CN105759095B - 一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，属于电能表表箱领域。本发明包括借零盗电监测单元、强磁监测单元和强电干扰监测单元，无论采取任一种盗电方式均能被监测，而且发出报警，监测灵敏且全面。另外，本发明还包括门禁系统和摄像取证，采用授权方式开箱不会发出报警，但若有非法开箱盗电行为，在开箱阶段便有报警发出，便于及时阻止。摄像取证单元用于采集图像，保存盗电证据。本发明通过利用信号采集和智能控制实现了电表箱的防盗电、窃电、人身触电功能，从而遏制窃电手段的蔓延趋势，减少供电公司在反窃电方面的大量人力、物力、技术投入，解放人的劳动，为打击窃电提供必要的证据链。
Description
技术领域
本发明涉及电能表表箱领域，特别涉及一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱。
背景技术
长期以来有些单位或个人，将盗窃电能作为获利手段，采取各种手段使电能表不计或少计电量，以达到不交或少交电费的目的，造成了国家电能大量流失，严重损害了供电企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序。
盗电者采用的手法一般是将表箱门撬开，在箱体内部私自更改线缆路径，使电线绕过计量表，或安装窃电工具（强磁铁），影响计量表的正常工作。更有甚者使用技术手段，利用类似于电警棍的设备对准电能表施加高压脉冲，破坏计量表的计量数据。
现有技术中防盗电电能表不防盗功能单一，不能全面防盗。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱。
本发明的技术方案为：
一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，包括箱体和设置于箱体内的电源单元、控制系统、强磁监测单元、强电干扰监测单元、借零盗电监测单元、单表位断路器单元和若干计量表；单表位断路器单元包括若干单表位断路器，计量表与单表位断路器一一对应；所述强磁监测单元包括设置在计量表工位的若干串联相接的干簧管，各干簧管的方向相同或不同，各所述干簧管串联相接后与控制系统相接，所述干簧管受到强磁干扰，会输出一个开关量，并将该开关量传输至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令；所述强电干扰监测单元包括设置在计量表工位的互感线圈，互感线圈通过强电击监测电路连接控制系统；当互感线圈受到强电击干扰，强电击监测电路向控制系统输出一个上升沿电平，由控制系统向对应单表位断路器发送指令；所述借零盗电监测单元包括剩余电流动作断路器和借零采集器，所述借零采集器的输入端通过火线和零线与剩余电流动作断路器相接，所述借零采集器的输出端通过火线和零线接各计量表；所述借零采集器通过检测火线和零线电流是否一致而输出一个开关量，并将该开关量输送至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令。
需要说明的是，每个计量表工位均对应设置一组串联相接的干簧管和一个互感线圈，每个计量表的强电击监测和强磁监测由控制系统并联控制。另外，每个互感线圈各自对应连接一强电击监测电路；每个强电击监测电路均相同。
剩余电流动作断路器在发送漏电、人身触电时也会自动跳闸，当然在发生借零盗电情况时也会自动跳闸。剩余电流动作断路器提供开合闸控制端口，短路时为分闸，开路时为合闸。使用剩余电流动作断路器进行控制，将强电系统和弱电系统分开。同时提供485通信接口，完成剩余电流动作断路器与控制系统之间的信息交互，用于传输开合状态、获取借零电流大小等。
作为优选方案，防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括移动通信系统GSM，所述移动通信系统GSM采用SIM900A模块，通过串口与控制系统进行数据交互。
进一步地，防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括门禁系统，所述门禁系统包括设置于箱体外侧的IC卡阅读器以及设置在箱体内部的箱门开合检测开关；通过经授权的IC卡刷卡开箱时，控制器会通过蜂鸣器发出开箱倒计时提醒，一定时间内开箱时所述箱门开合检测开关向控制系统发出信号，系统判断为正常开启；未在倒计时提醒内开箱的均属于非法开箱，控制系统发出报警指令；通过经授权的手机卡向控制系统发出开箱短信而开箱为正常开启。
作为优选方案，防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括设置于箱体的热释电传感器，有人在箱体周围经过时，所述热释电传感器产生触发电平，并将该触发电平输送至控制系统。
作为优选方案，所述控制系统以STM32F105VCT6单片机作为主控单片机，所述STM32F105VCT6单片机上设有USB接口，并可配置为主机模式，进行U盘数据的读写。
作为优选方案，防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括摄像取证单元，所述摄像取证单元包括设置于箱体内部的摄像头，摄像头采用串口摄像头模块，将图像信息转换为数据帧传输至控制系统。
作为优选方案，防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括用于实时显示故障状态的报警指示单元，所述报警指示单元包括一个蜂鸣器和若干用于指示故障类型的LED指示灯。
作为优选方案，所述电源单元采用表箱220V进线端直接取电方式，经12V开关电源模块后生成12V电源，再由LM-2576-5转换成5V电源，并利用LM1117-3.3将5V转换为3.3V电源进行供电。
作为优选方案，所述强电击监测电路包括与互感线圈相接的整流桥，所述整流桥通过分别并联极性电容和泄流电阻后与同相比例放大电路相接，所述同相比例放大电路通过电压比较电路连接控制系统。
进一步地，所述整流桥采用DB6S芯片，所述互感线圈的首尾端分别与DB6S芯片的1号引脚和2号引脚相接，所述DB6S芯片的3号引脚和4号引脚分别并联连接极性电容和泄流电阻；所述同相比例放大电路包括第一运算放大器，所述电压比较电路包括第二运算放大器和电位器；所述DB6S芯片的3号引脚与第一运算放大器的同相引脚相接，所述第一运算放大器的输出引脚与第二运算放大器的同相引脚相接，所述第二运算放大器的反相引脚与电位器相接，所述第二运算放大器的输出引脚与控制系统相接。
本发明的有益效果为：
本发明的智能电能表表箱，包括借零盗电监测单元、强磁监测单元和强电干扰监测单元，无论采取现有任一种盗电方式均能被监测，而且发出报警，监测灵敏且全面。
另外，本发明还包括门禁系统和摄像取证单元，采用授权方式开箱不会发出报警，但若有非法开箱盗电行为，在开箱阶段便有报警发出，便于及时阻止。摄像取证单元用于采集图像，保存盗电证据。
本发明通过利用信号采集和智能控制实现了电表箱的防盗电、窃电、人身触电功能，从而遏制窃电手段的蔓延趋势，减少供电公司在反窃电方面的大量人力、物力、技术投入，解放人的劳动，为打击窃电提供必要的证据链，为供电系统的智能化管理提供了有利的技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱的安装结构示意图之一；
图2为本发明防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱的安装结构示意图之一；
图3为强电击监测电路图；
图4为本发明防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱的控制原理结构框图。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2、图3、图4所示，一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，包括箱体，箱体包括箱门、进线箱和计量箱。
防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括设置于箱体内的电源单元、控制系统、强磁监测单元、强电干扰监测单元、借零盗电监测单元、单表位断路器单元和若干计量表。单表位断路器单元包括若干单表位断路器9，计量表与单表位断路器9一一对应；
为了保护电塔，箱体内设置熔断器1，熔断器1位于控制系统与电塔之间，起到保护电塔的作用。
控制系统以STM32F105VCT6单片机作为主控单片机， STM32F105VCT6单片机上设有USB接口，并可配置为主机模式，进行U盘数据的读写。系统运行时，会实时保存运行日志，存放在内部FLASH中，外部U盘插入后，系统会自动将日志文件拷贝到U盘中。
每个计量表工位对应设置一套强磁监测单元。该强磁监测单元至少包括两个方向不同的干簧管7，这两个方向不同的干簧管7串联连接后与控制系统相接。干簧管7受到强磁干扰，会输出一个开关量，并将该开关量传输至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令。哪个计量表对应的干簧管7受到强磁干扰，对应干簧管7动作并传送至控制系统，控制系统将发送指令断开哪个计量表对应的单表位断路器9，停止该户供电。
每个计量表工位对应设置一套强电干扰监测单元。强电干扰监测单元包括设置在计量表工位的互感线圈8，互感线圈8通过强电击监测电路连接控制系统；当互感线圈8受到强电击干扰，通过强电击监测电路的信号处理，产生触发电平，并将该触发电平（上升沿电平）向控制系统输出，由控制系统向对应单表位断路器发送指令。
其中，强电击监测电路包括与互感线圈相接的整流桥，整流桥通过分别并联极性电容E6和泄流电阻R43后与同相比例放大电路Ⅰ相接，同相比例放大电路Ⅰ通过电压比较电路Ⅱ连接控制系统。具体地，如图3所示，整流桥采用DB6S芯片，互感线圈L1的首尾端分别与DB6S芯片的1号引脚和2号引脚相接，DB6S芯片的3号引脚和4号引脚分别并联连接极性电容E6和泄流电阻R43，极性电容E6起到存储作用，泄流电阻R43起到泄流作用；同相比例放大电路Ⅰ包括第一运算放大器A，电压比较电路Ⅱ包括第二运算放大器B和电位器LW1；DB6S芯片的3号引脚与第一运算放大器A的同相引脚相接，第一运算放大器A的输出引脚与第二运算放大器B的同相引脚相接，第二运算放大器B的反相引脚与电位器LW1相接，第二运算放大器B的输出引脚与控制系统相接。由于电压比较电路Ⅱ中采用电位器LW1，使得比较电压可调，大大增加了本发明的适用范围。
箱体内还设有借零盗电监测单元，借零盗电监测单元包括剩余电流动作断路器4和借零采集器5；借零采集器5的输入端通过火线和零线与剩余电流动作断路器4相接，借零采集器5的输出端通过火线和零线接各计量表；借零采集器5通过检测火线和零线电流是否一致而输出一个开关量，并将该开关量输送至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令。
剩余电流动作断路器4在发生漏电、人身触电时也会自动跳闸，当然在发生借零盗电情况时也会自动跳闸。剩余电流动作断路器4提供开合闸控制端口，短路时为分闸，开路时为合闸。使用剩余电流动作断路器4进行控制，将强电系统和弱电系统分开。同时提供485通信接口，完成剩余电流动作断路器与控制系统之间的信息交互，用于传输开合状态、获取借零电流大小等。
箱体内设置两个摄像头6，以拍摄不同角度的影像。两个摄像头6采用串口摄像头模块，将图像信息转换为数据帧传输至控制系统，两个摄像头6构成摄像取证单元。
防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱还包括移动通信系统GSM，移动通信系统GSM采用SIM900A模块，通过串口与控制系统进行数据交互。
摄像头6拍摄的图片传送至控制系统，控制系统可以直接将拍摄的图片以彩信的方式发送给指定的手机，也可以先发送一个预警短信，如果管理员需要看图像内容，再向控制系统发送发回影像的指令，控制系统收到指令后将相应图片再以彩信方式发送给管理员。
本发明电能表表箱的门禁系统包括设置于箱门上的IC卡阅读器2，箱体与箱门相接处设有行程开关3，行程开关3作为箱门开合检测开关。门禁系统提供授权机制，选用IC卡阅读器和行程开关共同完成，设置两个行程开关，两个行程开关串联监测箱门的开合状态，一个安装于进线箱，另一个安装于计量箱，任意一个开启都将会触发系统进入报警判断程序。电网工作人员正常开启时，需先使用经授权的IC卡刷卡，单片机接收到IC卡阅读器发来的IC卡序列号，判断此卡为已授权的卡后，通过蜂鸣器进行30秒倒计时提醒，在倒计时提醒未结束前开箱，认为当前为正常开启，不执行报警动作；盗电者非正常开启时，防盗动作才会进行。通过经授权的手机卡向控制系统发出开箱短信而开箱为正常开启。
为了可以更及时的发现盗电行为，在箱体内设置热释电传感器，热释电传感器的探头露在箱体外，有人在箱体周围经过时，热释电传感器产生触发电平，并将该触发电平输送至控制系统。
另外，智能电能表表箱还包括用于实时显示故障状态的报警指示单元，报警指示单元包括一个蜂鸣器和若干用于指示故障类型的LED指示灯。LED指示灯包括强电击指示、强磁场指示、借零指示以及各计量表的状态指示。故障类型丝印到控制器的外壳，外壳通过打孔将LED指示灯露出，当发生某一项故障时，该故障指示灯会连续闪烁，以提示管理员进行维护。
电源单元采用表箱220V进线端直接取电方式，经12V开关电源模块后生成12V电源，再由LM-2576-5转换成5V电源，并利用LM1117-3.3将5V转换为3.3V电源进行供电。
箱体外壳可由塑料材料制作而成，GSM单元天线内置，可进行良好通信；摄像头、门禁系统、互感线圈、干簧管、断路器需要分布安装，通过在控制器侧面设计接线端子来进行连接。
Claims (8)
1.一种防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：包括箱体和设置于箱体内的电源单元、控制系统、强磁监测单元、强电干扰监测单元、借零盗电监测单元、单表位断路器单元和若干计量表；单表位断路器单元包括若干单表位断路器，计量表与单表位断路器一一对应；所述强磁监测单元包括设置在计量表工位的若干串联相接的干簧管，各干簧管的方向相同或不同，各所述干簧管串联相接后与控制系统相接，所述干簧管受到强磁干扰，会输出一个开关量，并将该开关量传输至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令；所述强电干扰监测单元包括设置在计量表工位的互感线圈，互感线圈通过强电击监测电路连接控制系统；当互感线圈受到强电击干扰，强电击监测电路向控制系统输出一个上升沿电平，由控制系统向对应单表位断路器发送指令；所述借零盗电监测单元包括剩余电流动作断路器和借零采集器，所述借零采集器的输入端通过火线和零线与剩余电流动作断路器相接，所述借零采集器的输出端通过火线和零线接各计量表；所述借零采集器通过检测火线和零线电流是否一致而输出一个开关量，并将该开关量输送至控制系统，由控制系统向对应单表位断路器发送指令；
所述强电击监测电路包括与互感线圈相接的整流桥，所述整流桥通过分别并联极性电容和泄流电阻后与同相比例放大电路相接，所述同相比例放大电路通过电压比较电路连接控制系统；
所述整流桥采用DB6S芯片，所述互感线圈的首尾端分别与DB6S芯片的1号引脚和2号引脚相接，所述DB6S芯片的3号引脚和4号引脚分别并联连接极性电容和泄流电阻；所述同相比例放大电路包括第一运算放大器，所述电压比较电路包括第二运算放大器和电位器；所述DB6S芯片的3号引脚与第一运算放大器的同相引脚相接，所述第一运算放大器的输出引脚与第二运算放大器的同相引脚相接，所述第二运算放大器的反相引脚与电位器相接，所述第二运算放大器的输出引脚与控制系统相接。
2.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：还包括移动通信系统GSM，所述移动通信系统GSM采用SIM900A模块，通过串口与控制系统进行数据交互。
3.如权利要求2所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：还包括门禁系统，所述门禁系统包括设置于箱体外侧的IC卡阅读器以及设置在箱体内部的箱门开合检测开关；通过经授权的IC卡刷卡开箱时，控制器会通过蜂鸣器发出开箱倒计时提醒，一定时间内开箱时所述箱门开合检测开关向控制系统发出信号，系统判断为正常开启；未在倒计时提醒内开箱的均属于非法开箱，控制系统发出报警指令；通过经授权的手机卡向控制系统发出开箱短信而开箱为正常开启。
4.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：还包括设置于箱体的热释电传感器，有人在箱体周围经过时，所述热释电传感器产生触发电平，并将该触发电平输送至控制系统。
5.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：所述控制系统以STM32F105VCT6单片机作为主控单片机，所述STM32F105VCT6单片机上设有USB接口，并可配置为主机模式，进行U盘数据的读写。
6.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：还包括摄像取证单元，所述摄像取证单元包括设置于箱体内部的摄像头，摄像头采用串口摄像头模块，将图像信息转换为数据帧传输至控制系统。
7.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：还包括用于实时显示故障状态的报警指示单元，所述报警指示单元包括一个蜂鸣器和若干用于指示故障类型的LED指示灯。
8.如权利要求1所述防盗电、漏电、人身触电的智能电能表表箱，其特征在于：所述电源单元采用表箱220V进线端直接取电方式，经12V开关电源模块后生成12V电源，再由LM-2576-5转换成5V电源，并利用LM1117-3.3将5V转换为3.3V电源进行供电。
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2016
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