CN107705482A - 基于无人机的反窃电精准报警与取证系统及方法 - Google Patents

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CN107705482A CN201711146467.7A CN201711146467A CN107705482A CN 107705482 A CN107705482 A CN 107705482A CN 201711146467 A CN201711146467 A CN 201711146467A CN 107705482 A CN107705482 A CN 107705482A
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陈文瑛
张宏艳
龙跃
曾义
王�义
康成林
龙漪澜
章陈勇
欧丽
乐宗明
张发标
严宵
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统及方法,包括电源电路、异常工况采集处理器、一次电量采集装置和二次电量采集装置,一次电量采集装置实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;二次电量采集装置实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;异常工况采集处理器用于分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时此电路中正在进行窃电。其可以对计量箱开箱窃电、强磁窃电、高频大功率干扰窃电等各种窃电技术手段都能进行窃电报警检测,且可以保证取证的有效性。

Description

基于无人机的反窃电精准报警与取证系统及方法
技术领域
本发明涉及反窃电领域,特别涉及一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统及方法。
背景技术
随着经济的飞速发展,人类对电的需求量在大幅度增加,尤其在市场经济体系下,窃电已成为社会的一大公害,随着科技的发展进步,新时期的窃电作案手段也有了三大转变:由公开转向隐蔽;由一般的窃电手段转向技术窃电;由家庭户的照明窃电逐步转向专业户的动力窃电。从技术手段上窃电也从比较原始的私拉乱接、无表用电、绕表用电、更换互感器铭牌、私自开启电表计量铅封等手段发展到目前的高科技窃电—强磁窃电、高频大功率无线干扰窃电、小型遥控器等遥控装置控制电表的走停等。这类高科技窃电具有不易察觉、隐蔽性强、取证困难等特征。如何从技术上对计量箱开箱窃电、强磁窃电、高频大功率干扰窃电进行窃电报警检测,从复杂的环境中取证并保证取证的有效性上仍然遇到诸多困难。
目前取证基本采取现场取证如看是否有动计量箱痕迹等,但随着技术发展,窃电手段已有原来的直接窃电变为现在的无线窃电,反窃电人员无法到现场进行反窃电取证。如何通过隐蔽灵活特点进行取证,且取证数据应能够具有法律有效性成为取证的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对应的不足,提供一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统及方法,其可以对计量箱开箱窃电、强磁窃电、高频大功率干扰窃电等各种窃电技术手段都能进行窃电报警检测,且可以从复杂的环境中取证并保证取证的有效性。
本发明的目的是采用下述方案实现的:一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统,包括供电电源、异常工况采集处理器、一次电量采集装置、二次电量采集装置、人体感应传感器、开箱感应传感器以及取证视频采集装置,所述供电电源用于给整个装置供电,所述人体感应传感器、开箱感应传感器均与异常工况采集处理器电连接,所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述异常工况采集处理器用于分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,所述异常工况采集处理器用于发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,并经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间的视频段作为取证视频进行保存;所述取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的无线发射模块将该视频数据转发到监控中心进行保存、显示。一次电量指进线端电量如变压器的进线端或计量箱的进线端等,二次电量指出线端电量如变压器的出线端或计量表的出线端等。电源电路将交流220V转换为直流5V和直流3.3V给异常工况采集处理器及传感器等供电。计量表安装在箱内。计量表与箱内处理器可以进行485通讯。本发明的短信模块采用SIM模块。摄像装置全程录像。优选地,异常工况采集处理器采用单片机。一次电量采集装置只采集电流量。二次电量采集装置只采电能表的主要信息(电流),可结合一次侧的电量及环境信息比对,也可对窃电作出精准的判断。本发明的取证(视频截取)根据需要可以设置在取证视频采集装置的异常工况采集处理器即箱外处理器完成,也可由箱内处理器完成。
当异常工况采集处理器检测到开箱感应信号时发送“有人打开计量箱”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人靠近计量箱”信号开始时刻到“有人靠近计量箱”信号消失时刻之间的视频段作为取证视频进行保存。当异常工况采集处理器检测到人体感应信号时发送“有人靠近计量箱”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人靠近计量箱”信号开始时刻到“有人靠近计量箱”信号消失时刻之间的视频段作为异常视频进行保存。
本发明还包括高频感应装置、强磁感应装置,高频感应装置、强磁感应装置与异常工况采集处理器电连接;所述强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器检测到有人进行强磁窃电时发送“有人进行强磁窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行强磁窃电”信号开始时刻到“有人进行强磁窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行强磁窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行强磁窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频进行保存;当异常工况采集处理器检测到有人进行高频窃电时发送“有人进行高频窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行高频窃电”信号开始时刻到“有人进行高频窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行高频窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行高频窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频进行保存。将所有取证视频集合得到最终的取证视频。取证视频与异常视频可以分开存储。
所述异常工况采集处理器与短信模块之间设有开关控制电路,所述异常工况采集处理器用于接收高频感应装置、强磁感应装置发送的高频信号、强磁信号,输出控制信号给开关控制电路,使开关控制电路控制短信模块断电。所述开关控制电路采用继电器,继电器的线圈通过异常工况采集处理器控制通电或断电,继电器的触点一端与短信模块的电源接线端连接,继电器的触点另一端与供电电源连接。所述异常工况采集处理器与继电器之间通过开关管或ULN2803达林顿阵列驱动芯片连接。
所述一次电量采集装置包括无线互感器和信号接收器,所述无线互感器安装在变压器高压侧进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路总电量即一次电量,信号接收器把一次电量传递给异常工况采集处理器,或所述无线互感器安装在计量箱的进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路总电量一次电量,信号接收器把一次电量上传给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置包括计量表,所述计量表用于采集用户电量即二次电量,并传递给异常工况采集处理器。当然,一次电量采集装置也可以采用有线式互感器。
无人机中继站包括无人机、无线发射模块、无线接收模块和无人摄像装置。无线发射模块、无线接收模块采用5.8G图传装置。
所述取证视频采集装置包括箱内摄像装置和箱外摄像装置以及取证处理器,所述异常工况采集处理器为箱内处理器,取证处理器采用箱外处理器或/和箱内处理器;所述箱内摄像装置与箱内处理器电连接,所述箱外摄像装置与箱外处理器电连接,所述箱内摄像装置用于从内对外对箱外摄像,并保存摄像数据,所述箱外摄像装置用于对箱外周围实时拍摄,并保存摄像数据,所述箱外处理器与箱内处理器进行通讯,当取证处理器采用箱外处理器时,所述箱外处理器用于接收箱内处理器发送的窃电信号触发取证,箱外处理器连接有人体感应传感器和断电检测电路,通过人体感应传感器和断电检测电路检测是否有人体靠近和外接电源是否断电,并将此信号发送给箱内处理器,箱内处理器通过短信方式发送对应的信息给稽查人员。箱外处理器和箱外摄像装置都可以安装人体感应,当人体靠近时发送报警信号给稽查人员,并摄像作为取证数据,箱外处理器和箱外摄像装置一般安装在人体难以靠近的地方(如:房顶),当有人体靠近时,说明有人想破坏该设备的正常运行。当窃电人员面对计量箱时,箱内摄像装置可以录制该人员面部及窃电动作,箱外摄像装置可以录制该人员使用设备及动作。
取证视频采集装置还包括蓄电池和电源切换电路,所述电源切换电路的输入端分别与蓄电池、外接电源电连接,所述电源切换电路的输出端用于输出相应电压分别给箱外设备供电,所述断电检测电路用于检测外接电源是否断电,若箱外设备的外接电源没有断电,则电源切换电路控制外接电源给箱外设备供电,若箱外设备的外接电源断电,则电源切换电路控制蓄电池给箱外设备供电,所述外接电源与电源切换电路之间设有AD转换器,所述AD转换器用于将外接交流220V电源转换成直流12V电源,所述电源切换电路的输出端设有DD直流转换器,用于将直流9-12V电源转换成直流5V电源;所述蓄电池连接有充电模块,所述充电模块用于检测蓄电池电量,当蓄电池输出电压低于设定值时,控制外接电源给蓄电池充电。
所述电源切换电路包括继电器K1,所述继电器K1的线圈由外接电源供电,所述继电器K1的第一公共触点与电源正极连接,所述继电器K1的第一常开触点与箱外处理器的输入端连接,所述继电器K1的第一常开触点经电阻接地,所述继电器K1的第二公共触点为电源转换电路的正输出端,所述继电器K1的第二常开触点与外接电源的正极连接,所述继电器K1的第二常闭触点与蓄电池的正极连接,所述继电器K1的第三公共触点为电源转换电路的负输出端,所述继电器K1的第三常开触点与外接电源的负极连接,所述继电器K1的第三常闭触点与蓄电池的负极连接。电源切换电路还设有指示电路,用于指示蓄电池、外接电源的供电状态。本发明通过上述结构可以实现断电自动报警,同时备用电池介入工作,维持一端时间如 30分钟。
本发明还包括SD卡,所述SD卡与异常工况采集处理器连接,所述取证视频采集装置将取证视频传递给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器将取证视频存储在SD卡中。所述SD卡设置在计量箱内。当然,SD卡也可以设置在箱外与箱外处理器连接。
一种基于无人机的反窃电精准报警与取证方法,采用了上述系统,包括如下步骤:
1)所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器;强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器;高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器;
2)当异常工况采集处理器接收到“有人靠近计量箱”信号后经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人打开计量箱”信号后经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行强磁窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行高频窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述异常工况采集处理器接收到一次电量、二次电量后,分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,则经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,同时,当异常工况采集处理器根据采集到的信息分析出有人窃电,则发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间的视频段作为取证视频进行保存;取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的无线发射模块将该视频数据转发到监控中心进行保存、显示。
本发明具有的优点是:由于本发明的基于无人机的反窃电精准报警与取证系统设置了一次电量采集装置和二次电量采集装置,异常工况采集处理器用于分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时此电路中无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时此电路中正在进行窃电。无论采用哪种技术手段窃电,本发明通过一次侧实际电量与二次侧电量对比都能够判断出是否有人在窃电,可以对计量箱开箱窃电、强磁窃电、高频大功率干扰窃电等各种窃电手段进行窃电报警检测,可以从复杂的环境中取证并保证取证的有效性。且本发明不仅实现了开箱检测报警、人体靠近检测报警等,且可以明确通知稽查人员的报警类型如表计计量异常、有人靠近计量箱、有人打开计量箱、有人破坏取证电源等。
且本发明通过一次侧实际电量与二次侧电量对比来判断启动获取取证数据,由于反窃电装置接收到窃电信号时,进行窃电的人员已经完成了所有窃电动作;反窃电装置检测到电路恢复正常后,窃电人员可能要拆除窃电实施或者设备,所有取证数据将包括取证点前后一段时间( 如30分钟内)数据保存。本发明实现了隐蔽灵活特点进行取证,且取证数据应能够具有法律有效性。
且本发明采取双摄像头模式全方位检测(包含箱内摄像头:箱内部实时,箱外摄像头:对外计量箱周围检测),保证取证数据的有效性。
本发明的取证数据可通过无人机中继站以及5.8G数传远距离读取。取证数据回传安全保存,考虑到取证方式隐蔽灵活特点,取证一般均以无人实施、无线实施方式进行,数据也只能以无线方式进行回传保存,本发明可以确保数据回传安全和高效。
附图说明
图1为本发明的基于无人机的反窃电精准报警与取证系统的原理框图;
图2为本发明的基于无人机的反窃电精准报警与取证系统的原理流程图;
图3为本发明的电源切换电路的原理框图;
图4为本发明的电源切换电路的电路图;
图5为本发明的短信模块的开关控制电路的电路图。
具体实施方式
参见图1至图5,一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统,包括供电电源、异常工况采集处理器、一次电量采集装置、二次电量采集装置、人体感应传感器、开箱感应传感器以及取证视频采集装置,所述供电电源用于给整个装置供电,所述人体感应传感器、开箱感应传感器均与异常工况采集处理器电连接,所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述异常工况采集处理器用于分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,所述异常工况采集处理器用于发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,并经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间(根据需要设置)的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间(根据需要设置)的视频段作为取证视频△T1进行保存。所述取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,无人机中继站包括无人机、无线发射模块、无线接收模块和无人摄像装置,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的图像接收装置将该视频数据转发到地面站的监控中心进行保存、显示。地面站包含5.8G图像接收装置、视频显示装置、数据储存装置。地面站通过5.8G图像接收装置接受到无人机中继站发射来的数据后,可以通过视频显示装置显示,能够通过数据储存装置存放。无线发射模块、无线接收模块采用5.8G图传装置。一次电量指进线端电量如变压器的进线端或计量箱的进线端等,二次电量指出线端电量如变压器的出线端或计量表的出线端等。电源电路将交流220V转换为直流5V和直流3.3V给异常工况采集处理器及传感器等供电。计量表安装在箱内。计量表与箱内处理器可以进行485通讯。本发明的短信模块采用SIM模块。摄像装置全程录像。优选地,异常工况采集处理器采用单片机。一次电量采集装置只采集电流量。二次电量采集装置只采电能表的主要信息(电流),可结合一次侧的电量及环境信息比对,也可对窃电作出精准的判断。
当异常工况采集处理器检测到开箱感应信号时发送“有人打开计量箱”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人靠近计量箱”信号开始时刻到“有人靠近计量箱”信号消失时刻之间的视频段作为取证视频△T2进行保存;当异常工况采集处理器检测到人体感应信号时发送“有人靠近计量箱”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人靠近计量箱”信号开始时刻到“有人靠近计量箱”信号消失时刻之间的视频段作为异常视频△T3进行保存。
当人体感应传感器感受到0.5米范围内有人或动物经过时,启动视频电源模块,进行摄像,当摄像过程中,有报警信号(如开箱、强磁、高频等)传来,将视频数据存入永久区,若无报警信号,将视频数据存入覆盖区。视频数据包含时间信息,永久区存入数据,通过U盘可拷贝出来,作为窃电证据。
视频取证模块为实时连续录像,录像时间长度为10分钟,存储于内部RAM,当窃电检测模块监测到信号传送至MCU,MCU发送命令将监测信号触发点前30S及事件结束后30S之间的视频数据由RAM转存至EEROM(本装置用4GSD卡代替)。同时MCU启动短信报警模块发送报警信息给报警监视终端,电力监管人员在看到报警信息后组织稽查人员到现场调取视频监视模块中存储与ROM中的取证视频。
本发明还包括高频感应装置、强磁感应装置,高频感应装置、强磁感应装置与异常工况采集处理器电连接。所述强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器检测到有人进行强磁窃电时发送“有人进行强磁窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行强磁窃电”信号开始时刻到“有人进行强磁窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行强磁窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行强磁窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频△T4进行保存;当异常工况采集处理器检测到有人进行高频窃电时发送“有人进行高频窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行高频窃电”信号开始时刻到“有人进行高频窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行高频窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行高频窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频△T5进行保存。本发明的高频感应装置、强磁感应装置可以采用申请号为201510257064.4 中的强磁监测模块、高频监测模块。
所述异常工况采集处理器与短信模块之间设有开关控制电路,所述异常工况采集处理器用于接收高频感应装置、强磁感应装置发送的高频信号、强磁信号,输出控制信号给开关控制电路,使开关控制电路控制短信模块断电,保护短信模块。参见图5,所述开关控制电路采用继电器,继电器的线圈通过异常工况采集处理器控制通电或断电,继电器的触点一端与短信模块的电源接线端连接,继电器的触点另一端与供电电源连接。所述异常工况采集处理器与继电器之间通过开关管或ULN2803达林顿阵列驱动芯片连接。
当报警信号为强磁和高频状态下,异常工况采集处理器控制短信模块立即进行休眠或报警一次后进行休眠,不再外发送短信报警,当信号减弱或消息后,再通过发送短信进行报警,保护短信报警模块,且本发明还可以将检测到强磁、高频信号的时间以及强磁、高频信号消失的时间一并通过短信模块发送给稽查人员。
当高频感应装置检测出高频大功率信号,且能以短信的形式发送至检测报警终端(手机);之后信号发射装置进入休眠状态,直到强磁信号消除,再次发送信息至检测报警终端(手机)。当强磁感应装置检测出强磁信号,且能以短信的形式发送至检测报警终端(手机); 之后信号发射装置进入休眠状态,直到强磁信号消除,再次发送信息至检测报警终端(手机)。
一次电量采集装置、二次电量采集装置、人体感应传感器、开箱感应传感器、高频感应装置、强磁感应装置检测信号传送至MCU,MCU启动视频取证模块,将触发点前后30S及事件结束后30S之间的视频数据由RAM转存至EEROM(SD卡),同时启动短信报警模块,短信报警模块把报警信号发送至报警监视终端,电力监管人员在看到报警信息后,到现场调取视频取证模块保存在EEROM中的视频取证数据。本实施例开箱感应器采用QT50,开箱感应传感器的信号脚DQ与数据采集异常工况采集处理器中的MCU相连。人体感应器采用HC-SR505,人体感应传感器的信号脚DQ与数据采集异常工况采集处理器中的MCU相连。
箱内采集异常工况采集处理器接收到感应装置传来的窃电信号和报警信号,箱内采集异常工况采集处理器通过RS232通信方式传输对应信号给短信模块,短信模块在发送信号给稽查人员。
所述一次电量采集装置包括无线互感器和信号接收器,所述无线互感器安装在变压器高压侧进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路(如10KV、35KV)总电量即一次电量,信号接收器把一次电量传递给异常工况采集处理器,或所述无线互感器安装在计量箱的进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路总电量一次电量,信号接收器把一次电量上传给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置包括计量表,所述计量表用于采集用户电量即二次电量,并传递给异常工况采集处理器。当然,一次电量采集装置也可以采用有线式互感器。
所述取证视频采集装置包括箱内摄像装置和箱外摄像装置以及取证处理器,所述异常工况采集处理器为箱内处理器,取证处理器采用箱外处理器或/和箱内处理器;所述箱内摄像装置与箱内处理器电连接,所述箱外摄像装置与箱外处理器电连接,所述箱内摄像装置用于从内对外对箱外摄像,并保存摄像数据,所述箱外摄像装置用于对箱外周围实时拍摄,并保存摄像数据,所述箱外处理器与箱内处理器进行通讯,当取证处理器采用箱外处理器时,所述箱外处理器用于接收箱内处理器发送的窃电信号触发取证,箱外处理器连接有人体感应传感器和断电检测电路,通过人体感应传感器和断电检测电路检测是否有人体靠近和外接电源是否断电,并将此信号发送给箱内处理器,箱内处理器通过短信方式发送对应的信息给稽查人员。箱外处理器和箱外摄像装置都可以安装人体感应,当人体靠近时发送报警信号给稽查人员,并摄像作为取证数据,箱外处理器和箱外摄像装置一般安装在人体难以靠近的地方(如:房顶),当有人体靠近时,说明有人想破坏该设备的正常运行。当窃电人员面对计量箱时,箱内摄像装置可以录制该人员面部及窃电动作,箱外摄像装置可以录制该人员使用设备及动作。箱内摄像装置的视频数据的取证(截取)由箱内处理器完成。箱外摄像装置的视频数据的取证(截取)由箱外处理器完成,当然,也可以选择其中之一执行。 箱外处理器与箱内处理器通过NRF24L01无线模块通讯。
断电检测:当箱内采集异常工况采集处理器还能够正常用电,而箱外采集异常工况采集处理器却断电了,箱外采集异常工况采集处理器的供电模式自动转换到蓄电池供电,而蓄电池最少能够维持一段时间如30分钟的正常供电,并箱外采集异常工况采集处理器发送断电信号给箱内采集异常工况采集处理器,箱内采集异常工况采集处理器经过短信模块发送发送“有人破坏电源”信号给稽查人员。
取证视频采集装置还包括蓄电池和电源切换电路,所述电源切换电路的输入端分别与蓄电池、外接电源电连接,所述电源切换电路的输出端用于输出相应电压分别给箱外设备供电,所述断电检测电路用于检测外接电源是否断电,若箱外设备的外接电源没有断电,则电源切换电路控制外接电源给箱外设备供电,若箱外设备的外接电源断电,则电源切换电路控制蓄电池给箱外设备供电,所述外接电源与电源切换电路之间设有AD转换器,所述AD转换器用于将外接交流220V电源转换成直流12V电源,所述电源切换电路的输出端设有DD直流转换器,用于将直流9-12V电源转换成直流5V电源;所述蓄电池连接有充电模块,所述充电模块用于检测蓄电池电量,当蓄电池输出电压低于设定值时,控制外接电源给蓄电池充电。
所述电源切换电路包括继电器K1,所述继电器K1的线圈由外接电源供电,所述继电器K1的第一公共触点与电源正极连接,所述继电器K1的第一常开触点与箱外处理器的输入端连接,所述继电器K1的第一常开触点经电阻接地,所述继电器K1的第二公共触点为电源转换电路的正输出端,所述继电器K1的第二常开触点与外接电源的正极连接,所述继电器K1的第二常闭触点与蓄电池的正极连接,所述继电器K1的第三公共触点为电源转换电路的负输出端,所述继电器K1的第三常开触点与外接电源的负极连接,所述继电器K1的第三常闭触点与蓄电池的负极连接。电源切换电路还设有指示电路,用于指示蓄电池、外接电源的供电状态。本发明通过上述结构可以实现断电自动报警,同时备用电池介入工作,维持一端时间如 30分钟。
本发明还包括SD卡,所述SD卡设置在计量箱内,与箱内处理器连接,所述箱外处理器通过无线发射模块如5.8G图像发射装置将取证视频传递给箱内处理器,箱内处理器将取证视频存储在SD卡中。当然,SD卡也可以设置在箱外与箱外处理器连接。
本发明根据需要可以设置触摸屏或按键、显示屏,也可以不设置触摸屏或按键、显示屏。
本发明的工作原理为:取证视频采集装置即异常工况取证模块主要包括“双摄像装置、取证处理器、5.8G图像发射装置”主要功能有两个方面:
一是当收到异常工况智能诊断模块即异常工况采集处理器发来的用户“窃电”信息时,立刻启动“音、视频取证系统”。同时,将现场的全境摄像头的视频数据传送给无人机中继站,再传送给地面站的监控中心。
二是将“音、视频取证系统”的相关信息进行传送并存贮(摄像装置时时都在对客户端计量电表进行摄像,箱外处理器接收到箱内处理器发送来的窃电信号后储存前30秒摄像装置的摄像数据至接收到正常信号后30秒。5.8G图像发射装置把储存装置里面保存的视频通过无线方式发射到中继站)。
本发明采用双摄像头取证方式(环境+细节),计量箱内外加装摄像装置实时采集数据,有窃电报警信息时,取证数据异常工况采集处理器集合前一段时间如30分钟箱外摄像装置传入的数据形成一个新的数据库,此新的数据库直到数据采集异常工况采集处理器传来正常用电信号后,箱外摄像装置继续上传一段时间如30分钟数据后完结,取证数据异常工况采集处理器对此数据库进行处理并保存至SD卡,箱内摄像装置同理,此两个数据库的数据称为取证数据,取证数据可通过5.8G数传远距离读取。两摄像头互为监视,外部摄像头有防破坏功能。音、视频存贮选择有两种:
方案一:随摄像头存贮方式(本地)。
在摄像头上存贮。有窃电报警信息时,对异常时间进行标注。
方案二:安全存贮方式(异地)。
计量箱外摄像装置所采集数据,有窃电报警信息时,取证数据异常工况采集处理器集合前一段时间如30分钟箱外摄像装置传入的数据形成一个新的数据库,此新的数据库直到数据采集异常工况采集处理器传来正常用电信号后,箱外摄像装置继续上传一段时间如30分钟数据后完结,取证数据异常工况采集处理器对此数据库进行处理并保存至在计量箱内的SD卡中。
箱内摄像装置和箱外摄像装置实时采集数据,箱外处理器通过2.4G无线装置接收到箱内处理器传来的窃电信号,箱外处理器集合前一段时间箱外摄像装置传入的数据形成一个新的数据库,此新的数据库直到异常工况采集处理器传来正常用电信号后,箱外摄像装置继续上传一段时间数据后完结,异常工况采集处理器对此数据库进行处理并保存至SD卡,箱内摄像装置同理,此两个数据库的数据称为取证数据,取证数据可通过5.8G数传远距离读取。
本发明通过对计量装置异常工况进行智能判定(通过一次电流采集装置、抄读电表、是否人员进入、是否开户表箱及数据传输装置、单片机分析模块)。当单片机分析模块通过多判据确认用户正在进行窃电时,经过GSM短信发射模块发送窃电报警短信给稽查人员。摄像装置实时都在对客户端计量电表进行摄像,储存装置接收到计量异常工况智能采集装置发送来的窃电信号1后储存前一段时间如30秒摄像装置的摄像数据至接收到信号2后一段时间如30秒。同时,当稽查人员接收到窃电报警短信后,控制无人机飞到窃电目标的附近通过5.8G图像接收装置接收取证视频采集装置发射来的数据并通过5.8G图像发射装置发射数据到地面站。
本发明能解决防窃电的准确性与及时性问题,智能化程度高,只有在发生窃电时才需用检人员去处理,人员效率高。同时,由于获取的窃电证据较多且精准、及时。基本上能实现窃电户100%补交全部电费及“违约金”,维权成本极低。
计量异常工况智能采集装置包含一次电流采集装置、抄读电表及数据传输装置、单片机分析模块。一次电流采集装置时时采集一次线路总电量P实(如10KV、35KV),并经过无线通信传输至单片机分析模块;抄读电表及数据传输装置时时采集客户端电量P计,经过RS485通信传输至单片机分析模块,单片机分析模块分析P实与P计间的误差,如P实≈P计或者P实与P计之间的误差在一定范围内,说明此时此电路中无窃电;如P实>P计,并且它们之间的误差超出一定范围,说明此时此电路中正在进行窃电,单片机分析模块经过GSM短信发射模块发送窃电报警短信给稽查人员,并发送窃电信号1给取证视频采集装置,当电路中恢复正常无窃电后发送正常信号2给取证视频采集装置。
根据电路设计,本设计使用MCU的核心为STM32-M3单片机。当取证处理器接收到异常工况采集处理器即单片机分析装置传递来的触发信号后,通过视频DVR异常工况采集处理器分割视频并转存视频库,如果触发信号消失,视频DVR异常工况采集处理器停止分割视频。
一种基于无人机的反窃电精准报警与取证方法,采用了上述系统,包括如下步骤:
1)所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器;强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器;高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器;
2)当异常工况采集处理器接收到“有人靠近计量箱”信号后经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人打开计量箱”信号后经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行强磁窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行高频窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述异常工况采集处理器接收到一次电量、二次电量后,分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,则经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,同时,当异常工况采集处理器根据采集到的信息分析出有人窃电,则发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间的视频段作为取证视频进行保存;取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的无线发射模块将该视频数据转发到监控中心进行保存、显示。无人机自带的摄像装置也进行摄像然后传递给地面站。
使用设备之前需要先对蓄电池充电。充电模式:自动充电检查电路检测到当前蓄电池输出电压小于11V,KA1开启,此时由外接电源正常供电为蓄电池充电。
本发明设置RTC 后备电池( XH414H-IV01E),解决掉电问题。
本发明的达到的效果分析:
序号1,人员接近电能计量装置且一次电流与电表电流不对应,结论为窃电,达到预期结果。
序号2,人员接近电能计量装置但一次电流与电表电流正常,结论为正常,达到预期结果。
序号3,人员接近电能计量装置且箱开启但一次电流与电表电流正常,结论为正常,达到预期结果。
序号4,人员接近电能计量装置且箱开启,同时一次电流与电表电流不对应,结论为窃电,达到预期结果。
序号5,无人员接近电能计量装置,但一次电流与电表电流不对应且高频干扰异常,结论为窃电,达到预期结果。
序号6,人员接近电能计量装置,一次电流与电表电流不对应且强磁干扰异常,结论为窃电,达到预期结果。
(1)以电能计量装置为例实现了异常工况智能采集、智能诊断以及取证装置应用,通过精确获取的有效音视频证据,解决了用户窃电报警的准确性、及时性与查处难的问题。
(2)其创新点在于:通过关键电参数(一次电流、电表计量电流)来判定是否计量装置异常,简化了判定方法,极大的提升了效率;利用运行环境的人员监测来作为有效取证、存贮的条件及窃电判据;再辅以计量表计电磁环境异常监测来实现窃电类型(开箱、高频或强磁)精确判定。从而解决了窃电报警的准确性、及时性与查处难的问题。为供电企业增加了收入;维护了供用电秩序,确保了电网的安全、稳定和经济运行。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的反窃电精准报警与取证系统,其特征在于:包括供电电源、异常工况采集处理器、一次电量采集装置、二次电量采集装置、人体感应传感器、开箱感应传感器以及取证视频采集装置,所述供电电源用于给整个装置供电,所述人体感应传感器、开箱感应传感器均与异常工况采集处理器电连接,所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器,所述异常工况采集处理器经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述异常工况采集处理器用于分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,所述异常工况采集处理器用于发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,并经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间的视频段作为取证视频△T1进行保存;所述取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的无线发射模块将该视频数据转发到监控中心进行保存、显示。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:当异常工况采集处理器检测到开箱感应信号时发送“有人打开计量箱”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人靠近计量箱”信号开始时刻到“有人靠近计量箱”信号消失时刻之间的视频段作为取证视频进行保存。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:还包括高频感应装置、强磁感应装置,高频感应装置、强磁感应装置与异常工况采集处理器电连接;所述强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器通过短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器检测到有人进行强磁窃电时发送“有人进行强磁窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行强磁窃电”信号开始时刻到“有人进行强磁窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行强磁窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行强磁窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频进行保存;当异常工况采集处理器检测到有人进行高频窃电时发送“有人进行高频窃电”信号给取证视频采集装置触发取证,取证视频采集装置截取从“有人进行高频窃电”信号开始时刻到“有人进行高频窃电”信号消失时刻之间的视频段以及“有人进行高频窃电”信号开始时刻前一段时间段的视频段和“有人进行高频窃电”信号开始时刻后一段时间段的视频段进行保存作为取证视频进行保存。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:所述异常工况采集处理器与短信模块之间设有开关控制电路,所述异常工况采集处理器用于接收高频感应装置、强磁感应装置发送的高频信号、强磁信号,输出控制信号给开关控制电路,使开关控制电路控制短信模块断电。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述一次电量采集装置包括无线互感器和信号接收器,所述无线互感器安装在变压器高压侧进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路总电量即一次电量,信号接收器把一次电量传递给异常工况采集处理器,或所述无线互感器安装在计量箱的进线端,通过信号接收器接收无线互感器采集的电流量信息,实时计算一次线路总电量一次电量,信号接收器把一次电量上传给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置包括计量表,所述计量表用于采集用户电量即二次电量,并传递给异常工况采集处理器。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:无人机中继站包括无人机、无线发射模块、无线接收模块和无人摄像装置。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述取证视频采集装置包括箱内摄像装置和箱外摄像装置以及取证处理器,所述异常工况采集处理器为箱内处理器,取证处理器采用箱外处理器或/和箱内处理器;所述箱内摄像装置与箱内处理器电连接,所述箱外摄像装置与箱外处理器电连接,所述箱内摄像装置用于从内对外对箱外摄像,并保存摄像数据,所述箱外摄像装置用于对箱外周围实时拍摄,并保存摄像数据,所述箱外处理器与箱内处理器进行通讯,当取证处理器采用箱外处理器时,所述箱外处理器用于接收箱内处理器发送的窃电信号触发取证,箱外处理器连接有人体感应传感器和断电检测电路,通过人体感应传感器和断电检测电路检测是否有人体靠近和外接电源是否断电,并将此信号发送给箱内处理器,箱内处理器通过短信方式发送对应的信息给稽查人员。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于:取证视频采集装置还包括蓄电池和电源切换电路,所述电源切换电路的输入端分别与蓄电池、外接电源电连接,所述电源切换电路的输出端用于输出相应电压分别给箱外设备供电,所述断电检测电路用于检测外接电源是否断电,若箱外设备的外接电源没有断电,则电源切换电路控制外接电源给箱外设备供电,若箱外设备的外接电源断电,则电源切换电路控制蓄电池给箱外设备供电,所述外接电源与电源切换电路之间设有AD转换器,所述AD转换器用于将外接交流220V电源转换成直流12V电源,所述电源切换电路的输出端设有DD直流转换器,用于将直流9-12V电源转换成直流5V电源;所述蓄电池连接有充电模块,所述充电模块用于检测蓄电池电量,当蓄电池输出电压低于设定值时,控制外接电源给蓄电池充电;所述电源切换电路包括继电器K1,所述继电器K1的线圈由外接电源供电,所述继电器K1的第一公共触点与电源正极连接,所述继电器K1的第一常开触点与箱外处理器的输入端连接,所述继电器K1的第一常开触点经电阻接地,所述继电器K1的第二公共触点为电源转换电路的正输出端,所述继电器K1的第二常开触点与外接电源的正极连接,所述继电器K1的第二常闭触点与蓄电池的正极连接,所述继电器K1的第三公共触点为电源转换电路的负输出端,所述继电器K1的第三常开触点与外接电源的负极连接,所述继电器K1的第三常闭触点与蓄电池的负极连接。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:还包括SD卡,所述SD卡与异常工况采集处理器连接,所述取证视频采集装置将取证视频传递给异常工况采集处理器,异常工况采集处理器将取证视频存储在SD卡中。
10.一种基于无人机的反窃电精准报警与取证方法,其特征在于,采用了权利要求1至9中任一所述的系统,包括如下步骤:
1)所述一次电量采集装置用于实时采集一次电量,并将采集到的一次电量传递给异常工况采集处理器;所述二次电量采集装置用于实时采集二次电量,并将采集到的二次电量传递给异常工况采集处理器;所述人体感应传感器感应到有人体靠近计量箱后,发送“有人靠近计量箱”信号给异常工况采集处理器;所述开箱感应传感器感应到有人开启计量箱后,发送“有人打开计量箱”信号给异常工况采集处理器;强磁感应装置感应到有人进行强磁窃电,发送“有人进行强磁窃电”信号给异常工况采集处理器;高频感应装置感应到有人进行高频窃电,发送“有人进行高频窃电”信号给异常工况采集处理器;
2)当异常工况采集处理器接收到“有人靠近计量箱”信号后经短信模块发送“有人靠近计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人打开计量箱”信号后经短信模块发送“有人打开计量箱”信号给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行强磁窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;当异常工况采集处理器接收到“有人进行高频窃电”信号后经短信模块发送相应的短信给稽查人员;所述异常工况采集处理器接收到一次电量、二次电量后,分析一次电量与二次电量间的误差,若一次电量与二次电量之间的误差在一定范围内,说明此时无窃电,若一次电量与二次电量之间的误差超出一定范围,说明此时有人窃电,则经短信模块发送窃电报警信号给稽查人员,同时,当异常工况采集处理器根据采集到的信息分析出有人窃电,则发送窃电信号给取证视频采集装置触发取证,当取证视频采集装置接收到异常工况采集处理器发送的窃电信号时,触发取证,截取实时录像视频数据中从窃电信号开始时刻到窃电信号消失时刻之间的视频段以及窃电信号开始时刻前一段时间的视频段和窃电信号消失时刻后一段时间的视频段作为取证视频进行保存;
3)取证视频采集装置通过无线发射模块发送视频数据到无人机中继站,所述无人机中继站用于接收稽查人员的控制终端发送的指令信号,控制无人机飞到窃电目标的附近,无人机中继站通过无线接收模块接收取证视频采集装置发送的视频数据并经过无人机中继站上的无线发射模块将该视频数据转发到监控中心进行保存、显示。
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