CN109696574A - 一种多功能电表箱智能锁系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电表箱智能锁系统，本发明所述系统，根据供电公司的工作需要，在保护电表箱不被未授权开启的同时，利用通信功能，确保在电表箱非法开启时报警，并可以支持电表箱分区开启，还可以采集电表数据直接上传和支持审验、巡检、支持终端客户短路掉电后终端客户自己恢复。

Description

一种多功能电表箱智能锁系统

技术领域

本发明涉及一种多功能电表箱智能锁及系统，尤其是涉及一种通过智能锁对电表箱相关日常工作进行全面支持的系统。

背景技术

电表箱作为供电公司为客户服务的无人值守终端，具有地理分布范围广，数量众多的特点，电表箱一方面是用来保护电表不被外来的物体造成损害，另一方面也是保护电表的电线连接不被无关人员私拉乱接造成供电公司的不必要损失，更需要避免电表箱内的电线、电表等器件因为不必要的人员误触而发生意外；供电公司为客户服务的内容不但有高质量、持续不断的电源，还需要在终端客户家里偶然原因造成的短路、跳闸和终端客户家里装修等需要临时拉闸情况下提供迅速的支持，现有的电表箱无法支持对终端客户的授权开启，在开启时不能因为客户拉闸而发生不必要的危险，即拉闸、合闸时不接触电表等其它不必要部分只接触开关；对于终端客户的报修，为了能更好的对客户服务，也需要监控客服人员的处理与否；对于电表箱也需要日常巡检，每一个电表箱是否全部无遗漏的巡检到也需要有监控。上述供电公司的业务需求目前的电表箱无法全部做到，针对上述问题，申请号为《201810231278.3》、《201010574681.4》、

《201320583935.8》、《201510736201.2》发明专利提供了解决方案，但是这些方案存在如下问题：

1、申请号为《201810231278.3》的发明专利伪装成一个电表与系统进行通信，只能防止电子锁开启是否是经过授权，但是没有开启电子锁、直接拆除电表箱门的话申请号为《201810231278.3》的发明专利无法起到应有的作用，通常情况下申请号为《201810231278.3》的发明专利锁具部分非常坚固，而一般的电表箱门不是非常坚固，电表箱被破坏通过电表箱门的话，申请号为《201810231278.3》的发明专利无法达到所想要的目的，即申请号为《201810231278.3》的发明专利需要配合专用的电表箱，不适合通过换电表箱锁的方式使用，通用性不好。

2、申请号为《201010574681.4》的发明专利，通过红外线探测电表箱是否被开启，因为电表箱使用广泛，环境复杂，致使尘土可能将红外接收部分覆盖，导致误判发生。

3、申请号为《201320583935.8》的发明专利，使用员工卡读卡器进行身份识别，无法确认使用员工卡开启电子锁的人是否是员工本人；申请号为《201320583935.8》的发明专利使用GSM模块与服务端联系，虽然和服务端建立了通信连接，但是对这个连接的使用没有达到最大价值。

4、申请号为《201510736201.2》的发明专利，使用GPRS模块和摄像头，摄像头的数据从GPRS无法实时上传，也无法从申请号为《201510736201.2》的发明专利的RS485串口传出，只能延时发出，在摄像头拍摄后ARM处理器压缩能力和存储空间对成本来说是不必要的开支，所以申请号为《201510736201.2》的发明专利不具备实用性。

5、申请号为《201810231278.3》、《201010574681.4》、《201320583935.8》、《201510736201.2》的发明专利，都没有完全实现供电公司的业务需求，在终端客户家里偶然原因造成的短路、跳闸和终端客户家里装修等需要临时拉闸情况，现有的电表箱无法支持对终端客户的授权开启，在开启时不能因为客户拉闸而发生不必要的危险；对于终端客户的报修，为了能更好的对客户服务，也需要监控客服人员的处理与否；对于电表箱也需要日常巡检，每一个电表箱是否全部无遗漏的巡检到也需要有监控，并且因为智能锁有专门的连接服务端的通信链路，这个通信链路因为有成本，为了进一步挖掘通信潜力，也需要尽可能的使用，上述专利都没有完全支持供电公司的业务需求，也没有做到物尽其用。

发明内容

针对现有产品、专利对供电公司日常电表箱相关业务支持不充分，没有做到经济性、实用性，本发明公开了一种多功能电表箱智能锁系统，本发明通过最简硬件完成对供电公司日常工作的全面支持。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种多功能电表箱智能锁系统，它包含专用服务端和客户端，客户端包含一个或者多个电控锁、一个或者多个磁铁和霍尔开关、通信模块、身份证指纹验证模块、控制部分，还可以有指示灯、蜂鸣器，指示灯、蜂鸣器、电控锁、霍尔开关、通信模块、身份证指纹验证模块与控制部分连接，每一部分具体如下：

1、所述电控锁可以有一个或者多个锁体，每个锁体单独控制，如果使用场景中电表箱有进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门，使用时可分别安装在电表箱的各个子箱门上；如果电表箱只有一个门，只在这个门上安装电控锁；

2、所述霍尔开关可以有一个或者多个，用于安装在电表箱门上与所述磁铁配合，在电表箱门锁上和电表箱门开启时状态发生改变，所述控制部分可以接收到霍尔开关的状态改变；

3、所述磁铁可以有一个或者多个，用于安装在电表箱门上与所述霍尔开关配合，与所述霍尔开关分别安装在门的两侧或者一个安装在门上、一个安装在门框上，所述霍尔开关和所述磁铁数量相同，使用时是一对一的关系；

4、所述通信模块，用于和供电公司电能信息采集与管理系统主站、专用服务端通信，同时也可以和电表通信，即可以同时有3G模块和RS485接口，RS485接口和电表相连，可以取得电表箱内电表的数据；

5、所述身份证指纹验证模块，用于取得身份证信息和验证指纹，指纹信息的来源可以是专用服务端，也可以是身份证内的指纹信息；

6、所述指示灯，用于显示本发明所述客户端的状态；

7、所述蜂鸣器，用于发出声音报警；

8、所述控制部分，用于控制其它部分，完成的功能是：

1)读取身份证信息，在所述身份证指纹验证模块感知到身份证放在上面后，唤醒所述控制部分，所述控制部分建立身份证与所述专用服务端的SAM模块的透明传输通道，并监控透明数据传输通道的交互，所述专用服务端的SAM模块将身份证中的身份信息取出并解码成功后，从所述专用服务端得到身份证中的身份信息，所述控制部分通过所述指示灯通知使用者可以进行下一步，同时从所述专用服务端得到此身份证对应身份信息的权限，权限可以有工作人员权限、终端客户权限；在得到的权限中有不验证指纹信息的标识时，跳过读取指纹信息并验证步骤；

2)读取指纹信息并验证，读取放在所述身份证指纹验证模块指纹提取部分得到的指纹信息，进行验证，验证方式可以有两种：

A.将信息发送到专用服务器与指纹信息进行比对后发送结果回到所述控制部分；

B.从服务端取得指纹信息，在所述控制部分进行对比；指纹信息可以从身份证中得到，也可以从预存在专业服务端指纹数据库得到；

3)读取电表电量并上传，通过所述通信模块的RS485接口与电表箱内的多个电表通信，得到电表的电量、状态信息，通过所述通信模块的3G模块将信息发送给供电公司电能信息采集与管理系统主站，实现中华人民共和国电力行业标准DL/T 698.41、DL/T 698.42内要求的功能；

4)电表配置信息下达，通过所述通信模块的RS485接口与电表箱内的多个电表通信，将供电公司电能信息采集与管理系统主站发送来的配置信息下达到电表，实现中华人民共和国电力行业标准DL/T 698.41、DL/T698.42内要求的功能；

5)读取霍尔开关信息，根据读取到的各个霍尔开关的信息，判断进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门或者电表箱门的状态；在检测到电表箱某一个门关上的消息时上报此锁关闭的信息到所述专用服务端；

6)开锁，在所述身份证指纹验证模块验证或者得到身份证、指纹或者身份证验证无误后，根据得到的权限信息给对应的所述电控锁发送指令开锁；

开锁后所述客户端上报开锁信息到所述专用服务端；

7)报警，在没有得到开锁指令的情况下，如果从霍尔开关处读取到电表箱门被打开的消息，进行报警，如果有所述蜂鸣器，通过所述蜂鸣器报警的同时发送报警信号给专用服务端；如果没有所述蜂鸣器，直接发送报警信号给专用服务端；在电表箱门授权打开后，设定的时间内没有从霍尔开关得到打开的电控锁关上的消息，即进行报警；

8)正常上报，按照设定，定时与专用服务端通信，上报心跳信息；

所述专用服务端，用于身份证解码、权限管理、接收报警信息、监控心跳、记录开、闭锁信息，还可以做指纹验证，所述专用服务端还有用于身份证解码的SAM模块，还可以有储存指纹信息的数据库，所述专用服务端具体功能如下：

1、身份证解码功能，用于建立所述专用服务端上SAM模块与所述客户端身份证指纹验证模块之间的透明通道，使所述SAM模块与身份证进行交互，取得身份证内的身份信息、指纹信息，在所述SAM模块取得身份证内的信息后，通知所述客户端，返回身份信息给客户端；

2、指纹验证，可以根据客户端发送来的指纹信息，将此信息和身份证内的指纹信息或者指纹数据库内的指纹信息进行比对，比对的结果发送回客户端；也可以根据客户端发来的请求，将身份证内的指纹信息或者指纹数据库内的指纹信息发送给客户端进行比对；

3、权限管理，存储身份信息对应的权限，在客户端发来的带有身份信息的权限查询请求时，返回客户端身份信息对应的权限，权限可以包含开门的权限，即可以开进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门中的一个或者几个，电表箱只有一个门时，反馈给客户端是否有开这个门的权限；在反馈后，如果是需要开箱的是最终用户，可根据需要将权限取消；权限也可以有不验证指纹的标识；

4、接收报警信息，接收到客户端发来的报警信息，根据事先的设置通知相关人员，通知方式可以是短信、微信等；

5、监控心跳，接收客户端发来的心跳信息，并监控如果某个客户端在设定的时间内没有发送心跳信息，则根据事先的设置通知相关人员，通知方式可以是短信、微信等；

6、记录开、闭锁信息，在接到所述客户端发到所述专用服务端的客户端开锁信息，将开锁信息记录，接到电表箱门锁上的信息也进行记录；

本发明的有益效果如下：

1、本发明所述装置作为采集器，将电表的电量、状态信息，将信息发送给供电公司电能信息采集与管理系统主站，并支持供电公司电能信息采集与管理系统主站对电表的配置、管理；本发明所述装置充分利用了3G通信模块的通信能力，避免了不必要的设备投资。

2、本发明所述装置客户端在电表箱被非法打开后，可以通过霍尔开关探知到门被打开，同时可以知道打开前并没有验证身份并得到授权开门信息，本发明所述装置客户端判断电表箱门打开为非法打开，本发明所述装置客户端通过蜂鸣器进行报警，同时上报报警信息到专用服务端；

3、本发明所述装置客户端可以支持日常巡检，日常巡检的信息在所述专用服务端的记录开、闭锁信息内；

4、本发明所述装置支持最终用户在装修、意外导致短路跳闸时，通过电话、微信、APP等方式请求开启电表箱门或者电表箱的子箱--控制箱门，供电公司或者微信、APP可以直接在所述专用服务端插入权限数据库插入临时权限，最终用户即可使用身份证与指纹或者只使用身份证开启电表箱；

5、本发明所述装置支持人证合一的认证，在开启电表箱时，使用身份证与指纹联合认证的方式，确保人证合一，即确保巡检时是指定的人员，也确保最终用户是本人开箱；

6、本发明所述装置支持不同的人不同的权限，在电表箱有几个子箱时，最终用户只能打开指定的子箱，确保最终客户不会因为打开了其他的子箱而造成的人身安全风险，也不会因为最终客户打开其他的子箱而造成窃电的机会；

附图说明

附图1为本发明实施例的多功能电表箱智能锁系统流程示意图；

附图2为本发明实施例的多功能电表箱智能锁系统组成模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例来说明本发明的具体工作方式。

本发明实施例1的多功能电表箱智能锁系统流程如附图1，本发明实施例1系统组成模块如附图2，本发明实施例1包含210专用服务端和201客户端，201客户端包含四个202电控锁、四个203磁铁和204霍尔开关、205通信模块、206身份证指纹验证模块、207控制部分、208指示灯、209蜂鸣器，202电控锁、204霍尔开关、205通信模块、206身份证指纹验证模块、208指示灯、209蜂鸣器与控制部分连接，每一部分具体如下：

1、202电控锁每个锁体单独控制，每一个锁分别接在控制部分STM32不同的GPIO上,四个202电控锁分别安装在电表箱进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门上；

2、四个204霍尔开关别接在控制部分STM32不同的GPIO上，用于与安装在电表箱门上与203磁铁配合，分别安装在电表箱进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门上，在电表箱子箱门锁上和电表箱子箱门开启时状态发生改变，207控制部分可以接收到204霍尔开关的状态改变；

3、四个203磁铁用于安装在电表箱子箱门上与204霍尔开关配合，与204霍尔开关分别安装在门的两侧或者一个安装在门上，一个安装在门框上，204霍尔开关和203磁铁使用时是一对一的关系；

4、205通信模块，用于和供电公司电能信息采集与管理系统主站、210专用服务端通信，同时也和电表通信，有3G模块和RS485接口，RS485接口和电表箱内的电表相连，用于取得电表箱内电表的数据；

5、206身份证指纹验证模块，用于取得身份证信息和验证指纹，指纹信息的来源是210专用服务端；

6、208指示灯，用于显示本实例客户端的状态；

7、209蜂鸣器，用于发出声音报警；

8、207控制部分，为STM32处理器，用于控制其它部分，完成的功能是：

1)读取身份证信息，在206身份证指纹验证模块感知到身份证放在上面后，唤醒207控制部分，207控制部分建立身份证与210专用服务端的SAM模块的透明传输通道，210专用服务端的SAM模块将身份证中的身份信息取出并解码成功后，从210专用服务端得到身份证中的身份信息，并通过208指示灯通知使用者可以进行指纹验证，同时从210专用服务端得到此身份证对应身份信息的权限，权限有工作人员权限、终端客户权限。

2)读取指纹信息并验证，读取放在206身份证指纹验证模块指纹提取部分得到的指纹信息，进行验证，207控制部分从210服务端取得指纹信息，在207控制部分进行对比。

3)读取电表电量并上传，通过205通信模块的RS485接口与电表箱内的多个电表通信，得到电表的电量、状态信息，将信息发送给供电公司电能信息采集与管理系统主站；

4)电表配置信息下达，通过205通信模块的RS485接口与电表箱内的多个电表通信，将供电公司电能信息采集与管理系统主站发送来的配置信息下达到电表；

5)读取204霍尔开关信息，根据读取到的各个霍尔开关的信息，判断进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门的状态；在检测到电表箱某一个门关上的消息时上报此锁关闭的信息到210专用服务端；

6)开锁，在206身份证指纹验证模块验证或者得到身份证、指纹验证无误后，根据得到的权限信息给对应的202电控锁发送指令开锁；开锁后客户端上报开锁信息到210专用服务端；

7)报警，在没有得到开锁指令的情况下，如果从霍尔开关处读取到电表箱门被打开的消息，进行报警，通过蜂鸣器报警的同时发送报警信号给专用服务端；在电表箱门授权打开后，设定的时间内没有从霍尔开关得到打开的电控锁关上的消息，即进行报警；

8)正常上报，按照设定，定时与专用服务端通信，上报心跳信息；

210专用服务端，有211身份证解码、212权限管理、213接收报警信息、214监控心跳、215记录开、闭锁信息模块，专用服务端还有用于身份证解码的216SAM模块，还有储存指纹信息的217指纹数据库和218指纹验证模块，210专用服务端具体功能如下：

1、211身份证解码功能，用于建立210专用服务端上216SAM模块与201客户端206身份证指纹验证模块之间的透明通道，使216SAM模块与身份证进行交互，取得身份证内的身份信息、指纹信息，在216SAM模块取得身份证内的信息后，通知201客户端，并将身份信息发送给201客户端；

2、218指纹验证，根据201客户端发来的请求，将身份证内的指纹信息发送给201客户端进行比对；

3、212权限管理，存储身份信息对应的权限，在201客户端发来的带有身份信息的权限查询请求时，返回201客户端身份信息对应的权限，权限可以包含开门的权限，即可以开进线箱门、控制箱门、分表箱门、出线箱门中的一个或者几个的权限，反馈给201客户端可以开哪个门门的权限；在反馈后，如果是需要开箱的是终端用户，将权限取消；

4、213接收报警信息，接收到201客户端发来的报警信息，根据事先的设置通知相关人员，通知方式使用短信；

5、214监控心跳，接收201客户端发来的心跳信息，并监控如果某个客户端在设定的时间内没有发送心跳信息，则根据事先的设置通知相关人员，通知方式使用短信；

6、215记录开、闭锁信息，在接到客户端发到专用服务端的客户端开锁信息，将开锁信息记录，接到电表箱门锁上的信息也进行记录；

7、216SAM模块，用于解码身份证信息；

8、217指纹数据库，用于存储工作人员的指纹信息，在身份证内没有指纹信息时使用指纹数据库内的指纹信息进行指纹对比；

本发明实例1的开锁流程如下：

1、步骤101，201客户端侦测到有身份证放在客户端的身份证读卡器上；

2、步骤102，201客户端通知210专用服务端建立身份证与210专用服务端上216SAM模块的透明通道；

3、步骤103，210专用服务端解码得到身份证内的身份信息；

4、步骤104，210专用服务端发送身份证解码成功的信息、身份信息给201客户端，同时下发指纹信息；

5、步骤105，201客户端闪灯提示使用者进行指纹验证；

6、步骤106，使用者录入指纹；

7、步骤107，201客户端验证指纹成功匹配；

8、步骤108，201客户端向210专用服务端请求并得到指定身份信息的权限；

9、步骤109，201客户端打开指定身份信息拥有权限的电表箱子箱门。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1.一种多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：它包括专用服务端和客户端，所述客户端包含电控锁、磁铁和霍尔开关、通信模块、身份证指纹验证模块、控制部分，所述电控锁、霍尔开关、通信模块、身份证指纹验证模块与所述控制部分连接，每一部分具体如下：

所述电控锁有一个或者多个锁体，每个锁体单独控制；

所述霍尔开关有一个或者多个，用于安装在电表箱门上与所述磁铁配合，在电表箱门锁上和电表箱门开启时状态发生改变，所述控制部分接收到霍尔开关的状态改变；

所述磁铁有一个或者多个，用于安装在电表箱门上与所述霍尔开关配合，所述霍尔开关和所述磁铁数量相同，使用时是一对一的关系；

所述通信模块，用于和专用服务端通信；

所述身份证指纹验证模块，用于取得身份证信息和验证指纹；

所述控制部分，用于控制所述客户端其它部分，完成的功能是：

读取身份证信息，同时从所述专用服务端得到此身份证对应身份信息的权限；

读取指纹信息并验证，读取放在所述身份证指纹验证模块指纹提取部分得到的指纹信息，进行验证；

读取霍尔开关信息，判断电表箱某个门的状态；

开锁，在身份验证无误后，根据得到的权限信息给对应的所述电控锁发送指令开锁；

所述专用服务端，有用于身份证解码的SAM模块，所述专用服务端具体功能如下：

身份证解码功能，用所述专用服务端上SAM模块取得身份证内的身份信息、指纹信息；

用身份信息对应的指纹信息支持指纹验证验证；

权限管理，存储身份信息对应的权限，在客户端发来的带有身份信息的权限查询请求时，返回客户端身份信息对应的权限。

2.根据权利要求1的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端还可有报警功能，在电表箱门没有授权打开的情况下报警；在电表箱门授权打开后，设定的时间内没有从霍尔开关得到打开的电控锁关上的消息，即进行报警；所述专用服务端接收报警信息，接收到客户端发来的报警信息，根据事先的设置通知相关人员。

3.根据权利要求1的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述专用服务端记录开、闭锁信息，在接到所述客户端发到所述专用服务端的客户端开锁信息，将开锁信息记录，接到电表箱门锁上的信息也进行记录；所述客户端开锁后所述客户端上报开锁信息到所述专用服务端；所述客户端在检测到电表箱某一个门关上的消息时上报此锁关闭的信息到所述专用服务端。

4.根据权利要求2或3的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端还有指示灯、蜂鸣器：

所述指示灯，用于显示本发明所述智能锁的状态；

所述蜂鸣器，用于发出声音报警。

5.根据权利要求2或3的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端同时也和电表、供电公司电能信息采集与管理系统主站通信，使用RS485接口和电表相连，取得电表箱内电表的数据，给电表发送数据。

6.根据权利要求2或3的多功能电表箱智能锁及系统，其特征在于：所述客户端读取开锁人的指纹信息一并验证，验证方式有两种：

将所述客户端读取到的指纹信息一发送到专用服务器与指纹信息二进行比对后发送结果回到所述控制部分；

从服务端取得指纹信息二，在所述控制部分将指纹信息一与指纹信息二进行对比；

所述客户端从所述专用服务端取得的权限有两种：工作人员权限、终端客户权限。

7.根据权利要求2或3的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端按照设定，定时与专用服务端通信，上报心跳信息；所述专用服务端监控心跳，接收客户端发来的心跳信息，并监控如果某个客户端在设定的时间内没有发送心跳信息，则根据事先的设置通知相关人员，通知方式是短信或微信。

8.根据权利要求6的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述指纹信息二从身份证中得到，或者从预存在专业服务端指纹数据库得到。

9.根据权利要求2或3的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端在检测到某一个电表箱门开锁后设定时间内没有关闭时发送报警信息给所述专用服务端。

10.根据权利要求4的多功能电表箱智能锁系统，其特征在于：所述客户端在检测到某一个电表箱门开锁后设定时间内没有关闭时发出报警音。