一种电力线载波通信阻断监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种电力线载波通信阻断监控系统。


背景技术：

2.电力线是当今最普通、覆盖面最广的一种物理媒介，由其构成的电力网是一个近乎天然的物理网络。利用电力网的资源潜力，在不影响传输电能的前提下，将电力输送网和通讯网合二为一，使之成为继电信、电话、无线通讯、卫星通讯之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员技术攻关的一个热点。电力线载波通信就是在这种背景下产生的，它以电力网作为信道，实现数据传递和信息交换。电力线作为载波信号的传输媒介，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。作为通信技术的一个新兴应用领域，电力载波通信技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为世界关注。
3.近几年国内外开展的利用低压电力线传输速率在1mbps以上的电力线通信技术即为高速plc，目前已得到应用并具有广泛推广之势。在电力线载波通信日趋成熟的时代，由于绝大多数的数据存储、处理设备（如计算机、打印机、复印机、传真机，工厂的数控机床等）离不开电力线，如果电力载波通信信道是不为我们所知建立的一条隐蔽通道，那么这些设备间处理的所有数据的信息安全就无密可保，这必将带来极大的安全隐患。
4.低压电力线泄密具有三大途径，一是通过电力载波上网，其数据很容易被别人截取，截取人只要通过电力线的任意点加上截取设备，就能轻而易举地获取信息，比起互联网线截取容易得多。并且，不容易别人发现。二是在设备中预埋集成的电力载波通信芯片，通过电力线截取安全信息，或者在加工设备中截取资料，破坏生产等。三是在计算机及相应设备处理信息时通过电力线辐射泄露有用信息。
5.针对上述泄密途径，现有技术中也研发出了一些阻断技术，如公开号cn110224722a的文献在2019年9月10日就公开了一种plc通信阻断设备及方法，其采用信息相关方式阻止电力通信，采用电子对抗原理，防止电磁传导辐射泄露有用信息；采用的滤波、复合其他信号等设计抑制了信号强度，具有很好的电磁兼容性。但该技术并未能有效抑制电源中的差模噪声干扰和共模噪声干扰，因而其阻断效果仍然有待提高。另外，该技术未对阻断后的电源信息进行实时监测，因而缺少阻断后的电源信息是否正常的反馈。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述技术问题，提供了一种电力线载波通信阻断监控系统，本实用新型一方面能够阻断电力线中的载波通信，以达到防止利用电力线泄密的目的；另一方面能够对阻断后的电源信息进行实时监测，以达到提高设备使用安全性的目的。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
8.一种电力线载波通信阻断监控系统，其特征在于：包括mcu处理模块、信息采集模
块、存储模块、控制处理模块、声光告警器和plc通信阻断模块，所述plc通信阻断模块的输入端和输出端分别与输入电源和待保护设备连接，plc通信阻断模块用于阻断电力线中的载波通信；所述信息采集模块连接在plc通信阻断模块的输出端与mcu处理模块之间，用于采集电源信息并发送给mcu处理模块；所述mcu处理模块用于判定电源信息是否在设定范围内，并在电源信息超出设定范围时产生告警信号；所述控制处理模块分别与mcu处理模块和声光告警器连接，用于在接收到告警信号时控制声光告警器发出告警；所述存储模块与mcu处理模块连接，用于存储电源信息在设定范围内的正常电源信息和存储电源信息超出设定范围时的告警信息。
9.所述plc通信阻断模块的数量为多个，多个plc通信阻断模块并联构成通信阻断模组。
10.所述plc通信阻断模块包括第一级lc滤波电路、第二级rc滤波电路、第三级lc滤波电路和参考电平gnd；其中，所述第一级lc滤波电路与输入电源连接，用于对电源进行低频滤波处理，同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断plc窄带通信信号；所述第二级rc滤波电路与第一级lc滤波电路连接，用于对电源进行滤波处理，同时提高滤波阻带频率并增大带宽；所述第三级lc滤波电路与第二级rc滤波电路连接，用于对电源进行滤波处理，同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断plc宽带通信信号；所述参考电平gnd与第二级rc滤波电路连接。
11.所述第一级lc滤波电路包括信号输入端l、信号输入端n、压敏电阻rz1、环形共模电感l1、环形共模电感l2、安规电容cx1、安规电容cx2、安规电容cx3和环形共模电感l5；
12.所述第二级rc滤波电路包括电阻r1、高压电容cy1和高压电容cy2；
13.所述第三级lc滤波电路l6、环形共模电感l3、环形共模电感l4、安规电容cx4、安规电容cx5、信号输出端l_out和信号输出端n_out；
14.其中，压敏电阻rz1的引脚一和引脚二分别与信号输入端l和信号输入端n相连；安规电容cx1的引脚一、压敏电阻rz1的引脚一和环形共模电感l2的引脚一连接到一起；安规电容cx1的引脚二、压敏电阻rz1的引脚二和环形共模电感l1的引脚二连接到一起；环形共模电感l1的引脚二、安规电容cx2的引脚二和环形共模电感l5的引脚二连接到一起；环形共模电感l2的引脚二、安规电容cx2的引脚一和环形共模电感l5的引脚一连接到一起；环形共模电感l5的引脚三、安规电容cx3的引脚一、电阻r1的引脚一、环形共模电感l6的引脚一和高压电容cy2的引脚一连接到一起；环形共模电感l5的引脚四、安规电容cx3的引脚二、电阻r1的引脚二、环形共模电感l6的引脚二和高压电容cy1的引脚一连接到一起；高压电容cy1的引脚一和高压电容cy2的引脚二均与参考电平gnd相连；环形共模电感l6的引脚三、安规电容cx4的引脚一和环形共模电感l4的引脚一连接到一起；环形共模电感l6的引脚四、安规电容cx4的引脚二和环形共模电感l3的引脚一连接到一起；环形共模电感l4的引脚二和安规电容cx5的引脚一连接到一起；环形共模电感l3的引脚二和安规电容cx5的引脚二连接到一起；安规电容cx5的引脚一和信号输出端l_out连接到一起；安规电容cx5的引脚二和信号输出端n_out连接到一起。
15.所述的电源信息包括电压信息、电流信息、功率信息和温度信息，信息采集模块分别通过电压感应器、电流感应器、功率采集器和温度传感器采集电压信息、电流信息、功率信息和温度信息。
16.所述的控制处理模块还连接有调温风扇，当温度信息超出设定范围时，控制处理模块控制调温风扇工作。
17.所述控制处理模块包括控制告警单元和控制散热单元，当电压信息、电流信息、功率信息中的任一电源信息超出设定范围时，控制处理模块通过控制告警单元控制声光告警器发出告警；当温度信息超出设定范围时，控制处理模块通过控制散热单元控制调温风扇工作。
18.采用本实用新型的优点在于：
19.1、本实用新型通过plc通信阻断模块能够有效阻断电力线中的载波通信，通过mcu处理模块、信息采集模块、存储模块、控制处理模块和声光告警器的配合能够对电源信息进行实时监测。两方面相结合，有效地杜绝了利用电力线泄密的可能性，同时大幅提高了设备的使用安全性。
20.2、本实用新型可采用多个plc通信阻断模块并联构成通信阻断模组，该结构不仅能够实现更大频段的plc通信阻断，还能够大幅度提高额定输出功率。
21.3、本实用新型主要采用三级滤波电路构成plc通信阻断模块，其中，对于第一级lc滤波电路来说，环形共模电感l1和环形共模电感l2是为了抑制电源中的差模噪声干扰，同时阻断plc窄带通信信号。环形共模电感l5为共模扼流圈，由于共模扼流圈的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过共模扼流圈时，所产生的磁场可以互相抵消，不会引起磁芯的饱和。因此，它可使用导磁率高的磁芯。环形共模电感l5对共模噪声来说，相当于一个很大电感量的电感，故它能有效地抑制共模噪声干扰。rz1为并联电容的放电电阻。共模扼流圈两端并联的安规电容cx1、安规电容cx2和安规电容cx3对差模噪声起抑制作用。
22.对于第二级rc滤波电路来说，电阻r1、高压电容cy1和高压电容cy2构成了第二级π型rc滤波器结构，电路中的高压电容cy1、高压电容cy2是两只滤波电容，电阻rl是滤波电阻，该级滤波电路能够有效提高滤波阻带频率，以便于增大可防护的带宽。
23.对于第三级lc滤波电路来说，环形共模电感l3和环形共模电感l4是为了抑制电源中的差模噪声干扰以及进一步阻断plc宽带通信信号。环形共模电感l6为共模扼流圈，由于共模扼流圈的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过共模扼流圈时，所产生的磁场可以互相抵消，不会引起磁芯的饱和。因此，它可使用导磁率高的磁芯。共模扼流圈两端并联的安规电容cx4和安规电容cx5对差模噪声起抑制作用。
24.基于上述三级滤波电路，能够对电源进行滤波处理，同时能够抑制电源中的差模噪声干扰和共模噪声干扰，有效地阻断了电源中的载波通信信号和电磁辐射传导的信号。又由于电感对低频信号的阻抗很低，信号的频率越高，则电感的阻抗则越高。因此通过多级滤波器结构的设计，能够阻断更大频段的plc通信。
25.4、本实用新型通过调温风扇能够调节系统当前的工作温度，能够避免出现因温度过高或过低而导致设备故障的问题。
附图说明
26.图1为本实用新型的原理图。
27.图2为本实用新型中plc通信阻断模块的电路图。
具体实施方式
28.本实用新型提供了一种电力线载波通信阻断监控系统，该系统用于电力线载波通信中，一方面能够有效杜绝利用电力线泄密的可能性，另一方面能够提高设备的使用安全性。如图1所示，其包括mcu处理模块、信息采集模块、存储模块、控制处理模块、声光告警器和plc通信阻断模块。其中，plc通信阻断模块用于阻电力线的载波通信，信息采集模块、存储模块、控制处理模块和声光告警器配合用于对阻断电力线载波通信后的电力线进行实时监控，判断阻断电力线载波通信后的电力线的各项信息是否正确。具体的，所述plc通信阻断模块包括输入端和输出端，输入端与输入电源连接，输出端通过电力线与待保护设备连接，使用时plc通信阻断模块连接在输入电源也待保护设备之间，用于阻断电力线中的载波通信；所述信息采集模块连接在plc通信阻断模块的输出端与mcu处理模块之间，用于采集电源信息并发送给mcu处理模块；所述mcu处理模块用于判定电源信息是否在设定范围内，并在电源信息超出设定范围时产生告警信号；所述控制处理模块分别与mcu处理模块和声光告警器连接，用于在接收到告警信号时控制声光告警器发出告警；所述存储模块与mcu处理模块连接，用于存储电源信息在设定范围内的正常电源信息和存储电源信息超出设定范围时的告警信息。
29.本实用新型中所述的电源信息包括电压信息、电流信息、功率信息和温度信息，信息采集模块分别通过电压感应器、电流感应器、功率采集器和温度传感器采集电压信息、电流信息、功率信息和温度信息。
30.为了保证系统的工作环境温度，本实用新型通过控制处理模块还连接有调温风扇，调温风扇的数量可为一个或多个，可散热或加热，根据使用环境具体选择。当温度信息超出设定范围时，控制处理模块控制调温风扇工作，当温度信息在设定范围内时，控制处理模块控制调温风扇停止工作。
31.进一步的，所述控制处理模块包括控制告警单元和控制散热单元，当电压信息、电流信息、功率信息中的任一电源信息超出设定范围时，控制处理模块通过控制告警单元控制声光告警器发出告警；当温度信息超出设定范围时，控制处理模块通过控制散热单元控制调温风扇工作。其中，控制告警单元用于控制声光告警器的开启与关闭，控制散热单元用于调温风扇的开启、关闭与风速调节。控制告警单元可通过驱动芯片实现告警，控制散热单元可利用pwm风扇调速电路实现。
32.优选的，本实用新型可根据需要阻断的功率不同设置不同数量的plc通信阻断模块，即plc通信阻断模块的数量既可为一个，也可为多个；当plc通信阻断模块的数量为多个时，多个plc通信阻断模块并联构成通信阻断模组。
33.进一步的，本实用新型中plc通信阻断模块的数量为4个，每个plc通信阻断模块的功率优选为2500w，其能够组成10kw的通信阻断模组。
34.优选的，本实用新型对plc通信阻断模块的结构进行了限定。具体的，如图2所示，所述plc通信阻断模块包括第一级lc滤波电路、第二级rc滤波电路、第三级lc滤波电路和参考电平gnd；其中，所述第一级lc滤波电路与输入电源连接，用于对电源进行低频滤波处理，同时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断plc窄带通信信号；所述第二级rc滤波电路与第一级lc滤波电路连接，用于对电源进行滤波处理，同时提高滤波阻带频率并增大带宽；所述第三级lc滤波电路与第二级rc滤波电路连接，用于对电源进行滤波处理，同
时抑制电源中的差模噪声干扰、共模噪声干扰以及阻断plc宽带通信信号；所述参考电平gnd与第二级rc滤波电路连接。
35.所述第一级lc滤波电路包括信号输入端l、信号输入端n、压敏电阻rz1、环形共模电感l1、环形共模电感l2、安规电容cx1、安规电容cx2、安规电容cx3和环形共模电感l5；
36.所述第二级rc滤波电路包括电阻r1、高压电容cy1和高压电容cy2；
37.所述第三级lc滤波电路l6、环形共模电感l3、环形共模电感l4、安规电容cx4、安规电容cx5、信号输出端l_out和信号输出端n_out；
38.其中，信号输入端l和信号输入端n与输入电源相连，压敏电阻rz1的引脚一和引脚二分别与信号输入端l和信号输入端n相连；安规电容cx1的引脚一、压敏电阻rz1的引脚一和环形共模电感l2的引脚一连接到一起；安规电容cx1的引脚二、压敏电阻rz1的引脚二和环形共模电感l1的引脚二连接到一起；环形共模电感l1的引脚二、安规电容cx2的引脚二和环形共模电感l5的引脚二连接到一起；环形共模电感l2的引脚二、安规电容cx2的引脚一和环形共模电感l5的引脚一连接到一起；环形共模电感l5的引脚三、安规电容cx3的引脚一、电阻r1的引脚一、环形共模电感l6的引脚一和高压电容cy2的引脚一连接到一起；环形共模电感l5的引脚四、安规电容cx3的引脚二、电阻r1的引脚二、环形共模电感l6的引脚二和高压电容cy1的引脚一连接到一起；高压电容cy1的引脚一和高压电容cy2的引脚二均与参考电平gnd相连；环形共模电感l6的引脚三、安规电容cx4的引脚一和环形共模电感l4的引脚一连接到一起；环形共模电感l6的引脚四、安规电容cx4的引脚二和环形共模电感l3的引脚一连接到一起；环形共模电感l4的引脚二和安规电容cx5的引脚一连接到一起；环形共模电感l3的引脚二和安规电容cx5的引脚二连接到一起；安规电容cx5的引脚一和信号输出端l_out连接到一起；安规电容cx5的引脚二和信号输出端n_out连接到一起，信号输出端l_out和信号输出端n_out与待保护的设备相连。
39.本实用新型采用上述特定的三级滤波电路，能够使plc通信阻断模块的阻断频率达到1kh
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100mhz。在实际使用时，三级电路结构能够对电源进行滤波处理，同时抑制电源中的差模噪声干扰和共模噪声干扰，有效地阻断了电源中的载波通信信号和电磁辐射传导的信号，达到了防止泄密的目的。
40.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。