监视信号到单片机的一个I/O口，单片机通过另一个I/O口检测所述收号状态检测电路输出的收号状态信号，该收号状态检测电路输出的收号状态信号由该电路中的发号封锁继电器控制，该发号封锁继电器还连接模拟载波机的拨号线路使能端，单片机收到所述收号状态检测电路输出的收号状态信号并将模拟载波机的拨号线路使能端使能，单片机通过第三个I/O口输出线路切换控制信号到线路切换及脉冲发号电路的线路切换控制端完成线路切换，单片机通过第四个I/O口输出发号脉冲到所述线路切换及脉冲发号电路的发号脉冲输入端，数字载波机的号码脉冲通过与它的号码脉冲输出端连接的线路切换及脉冲发号电路输出到模拟载波机的拨号音输入端。
所述的呼叫监视电路包括呼叫状态信号控制的继电器，该继电器的常开触头和一个光电耦合器的发光二极管及一个限流电阻串联构成的支路接供电电源的正负极，所述光电耦合器耦合三极管的集电极接一个上拉电阻一端及所述单片机的一个I/O口，所述上拉电阻的另一端接单片机供电电源的正极，该耦合三极管的发射极接单片机供电电源的负极。
所述的收号状态检测电路包括发号封锁继电器，该继电器的常闭触头和一个限流电阻串联构成的支路接供电电源的正负极，其中限流电阻和常闭触头的串接点接一个光电耦合器发光二极管的正极和模拟载波机的拨号线路使能端，所述光电耦合器发光二极管的负极接供电电源的负极，所述光电耦合器耦合三极管的集电极接一个上拉电阻的一端及所述单片机的另一个I/O口，所述上拉电阻的另一端接单片机供电电源的正极，该耦合三极管的发射极接单片机供电电源的负极。
所述的线路切换及脉冲发号电路包括线路切换支路和脉冲发号支路，所述线路切换支路包括线路切换控制三极管，该三极管的基极接限流电阻及所述单片机的第三个I/O口，它的发射极接单片机供电电源的负极，它的集电极通过线路切换继电器的电磁线圈接线路切换继电器额定供电电源的正极；所述的脉冲发号支路也包括一个光电耦合器，所述光电耦合器发光二极管的正极接上拉电阻及所述单片机的第四个I/O口，该发光二极管的负极接单片机供电电源的负极，所述光电耦合器耦合三极管的发射极接数字载波机的号码脉冲输出端，它的集电极接模拟载波机拨号音输入端，所述的线路切换继电器的常闭触头并接在耦合三极管集电极和发射极的两端。
该装置还包括号码识别电路和显示电路，所述号码识别电路包括四条相同的支路，每条支路由一个动合触头和二极管串联构成，所述的四条支路的一端分别接所述单片机相应的四个I/O口，它们的另一端一起接所述单片机的第五个I/O口；所述号码显示电路包括显示器和相应的驱动电路，所述驱动电路相应的管脚由单片机与其对应连接的I/O口控制。
本发明的有益效果是：本发明所述的发号转接装置通过它的呼叫监视电路对呼叫状态信号时刻进行监视，并将监视到的呼叫信号通知单片机，单片机根据收号状态检测电路反馈的模拟载波机准备接收的情况，发出线路切换控制信号，完成线路的切换，由模拟载波机完成发号脉冲的接收，本发号装置克服了模拟载波机由于自身反映速度慢，不能同时接收数字载波机发出的占用信号和发号脉冲的问题，实现了数字载波机和模拟载波机之间直接通讯的目的，本发明所述的电力线载波通讯系统能够充分利用现在使用的模拟载波机，大大减少了通信系统改造成本。
【附图说明】
图1是本发明所述电力线载波通讯系统的原理框图；
图2是呼叫监视电路的原理图；
图3是收号状态检测电路的原理图；
图4是线路切换及脉冲发号电路的原理图；
图5是本发明所述电力线载波通讯系统的时序图；
图6是发号转接装置的电路原理图。
【具体实施方式】
结合图1～图4来说明本发明所述的发号转接装置，该装置包括单片机U1、呼叫监视电路、收号状态检测电路、线路切换及脉冲发号电路和号码识别电路及显示电路，所述呼叫监视电路接收到呼叫状态信号，使呼叫监视电路输出状态监视信号到单片机U1的P24口，单片机U1通过P23口检测所述收号状态检测电路输出的收号状态信号，该收号状态检测电路输出的收号状态信号由该电路中的发号封锁继电器JM1控制，该发号封锁继电器JM1还连接模拟载波机的拨号线路使能端，单片机收到所述收号状态检测电路输出的收号状态信号并将模拟载波机的拨号线路使能端使能，单片机U1通过P26口输出线路切换控制信号到线路切换及脉冲发号电路的线路切换控制端完成线路切换，通过P25口输出发号脉冲到所述线路切换及脉冲发号电路的发号脉冲输入端，数字载波机的号码脉冲通过与它的号码脉冲输出端连接的线路切换及脉冲发号电路输出到模拟载波机的拨号音输入端，所述的号码识别电路一端接单片机U1的P10～P13，另一端接单片机U1的P27,所述的号码显示电路的阴极受控端通过驱动器74LS07接单片机U1的P10～P17,所述的号码显示电路的阳极受控端也通过驱动器74LS07接单片机U1的12～17脚，所述单片机U1的复位引脚RESET接有复位电路，所述复位电路由电解电容C1和电阻R2串联构成，所述电解电容C1的两端并接有开关K2‑4和电阻R1串联构成的手动支路，所述电阻R2的两端并接有二极管D5和电阻R3串联构成的支路，所述单片机U1的复位引脚RESET接二极管D5和电阻R3的串接点，所述单片机U1的振荡器输入端X1和输出端X2之间接有晶振，它们到地分别接有电容C2和电容C3。
所述的呼叫监视电路包括呼叫状态信号控制的继电器JM2，该继电器JM2的常开触头和一个光电耦合器U9的发光二极管及一个限流电阻RM2串联构成的支路接24V供电电源的正负极，所述光电耦合器U9耦合三极管的集电极接一个上拉电阻R40一端及所述单片机U1的P24口，所述上拉电阻R40的另一端接供电电源VCC的正极，该耦合三极管的发射极接供电电源VCC的负极，所述的呼叫监视电路还包括一个呼叫状态显示电路，该显示电路由一个指示灯DS和一个限流电阻RM1串联构成，该呼叫状态显示电路的一端接光电耦合器U9的发光二极管的负极，它的另一端接24V供电电源的正极。
所述的收号状态检测电路包括发号封锁继电器JM1，该继电器JM1的常闭触头和一个限流电阻RM3串联构成的支路接24V供电电源的正负极，其中限流电阻RM3和常闭触头的串接点接一个光电耦合器U8发光二极管的正极和模拟载波机的拨号线路使能端，该发光二极管的负极接24V供电电源的负极，所述光电耦合器U8耦合三极管的集电极接一个上拉电阻R39的一端及所述单片机U1的P23口，所述上拉电阻R39的另一端接供电电源VCC的正极，该耦合三极管的发射极接供电电源VCC的负极。
所述的线路切换及脉冲发号电路包括线路切换支路和脉冲发号支路，所述线路切换支路包括线路切换控制三极管Q15，该三极管Q15的基极接限流电阻R26及所述单片机U1的P26口，它的发射极接供电电源VCC的负极，它的集电极通过线路切换继电器J的电磁线圈接12V供电电源的正极,所述线路切换继电器J的电磁线圈的两端并联有二极管D6；所述的脉冲发号支路也包括一个光电耦合器U7，所述光电耦合器U7发光二极管的正极接上拉电阻R4及所述单片机U1的P25口，该发光二极管的负极接供电电源VCC的负极，所述光电耦合器U7耦合三极管的发射极和集电极之间接有所述的线路切换继电器J的常闭触头，该常闭触头的两端分别接数字载波机和模拟载波机。
所述号码识别电路包括由四个开关K2‑1～K2‑4分别与四个二极管D7～D10串联构成的四条支路，所述的四条支路的一端分别接所述单片机U1的P10～P13口，这四条支路的另一端一起接所述单片机U1的P27口；所述号码显示电路包括四个共阳极数码显示管、数码显示管的阴极控制电路和阳极控制电路，所述每个共阳极数码显示管的阴极均与数码显示管的阴极控制电路连接，所述的数码显示管的阴极控制电路通过驱动器74LS07接单片机U1的P10～P13口，所述数码显示管的阴极控制电路包括八条控制支路，每条控制支路包括一个三极管，它的集电极通过限流电阻接相应的发光二极管的阴极，它的发射极接供电电源VCC的负极，它的基极接一个分压电路的输出端，该分压电路由两个电阻串联构成，所述的阳极控制电路包括四条控制支路，这四条控制支路一端分别接所述的四个共阳极数码显示管的阳极，另一端通过驱动器74LS07接单片机U1的I/O口，所述的阳极控制电路包括四条支路，每条支路包括一个三极管，它的集电极接数码显示管的阳极，它的发射极接12V供电电源的正极，它的基极接一个分压电路的输出端，该分压电路由两个电阻串联构成。
该发号转接装置还包括电源供给电路，所述的电源供给电路包括变压器T，所述变压器的输出端接整流桥的输入端，该整流桥的输出端接三端稳压集成电路LM7812的输入，它的输出端接三端稳压集成电路LM7805的输入，三端稳压集成电路LM7805的输出给单片机提供供电电源。
结合图5、图6来说明本发明所述的电力线载波通信系统，该系统包括电力调度台、调度交换机、电力调度口的数字载波机、高等级变电站安装的数字载波机和与其下属每个变电站一一对应通讯的模拟载波机、下属每个变电站安装的模拟载波机及与其相连的值班电话机，所述的高等级变电站安装的数字载波机和每个与其下属变电站一一对应通讯的模拟载波机之间均接有一个发号转接装置，其工作工程如下：发号转接装置通电后，单片机系统晶振起振工作，由复位电路产生大于30ms的复位信号使单片机U1得到充足的复位时间，正常工作后，经初始化，便进入呼叫监控状态，当调度台通过数字载波机发出呼叫时，呼叫监视电路中的呼叫状态信号控制的继电器JM2吸合，呼叫监视电路输出低电平到单片机的P24口，这时单片机U1得到呼叫信号，得到呼叫信号后，要确认本次呼叫的用户号码，为发号做好准备，为防止瞬间误起机或是干扰等动作，单片机U1检测P23口的输入电平，来判断模拟载波机是否准备好接收发号脉冲，当收号状态检测电路中的发号闭锁继电器JM1吸合，单片机P23口输入低电平，模拟载波机的拨号线路使能端使能，单片机U1进行500—1000ms的延时对此次呼叫作进一步的确认，以彻底消除无味的呼叫，延时完毕，单片机U1的P26口输出切换控制信号，控制切换控制电路中的线路切换控制继电器J吸合，断开连接数字载波机号码脉冲输出端和模拟载波机拨号音输入端之间的常闭触头，将线路的控制权交给晶体管Q16，使线路处于发号状态，而后，开始30ms的延时以确认线路切换控制继电器J的常闭触头断开，单片机U1的P25口送出发号脉冲，经光电耦合器U7的耦合控制晶体管Q16作相应的动作，模拟载波机接收发送的号码脉冲，与此同时单片机U1驱动四位的数码显示管，对此次所发号码进行同步显示，号码发送完毕，单片机U1经P26端口立即释放线路切换继电器J，经P25端口让晶体管Q16截止，并经3S延时后，关闭数码显示管，单片机U1复位，完成此次呼叫处理。