CN102323463A - 电表箱智能防窃电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电表箱智能防窃电控制装置；电表箱智能防窃电控制装置含有中央控制模块、检测模块、电子钥匙接收模块、输出模块、无线通讯模块和电源模块，检测模块含有门禁传感器、温度传感器和烟雾传感器，中央控制模块含有微处理器，门禁传感器、温度传感器和烟雾传感器的输出信号经过光电耦合器隔离后进入微处理器的信号输入端，电子钥匙接收模块含有红外接收器，红外接收器的输出信号进入微处理器的电子钥匙信号输入端；输出模块控制电表箱内的断路器或空气开关、报警器和记录仪工作，无线通讯模块可实现与外界的通讯；本发明提供了一种结构简单、功能强、使用方便的电表箱智能防窃电控制装置。

Description

电表箱智能防窃电控制装置

(一)、技术领域：本发明涉及一种防窃电控制装置，特别涉及一种电表箱智能防窃电控制装置。

(二)、背景技术：电力用户窃取电力能源的问题是在供电中较常出现的问题，现有防窃电的方法多使用电流泄露检测、纸质封签、塑料封签、某种机械锁匙进行防盗防窃监视，这些防窃电的方法存在事后管理、损失难以确定、取证困难等缺陷，最大的问题是简单钥匙和各类封签带来了授权管理上的复杂性，无法对操作人员进行有效的操作授权管理。这样极大影响了供电可靠性指标，损失了大量电量，造成了资源的浪费，影响了企业的经济效益。

专利号200420031143.0的专利文献公开了一种低压动力型智能控制计量电表箱控制器，专利号200620025435.2的专利文献公开了一种带智能卡门禁的电表箱防窃电自动控制装置，专利号200720191207.7的专利文献公开了一种智能表箱控制器，它们均通过检测电表箱门的开关状态和电子钥匙来判断是否为正常开门，如是非正常开门，则控制电表箱内的断路器断开。这些电表箱控制器虽然具有一定的防窃电功能，但其电路复杂、成本高、功能单一，而且电子钥匙管理起来较麻烦。

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种结构简单、功能强、使用方便的电表箱智能防窃电控制装置。

本发明的技术方案：

一种电表箱智能防窃电控制装置，含有中央控制模块、检测模块、电子钥匙接收模块、输出模块和电源模块，检测模块含有门禁传感器，中央控制模块含有微处理器，电源模块为中央控制模块、检测模块、电子钥匙接收模块和输出模块供电，检测模块还含有温度传感器、第一光电耦合器和第二光电耦合器，门禁传感器安装在电表箱的门上，用来检测门的开合状态，温度传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的温度，门禁传感器的输出信号经过第一光电耦合器隔离后进入微处理器的门禁信号输入端，温度传感器的输出信号经过第二光电耦合器隔离后进入微处理器的温度信号输入端；电子钥匙接收模块含有红外接收器，红外接收器的输出信号进入微处理器的电子钥匙信号输入端；输出模块含有第六光电耦合器和第二继电器，微处理器的第二输出端口的信号经过第六光电耦合器隔离后驱动第二继电器动作，第二继电器的触点与电表箱内的断路器或空气开关连接，当第二继电器动作时，可引起断路器或空气开关跳闸。

电表箱智能防窃电控制装置还含有无线通讯模块，无线通讯模块通过RS232收发器与微处理器的串行通讯口连接，所述电源模块为无线通讯模块和RS232收发器供电；无线通讯模块为GSM通讯模块或GPRS通讯模块，RS232收发器的型号为MAX232EPE；无线通讯模块可将无线接收到的电子钥匙密码信号传送给微处理器。

电表箱智能防窃电控制装置还含有USB接口，USB接口通过USB-RS232转换器与微处理器的串行通讯口连接，电源模块为USB-RS232转换器供电；USB-RS232转换器的型号为PL2303。

检测模块还含有烟雾传感器和第三光电耦合器，烟雾传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的烟雾，烟雾传感器的输出信号经过第三光电耦合器隔离后进入微处理器的烟雾信号输入端。

烟雾传感器的型号为MQ-2烟雾传感器。

输出模块还含有第五光电耦合器、第七光电耦合器、第一继电器和第三继电器；微处理器的第一输出端口的信号经过第五光电耦合器隔离后驱动第一继电器动作，第一继电器的触点与报警器连接，当第一继电器动作时，可引起报警器报警；微处理器的第三输出端口的信号经过第七光电耦合器隔离后驱动第三继电器动作，第三继电器的触点与记录仪连接，当第三继电器动作时，可使记录仪工作。

中央控制模块还含有显示器、显示驱动器，微处理器的一部分显示信号输出端与显示器连接，微处理器的另一部分显示信号输出端通过显示驱动器与显示器连接；显示器为数码管显示器，显示驱动器的型号为ULN2003。

中央控制模块还含有串行数据存储器、时钟发生器和电源管理器，串行数据存储器和时钟发生器的串行口与微处理器的串行数据口连接，电源管理器的输出口与微处理器的复位端连接；串行数据存储器的型号为AT24C256，时钟发生器的型号为DS1307，电源管理器的型号为IMP813LESA。

与红外接收器配套使用的电子钥匙为红外发射器，红外发射器上含有数字按键和信号发射电路，数字按键用来输入电子钥匙密码，数字按键产生的信号直接通过信号发射电路发送出去；红外接收器接收到红外发射器发送的信号后，将该信号传送给微处理器。

电源模块含有开关电源和稳压器，市电先经过开关电源变换成直流电，然后再经稳压器稳压后输出，开关电源的型号为LO10-24B12K，稳压器的型号为WRE_P-6W。

微处理器的型号为89C52，红外接收器的型号为VS1388，门禁传感器的型号为MC-58有线铁门磁(红天下牌)，温度传感器的型号为JUC-1M超小型密封温控器(长沙莱恩电子有限公司生产)。

该电表箱智能防窃电控制装置可以用于所有的10KV/0.4KV变压器出口计量表箱的防护。该电表箱智能防窃电控制装置工作时，微处理器不间断读取门禁传感器、温度传感器、烟雾传感器的状态，并与设定在微处理器内部的标准状态进行比对，如发现不一致或有变化时，立即按照一定的规则对故障进行报警、记录，并使有脱扣附件的断路器或低压空气开关脱扣跳闸、通过通讯模块上报信息。

该电表箱智能防窃电控制装置的主要功能如下：

1.告警与跳闸功能

当表箱门以非正常方式打开三分钟后，该电表箱智能防窃电控制装置发出警报，并驱动断路器跳闸。此时再关电表箱门也无法解除报警和跳开断路器，直至使用电子钥匙解除控制器报警，否则断路器无法合闸。

当电表箱内温度超过设定温度时，报警器告警。当温度恢复正常时，报警器告警消失；

当电表箱内出现烟雾时，报警器告警。当烟雾消失后，报警器告警消失。

2.自行闭锁功能

当电表箱门以非授权方式或非正常方式(盗窃)打开时，电表箱智能防窃电控制装置的门禁监视启动，在连续监视到门打开时间超出三分钟后，断路器跳闸，电表箱无法正常送电且无法进行合闸，必须由电力维护人员现场检查正常后，再通过电子钥匙输入正确密码，方可合闸送电。

3.密码授权功能

现场操作人员先通过电子钥匙，短时间解除控制器警报，打开电表箱后，需要在三分钟内输入两级维护授权密码。操作人员输入全部密码获得表箱维护权限，开始对表箱进行维护，表箱维护权限在表箱门合上时终止。当授权密码无法在规定时间内完成输入，即认为是非法侵入，跳开总断路器且随后定时跳开断路器，导致无法进行正常的供电作业，直至再次输入正确的授权密码。

授权密码由随机生成的大量随机数组成，两级各4位十进制数，一级操作人员控制，另一级由用电主管掌握。在门禁打开后需要密码授权时，由操作人员和用电主管分别申请下发密码，合并输入至控制器中，当且仅当密码在规定时间内输入正确时，微处理器确认授权完成。

本发明的有益效果：

1、本发明通过门禁传感器来检测电表箱门的开合状态，通过红外接收器接收电子钥匙的密码，从而判断电表箱的门是否为非正常打开，如是，则使电表箱内的断路器或空气开关跳闸，并发出报警、记录报警时间和报警类别，有效防止了窃电行为。同时，本发明还具有温度检测和烟雾检测功能，如电表箱内发生故障，产生高温和烟雾时，可使电表箱内的断路器或空气开关跳闸，并发出报警、记录报警时间和报警类别，极大方便了电力工作人员对电表箱的管理，而且该电表箱智能防窃电控制装置结构简单、体积小、重量轻，便于安装和更换，符合实际工作的需要。本发明提高了供电部门用电管理的安全性，确保供电部门的电费有效计量，维护了供电部门的社会效益和经济效益。

2、本发明的电子钥匙为红外发射器，红外发射器上设有数字按键和信号发射电路，数字按键用来输入密码，数字按键产生的信号直接由信号发射电路发送出去，电子钥匙中不存储密码，红外接收器接收到红外发射器发送的信号后，将该信号传送给微处理器，红外接收器中也不存储密码，因此该电子钥匙和红外接收器的价格比较低廉，电子钥匙适合大量分发到个人手中，且不会泄露密码，有利于电子钥匙的管理。

3、本发明的无线通讯模块可实现电表箱的对外通讯，通过无线通讯模块，可对不同电表箱智能防窃电控制装置发放或变更不同的电子钥匙密码，保证了电子钥匙密码的安全性和可随时变换性，使电子钥匙的管理非常方便。

(四)、附图说明：

图1为中央控制模块和电子钥匙接收模块的原理示意图；

图2为USB接口与USB-RS232转换器连接的原理示意图；

图3为无线通讯模块与RS232收发器连接的原理示意图；

图4为输出模块的原理示意图；

图5为检测模块的原理示意图；

图6为电源模块的原理示意图。

(五)、具体实施方式：

参见图1～图6，图中，电表箱智能防窃电控制装置含有中央控制模块1、检测模块、电子钥匙接收模块2、输出模块和电源模块，检测模块含有门禁传感器，中央控制模块含有微处理器U1，电源模块为中央控制模块1、检测模块、电子钥匙接收模块2和输出模块供电，检测模块还含有温度传感器、第一光电耦合器O1和第二光电耦合器O2，门禁传感器安装在电表箱的门上，用来检测门的开合状态，温度传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的温度，门禁传感器的输出信号经过第一光电耦合器O1隔离后进入微处理器U1的门禁信号输入端P2_4，温度传感器的输出信号经过第二光电耦合器O2隔离后进入微处理器U1的温度信号输入端P2_5；电子钥匙接收模块2含有红外接收器T1，红外接收器T1的输出信号进入微处理器U1的电子钥匙信号输入端P3_2；输出模块含有第六光电耦合器O6和第二继电器S2，微处理器U1的第二输出端口P2_3、P2_2的信号经过第六光电耦合器O6隔离后驱动第二继电器S2动作，第二继电器S2的触点与电表箱内的断路器连接，当第二继电器S2动作时，可引起断路器跳闸。

电表箱智能防窃电控制装置还含有无线通讯模块，无线通讯模块通过RS232收发器U7与微处理器U1的串行通讯口P3_0、P3_1连接，电源模块为无线通讯模块和RS232收发器U7供电；无线通讯模块为GSM通讯模块，RS232收发器U7的型号为MAX232EPE；无线通讯模块可将无线接收到的电子钥匙密码信号传送给微处理器U1。

电表箱智能防窃电控制装置还含有USB接口，USB接口通过USB-RS232转换器U3与微处理器U1的串行通讯口P3_0、P3_1连接，电源模块为USB-RS232转换器U3供电；USB-RS232转换器U3的型号为PL2303。

检测模块还含有烟雾传感器和第三光电耦合器O3，烟雾传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的烟雾，烟雾传感器的输出信号经过第三光电耦合器O3隔离后进入微处理器U1的烟雾信号输入端P2_6。

烟雾传感器的型号为MQ-2烟雾传感器。

输出模块还含有第五光电耦合器O5、第七光电耦合器O7、第一继电器S1和第三继电器S3；微处理器U1的第一输出端口P2_1、P2_0的信号经过第五光电耦合器O5隔离后驱动第一继电器S1动作，第一继电器S1的触点与报警器连接，当第一继电器S1动作时，可引起报警器报警；微处理器U1的第三输出端口P3_6、P3_7的信号经过第七光电耦合器O7隔离后驱动第三继电器S3动作，第三继电器S3的触点与记录仪连接，当第三继电器S3动作时，可使记录仪工作。

中央控制模块1还含有显示器L1、显示驱动器U2，微处理器U1的一部分显示信号输出端P0_0～P0_7与显示器连接，微处理器U1的另一部分显示信号输出端P1_0～P1_3通过显示驱动器U2与显示器L1连接；显示器L1为数码管显示器，显示驱动器U2的型号为ULN2003。

中央控制模块1还含有串行数据存储器U6、时钟发生器U4和电源管理器U5，串行数据存储器U6和时钟发生器U4的串行口与微处理器U1的串行数据口P1_5、P1_6连接，电源管理器U5的输出口与微处理器U1的复位端RST连接；串行数据存储器U6的型号为AT24C256，时钟发生器U4的型号为DS1307，电源管理器U5的型号为IMP813LESA。

与红外接收器T1配套使用的电子钥匙为红外发射器，红外发射器上含有数字按键和信号发射电路，数字按键用来输入电子钥匙密码，数字按键产生的信号直接通过信号发射电路发送出去；红外接收器T1接收到红外发射器发送的信号后，将该信号传送给微处理器U1。

电源模块含有开关电源P1和稳压器P2、P3，市电先经过开关电源P1变换成直流电，然后再经稳压器P2、P3稳压后输出，开关电源P1的型号为LO10-24B12K，稳压器P2、P3的型号为WRE_P-6W。

微处理器U1的型号为89C52，红外接收器T1的型号为VS1388，门禁传感器的型号为MC-58有线铁门磁(红天下牌)，温度传感器的型号为JUC-1M超小型密封温控器(长沙莱恩电子有限公司生产)。

该电表箱智能防窃电控制装置可以用于所有的10KV/0.4KV变压器出口计量表箱的防护。该电表箱智能防窃电控制装置工作时，微处理器U1不间断读取门禁传感器、温度传感器、烟雾传感器的状态，并与设定在微处理器内部的标准状态进行比对，如发现不一致或有变化时，立即按照一定的规则对故障进行报警、记录，并使有脱扣附件的断路器脱扣跳闸、通过通讯模块上报信息。

该电表箱智能防窃电控制装置的主要功能如下：

1.告警与跳闸功能

当表箱门以非正常方式打开三分钟后，该电表箱智能防窃电控制装置发出警报，并驱动断路器跳闸。此时再关电表箱门也无法解除报警和跳开断路器，直至使用电子钥匙解除控制器报警，否则断路器无法合闸。

当电表箱内温度超过设定温度时，报警器告警。当温度恢复正常时，报警器告警消失；

当电表箱内出现烟雾时，报警器告警。当烟雾消失后，报警器告警消失。

2.自行闭锁功能

当电表箱门以非授权方式或非正常方式(盗窃)打开时，电表箱智能防窃电控制装置的门禁监视启动，在连续监视到门打开时间超出三分钟后，断路器跳闸，电表箱无法正常送电且无法进行合闸，必须由电力维护人员现场检查正常后，再通过电子钥匙输入正确密码，方可合闸送电。

3.密码授权功能

现场操作人员先通过电子钥匙，短时间解除控制器警报，打开电表箱后，需要在三分钟内输入两级维护授权密码。操作人员输入全部密码获得表箱维护权限，开始对表箱进行维护，表箱维护权限在表箱门合上时终止。当授权密码无法在规定时间内完成输入，即认为是非法侵入，跳开总断路器且随后定时跳开断路器，导致无法进行正常的供电作业，直至再次输入正确的授权密码。

授权密码由随机生成的大量随机数组成，两级各4位十进制数，一级操作人员控制，另一级由用电主管掌握。在门禁打开后需要密码授权时，由操作人员和用电主管分别申请下发密码，合并输入至控制器中，当且仅当密码在规定时间内输入正确时，微处理器确认授权完成。

Claims (10)

1.一种电表箱智能防窃电控制装置，含有中央控制模块、检测模块、电子钥匙接收模块、输出模块和电源模块，检测模块含有门禁传感器，中央控制模块含有微处理器，电源模块为中央控制模块、检测模块、电子钥匙接收模块和输出模块供电，其特征是：检测模块还含有温度传感器、第一光电耦合器和第二光电耦合器，门禁传感器安装在电表箱的门上，用来检测门的开合状态，温度传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的温度，门禁传感器的输出信号经过第一光电耦合器隔离后进入微处理器的门禁信号输入端，温度传感器的输出信号经过第二光电耦合器隔离后进入微处理器的温度信号输入端；电子钥匙接收模块含有红外接收器，红外接收器的输出信号进入微处理器的电子钥匙信号输入端；输出模块含有第六光电耦合器和第二继电器，微处理器的第二输出端口的信号经过第六光电耦合器隔离后驱动第二继电器动作，第二继电器的触点与电表箱内的断路器或空气开关连接，当第二继电器动作时，可引起断路器或空气开关跳闸。

2.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：还含有无线通讯模块，无线通讯模块通过RS232收发器与微处理器的串行通讯口连接，所述电源模块为无线通讯模块和RS232收发器供电；无线通讯模块为GSM通讯模块或GPRS通讯模块；无线通讯模块可将无线接收到的电子钥匙密码信号传送给微处理器。

3.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：还含有USB接口，USB接口通过USB-RS232转换器与微处理器的串行通讯口连接，所述电源模块为USB-RS232转换器供电。

4.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述检测模块还含有烟雾传感器和第三光电耦合器，烟雾传感器安装在电表箱的内部，用来检测电表箱内部的烟雾，烟雾传感器的输出信号经过第三光电耦合器隔离后进入微处理器的烟雾信号输入端。

5.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述输出模块还含有第五光电耦合器、第七光电耦合器、第一继电器和第三继电器；微处理器的第一输出端口的信号经过第五光电耦合器隔离后驱动第一继电器动作，第一继电器的触点与报警器连接，当第一继电器动作时，可引起报警器报警；微处理器的第三输出端口的信号经过第七光电耦合器隔离后驱动第三继电器动作，第三继电器的触点与记录仪连接，当第三继电器动作时，可使记录仪工作。

6.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述中央控制模块还含有显示器、显示驱动器，微处理器的一部分显示信号输出端与显示器连接，微处理器的另一部分显示信号输出端通过显示驱动器与显示器连接；显示器为数码管显示器。

7.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述中央控制模块还含有串行数据存储器、时钟发生器和电源管理器，串行数据存储器和时钟发生器的串行口与微处理器的串行数据口连接，电源管理器的输出口与微处理器的复位端连接。

8.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：与所述红外接收器配套使用的电子钥匙为红外发射器，红外发射器上含有数字按键和信号发射电路，数字按键用来输入电子钥匙密码，数字按键产生的信号直接通过信号发射电路发送出去；红外接收器接收到红外发射器发送的信号后，将该信号传送给微处理器。

9.根据权利要求1所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述电源模块含有开关电源和稳压器，市电先经过开关电源变换成直流电，然后再经稳压器稳压后输出。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电表箱智能防窃电控制装置，其特征是：所述微处理器的型号为89C52，所述红外接收器的型号为VS1388。

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