一種具有防誤接線功能的計量箱安全鎖研制

馮 淵 李永騰 王 驍 王 燦 曹卓斌 孫立偉（ 國網浙江寧海縣供電公司，浙江 寧波315100）

1 概述

近年來，隨著科技的發展，電器設備技術也得到了極大的提升，家庭擁有的電器也越來越多，這導致家庭的電費支出顯著上升，為了節省這方面的支出，有些用戶鋌而走險，采用竊電手段，非法盜取公共電能資源，竊電行為嚴重破壞了電力市場秩序。 然而，現在竊電現象是有發生，甚至由原來的個人現象發展到現在的企業竊電，由于行業的差異性，針對不同行業，電力公司設立了不同的價格， 然而有些用戶出于節省成本的目的，比如私自從居民用電地方拉線到商業用電區域，構成高價低接現象，導致其用電類別與其行業類別不符，給電網帶來了損失。 這些竊電行為不僅給供電公司帶來了巨大的損失，同時竊電行為也會影響電網的安全穩定運行。

由于竊電往往需要通過打開計量箱，改變線路結構，才能完成竊電，為了防止竊電，或者提前發現竊電行為，很多學者對計量箱進行了改造，通過物聯網技術實時監測計量箱開鎖狀態，如被惡意撬動， 則實時警報給管理人員。 現有中國發明專利CN209841935U 公開了一種基于NB-IOT 的智能電表箱，箱體的外表面固定有報警指示燈， 箱體的內部固定有電表與NB-IOT模塊，電表由控制模塊、計量模塊、通信模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊、時鐘模塊和存儲模塊構成。 所述箱體的外側設有報警指示燈，報警指示燈由控制器控制，箱體的內壁上固定有主控芯片，霍爾磁傳感器與主控芯片相連。

本文在此基礎上， 本文提供一種能夠防誤接線的智能電表箱，克服現有技術中未對巡檢人員的電表箱解鎖進行權限管理的缺陷，借助開鎖授權信息進行有效地設置安全保障，同時提供智能電表箱的安全解鎖方法， 克服現有技術中開鎖授權實現步驟較多的問題。

2 裝置的設計

本文設計的一種能夠防誤接線的智能計量箱， 其結構主要包括箱框、箱框門、位于箱框內相互連接的微型電腦主板和NB-IoT 模組以及位于箱體外部的與微型電腦主板相連的輸入鍵盤，還包括加密狗，加密狗中存儲有巡檢人員的個人信息及權限信息；還包括安裝在箱框上的電子鎖，電子鎖的鎖舌能使箱框門鎖死；微型電腦主板包括信息讀取模塊、信息發送模塊以及密碼模塊， 信息讀取模塊用于讀取加密狗信息，信息發送模塊用于發送加密狗信息，密碼模塊用于動態生成開門密碼；通過NB-IoT 模組實現與云服務器的信息中心通訊，信息中心存儲了包含巡檢人員的個人信息及權限信息的數據庫，信息中心配置有信息比對模塊，用于加密狗信息與數據庫信息的比對,裝置結構如圖1 所示。

圖1 計量箱結構示意圖

其中加密狗插接在微型電腦主板上使用， 微型電腦主板將通過信息讀取模塊讀取的加密狗信息以及生成的開門密碼通過信息發送模塊傳給云服務器，云服務器通過信息比對模塊對加密狗信息驗證成功后，將開門密碼發給移動智能終端，在輸入鍵盤正確輸入開門密碼后，能使電子鎖解鎖，裝備內部結構如圖2 所示。

圖2 裝置內部結構圖

本文所研制的智能計量箱具有如下優點：a.采用NB-IoT 物聯網技術， 通過微型電腦主板采用NB-IoT 物聯網技術與遠端的云服務器進行通訊，NB-IoT 相比4G 有50-100 倍上行容量提升，而且低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優勢，更具有優勢的是NB-IoT 覆蓋范圍廣， 使類似地下室之類的位置具備通訊能力；b.加密狗內置單片機電路，使得加密狗具有判斷、分析的處理能力，增強了主動的反解密能力，單片機里包含有專用于加密的算法軟件，該軟件被寫入單片機后，就不能再被讀出，因此保證加密狗硬件不能被復制。 加密狗中主要存儲了巡檢人員的個人信息，包括權限信息，個人信息作為巡檢人員的身份真偽認證，而權限信息記載了巡檢人員針對智能電表箱所在區域的管理權限及開鎖巡檢權限，極大增強了密碼的安全性；c.設計了能與電子鎖相適配的鑰匙，鑰匙上設有存儲密碼的電子芯片， 所述密碼用于開門校驗。 帶密碼的鑰匙能夠對電子鎖單獨解鎖， 而所述電子鎖本身使用了可編程存儲器和數據讀取裝置，所述鑰匙是難以復制的，這可在保證智能電表箱安全性的基礎上，增加一種方便開鎖的方式，這便利了巡檢人員的巡檢作業操作。

3 安全解鎖方法

本文為所研制的智能電表箱設計了安全解鎖方法, 主要可分為以下幾步：

3.1 當巡檢人員把加密狗插入微型電腦主板的USB 接口中，微型電腦主板的信息讀取模塊讀取加密狗中的信息后，將加密狗信息通過信息發送模塊發給云服務器的信息中心。

3.2 信息中心將加密狗信息與數據庫中的信息通過信息比對模塊作比對，若找到巡檢人員的相關信息，并且如果巡檢人員擁有操作這臺設備的權限，信息中心就會啟用短信支持模塊，通過第三方短信平臺將微型電腦主板動態生成的開門密碼以短信形式發送到巡檢人員的移動智能終端中，相反地，如果找不到巡檢人員的相關信息或者沒有操作這臺設備的權限，報警燈閃爍，警鳴器響起。

3.3 巡檢人員在箱門上的密碼輸入鍵盤中輸入正確的密碼，微型電腦主板就會使電子鎖打開。

該安全解鎖方法通過將權限認證和密碼認證進行組合，這不僅能夠有效阻止他人誤接線行為的發生，而且通過簡單的步驟實現了對巡檢人員關于智能電表箱所擁有的權限進行了管理，加強了計量箱的安全性，防止少部分巡檢人員的亂管控行為。

結束語

針對目前使用的計量箱， 對用電客戶私自打開行為無法監控及警報，亂拉亂接行為時有發生，甚至有竊電的行為發生，給電網帶來了巨大損失和重大安全隱患，為了減少這類事件發生，本文設計了一款智能計量箱及其安全解鎖方法，不僅能夠有效阻止他人誤接線行為的發生，而且實現了對巡檢人員關于智能電表箱所擁有的權限進行了管理，加強了計量箱的安全性。