CN109813960B - 一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，包括电源模块、计量模块、防窃电模块、监控系统、物联网，所述计量模块包括电流采样、电压采样、计量芯片，所述防窃电模块包括微控制器、可控硅继电器、环境监测模块、控制开关，所述监控系统包括采集终端、通信模块、后台服务器，物联网包括监控系统及现场的电度表。本发明通过在电度表内部设置检测元器件，对电度表环境监测分析，判断是否有窃电情况发生，并在发生窃电时及时切断供电，阻止窃电行为的进一步发生，保护电力系统财产免受损失。并且对用户的开闸停电或合闸供电，可以通过物联网远程实现或现场操作实现，更加灵活方便。
Description
技术领域
本发明涉及配电运维技术领域，具体涉及一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统。
背景技术
窃电多为居民、一般工商业等低电压等级用户，窃电地点分布广泛，窃电行为发生在小区楼道及居民住宅内，非常难以排查，更是难以提防。
一个用户窃电量也许比较小，如果发生窃电户数比较多，也会给电力公司造成严重的经济损失。同时，这类用户广泛分布在城乡接合部等区域，反窃电工作难度大大增加。窃电就是一种恶习，不制止会很快扩展，“千里金堤，溃于蚁穴”，这种窃电行为给正常用电客户带来不公平，给社会造成不良影响。
为了制止这种窃电行为，电力公司每年要开展反窃电专项行动，公司营销专业人员通过每月用电信息，排查嫌疑窃电用户，这些信息提交给反窃电专业人员，为实施针对性措施打下基础。自公司开展"天网"反窃电集中打击专项行动以来，充分利用各类先进检测、监控技术手段，结合严格的现场排查，共计查处窃电及违约用电几万起，“天网”行动取得阶段性的成效，降低企业运营成本，增加企业经营效益。
通过开展“天网”等反窃电专项行动，严厉打击窃电分子的窃电行为。窃电违法分子确实收敛了不少。但是，随着时间的推移，窃电分子还会继续顶风作案，电力员工也不可能24小时蹲点守候。反窃电行动虽然动用了大量人力物力，取得了一定成效，亡羊补牢，没有从根本上找到问题的解决办法，没有有效杜绝窃电行为的发生。
随着时代的发展，窃电手法也在不断演变，通过技术分析，这些“高科技”窃电手法可以归纳4种窃电行为：严重超负荷、超强电场、超强磁场、注入谐波。其目的是干扰电子设备的正常工作，造成数据丢失或死机。
这几种窃电手法都有一个共同特点，改变外部环境或内部环境使电度表发生故障，从而达到不计量或少计量的目的。
公开号为206595574U的实用新型提供了一种防窃电配电柜，包括配电柜本体、设置于配电柜本体柜门上的防盗锁、声音传感器、用于传输信号的信号传输装置以及用于接收信号的远端显示系统；所述防盗锁锁芯内侧设置有拨动杆、所述配电柜本体侧面与所述拨动杆对应的位置设置有报警器；所述报警器的正面设置有常闭按钮开关，柜门打开后所述扳动式开关的扳扣上开设有卡槽；所述卡槽与所述拨动杆相适配；所述报警器的喇叭与所述常闭按钮开关和扳动式开关形成闭合的串联回路；本实用新型能够在有人强制打开配电柜时，使报警器发出警报，并将警报信号上传给远端计算机控制器，告知监控人员被窃电的配电柜编号，以便维修人员及时检查情况。但是该申请并不能应对新的窃电技术。
公开号为 205484461U的实用新型公开了一种防窃电电表箱，包括箱体和箱门，箱门的开启处设有门磁开关，箱体内部设有主控单元，箱体内部设有预留表安装空间，箱体的左、右内侧分别设有第一干簧管和第二干簧管，箱体的内侧底部设有电磁传感器，箱体的上部还设有运行指示灯、报警指示灯、摄像头及声音警示器；门磁开关、第一干簧管、第二干簧管、电磁传感器、运行指示灯、报警指示灯、摄像头及声音警示器均与主控单元通过导线电连接。本实用新型可预防和减少电力事故的发生，可达到提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性目的。但是其仍存在上述提到的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，通过检测元件对电度表周围环境进行监测，判断是否有窃电情况发生，如果发生窃电，该电度表通过控制开关及时切断电源，当用户接受处罚的后，运维人员向电度表输入正确指令，使用户电度表能够正常供电，输入指令也可通过物联网。通过物联网，用户用电信息及时上传至后台服务器，可通过分析用户的用电数据信息，结合电度表环境监测模块采集到信息，可以准确判断用户窃电问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，包括电源模块、计量模块、防窃电模块、监控系统、物联网；
所述电源模块将电表内交流电通过整流转换为电度表内部元件所需的直流电；
所述计量模块包括电流采样、电压采样、计量芯片；
所述防窃电模块包括微控制器、可控硅继电器、环境监测模块、控制开关；
所述监控系统包括采集终端，通信模块、后台服务器。
进一步的，所述电压采样和电流采样通过互感器采集到一次回路电压及电流，用于对用户负荷进行电能计量。
进一步的，所述微控制器是电度表的核心，所述微控制器连接有通信接口，通过通信接口和所述采集终端连接，数据可以通信接口上传至后台服务器，所述微控制器连接有数据接口，在现场，设备运维人员可以通过所述数据接口，使得手持式移动设备和电度表进行数据交换，手持式移动设备如手机、平板或者专用的手持控制器，所述微处理器连接有存储模块，所述存储模块能够存储电度表的一切信息，该信息作为备用数据，当物联网系统故障时，可到现场进行数据查询。
进一步的，所述可控硅继电器又称无节点继电器，所述可控硅继电器有触发回路和控制回路，触发回路和所述微控制器连接，控制回路和所述控制开关连接，当电度表输入指令正确，所述微控制器相应管脚高电位，触发可控硅继电器交流回路导通，启动所述控制开关，用户一次回路接通，市电回路正常。
进一步的，所述环境监测模块包括与微控制器连接的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块、谐波检测模块。
进一步的，所述采集终端与电度表通过通信接口连接，所述通信模块采用4G无线网卡，所述后台服务器包括计算机和数据库。
进一步的，所述物联网包括所述监控系统及现场的电度表，通过物联网，电度表信息数据实时回传至监控后台，监控人员通过对这些数据分析，判断用户是否发生窃电行为，如果有窃电行为，通过物联网发送停电指令，立即对用户进行停电。
进一步的，所述电度表上有LCD显示器，用于显示电度表信息、断电原因、停电警告等信息。
基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，其使用方法，包括如下步骤：
S1、窃电分子进行窃电，首先是使用自制或购买的专用仪器，改变电度表的运行环境，即改变电场、磁场或者恶意增加负荷、注入谐波电流，使电度表不工作或者死机；
S2、通过设置在电度表内部的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块、谐波检测模块对电流、电场、磁场、谐波进行实时检测，并将监测数据回传至微控制器；
S3、微控制器接收监测信号后，若发现窃电行为，管脚5-6处于低电位，可控硅继电器控制回路断开，控制开关因失磁而断开，一次回路断电，同时，电度表的LCD显示器进行相应的提示：“**严重超标，请到电力公司说明问题”；
S4、当电度表没电时，用户和售电公司进行联系，售电公司通过调查取证，进行相应处罚并重新送电。
进一步的，步骤S4中，当电表箱内环境监测模块检测到环境恢复正常，用户到售电公司接受相应的处罚后，后台监控人员到现场通过数据接口向电度表输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电。
进一步的，步骤S4中，当电表箱环境监测模块检测到环境恢复正常，且用户到售电公司接受相应的处罚后，后台工作人员通过后台服务器，输入指令和延迟送电时间，通过通信模块和采集终端对电表度输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电。
进一步的，步骤S4中，通过批评教育，宣传窃电行为的危害性，使窃电分子彻底认识到自己的错误行为，保证改邪归正，并接受相应的处罚，后台工作人员通过后台服务器，通过物联网，输入正确指令，在微控制器作用下启动控制开关合闸线圈进行合闸，一次回路恢复送电。
本发明提供的基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，改变电度表内部结构，增加了检测元件。针对严重超负荷、超强电场、超强磁场、注入谐波这4种窃电行为，增加相应的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块和谐波检测模块，当电度表工作环境发生改变时，如电场突然增强这种不正常的行为，检测模块的监测信息回传至微控制器后，微控制器与设定的阈值比较发现问题，然后通过可控硅继电器等元器件，启动控制开关实现跳闸，从根本避免窃电行为的发生。对于初次窃电行为，当环境条件恢复正常后，在所述控制器作用下，电度表恢复正常工作。监控后台通过监控，对于发生多次窃电行为，通过物联网系统（后台服务器、通信模块、采集终端、电度表）输入指令，电度表内通信接口接到命令后，微控制器相应管脚5-6低电位，所述可控硅继电器回路断开，所述控制开关跳闸，市电回路断开。多次窃电用户必须根据电表提示，接受处罚教育，保证不再窃电，电力公司才会恢复送电。
电采系统（电度表信息采集）的覆盖率已经达到100%，该系统建设目的是为抄表收费带来便捷，仅仅实现了抄表收费功能，没有发挥该系统最大作用，如果充分利用该系统，还可以节省大量投资。
物联网是充分发挥电采系统的最大价值，利用电采系统、采集终端、后台服务器和现场电度表，建立物联网系统，把电度表有价值的信息实现回传至后台服务器，提高电能质量的监测与治理水平，及时分析用户用电情况，排查出疑似窃电用户，结合环境监测模块采集信息，采取相应的措施进行制止。
对于屡教不改，可以按照有关规定，进行罚款，进而加入“黑名单”。在现在的防窃电技术面前，窃电分子会彻底放弃窃电念想，从根本上杜绝窃电行为的发生。
附图说明
图1为本发明基于物联网防窃电智能电度表及监控系统的系统结构；
图2为本发明防窃电模块的原理图；
图3为本发明一次回路控制原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-3，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本实施例提供了一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，包括电源模块、计量模块、防窃电模块、监控系统、物联网；
所述电源模块将电表内交流电通过整流模块1转换为电度表内部元件所需的直流电；
所述计量模块包括电流采样2、电压采样3、计量芯片4；
所述防窃电模块包括微控制器5、可控硅继电器12、环境监测模块11、控制开关10。
进一步的，所述电压采样2和所述电流采样3通过互感器采集到一次回路电压及电流，用于对用户负荷进行电能计量。
进一步的，所述微控制器5是电度表的核心元件，当接收到环境监测模块11的回传信息后，与阈值比较超过阈值后，在微控制器5的控制下，5-6管脚处于低电位，可控硅继电器回路断开，控制开关失磁，一次回路断电。
进一步的，所述微控制器5连接有存储模块，存储模块是存储数据的，在发生停电时，进行数据保存，便于后期处理。
进一步的，所述可控硅继电器12又称无节点继电器，所述可控硅继电器12有触发回路和控制回路，触发回路和所述微控制器5连接，控制回路和所述控制开关10连接，当电度表输入指令正确，所述所述微控制器5相应管脚高电位，触发可控硅继电器5控制回路导通，启动所述控制开关10，用户一次回路接通，市电回路正常。
进一步的，所述环境监测模块11包括与微控制器5连接的电流检测模块111、电场检测模块112、磁场检测模块113、谐波检测模块114。
所述电流检测模块111，由闭合铁芯和绕组组成互感器，是利用电磁感应原理，是把较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来对用户电流进行监控，防止用户恶意过负荷。此种窃电行为具有一定危险性，过大的电流会使电度表烧毁，用户线短路，可能引发火灾等重大安全事故，一定要杜绝此种窃电行为的发生。
所述电场检测模块112是高频电流传感器，在高压电场中，电力设备局部放电，产生脉冲电流，通过设备接地引下线进行放电，在接地引线线串接高频电流传感器（线圈），通过产生高频电流，检测出电度表是否处于超强电场中。或者利用电容器，在电场中，电容器两个极板要产生极性相反的电荷，利用电压进行检测，进而判断磁场的存在。
所述磁场检测模113利用磁敏电阻：磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象，从而检测出电度表是否处于超强磁场中。
所述谐波检测模块114是模拟带通（或带阻）滤波器测量测量谐波，采用滤波器将基波电流分量滤出，得到谐波分量，或采用带通滤波器得出基波分量，再与被检测电流相减得出谐波分量。
其中电度表、采集终端、通信模块（电采系统）、后台服务器组成电度表防窃电的物联网系统，现场电度表数据通过物联网传递到后台服务器。
所述监控系统包括采集终端，通信模块、后台服务器。
进一步的，所述采集终端是现场信息采集设备，所述电表箱中的电度表在运行中产生的信息，通过485通信接口和所述采集终端相连，所述采集终端内置4G无线网卡，电度表信息通过4G无线网卡传输到所述后台服务器，值班人员进行监控电度表的运行情况，发现有窃电等异常行为，可以通过后台服务器向该电度表发送命令，使电度表停电，免受继续侵害，保护电力系统经济免受损失。
所述后台服务器是监控设备，现场电度表信息实时传送到后台服务器，对于经常窃电用户，进行档案记录，采取罚款、加入黑名单系统进行惩罚性等措施，使其改正。通过后台大数据对比分析，结合现场的环境监测模块，能够确定是否为窃电用户，这些信息发送给运维人员，对窃电用户做重点监控甚至远程停电，有效避免电力系统财产损失。
所述物联网包括所述监控系统及现场电度表，通过物联网，电度表信息实时回传至监控后台，监控人员通过对这些数据分析，可以准确判断用户是否发生窃电行为，如果有窃电行为，可以通过物联网，立即对用户进行停电。
防窃电型智能电度表设计原理是检测模块11检测到当环境条件发生改变时，利用所述微处理器5控制所述控制开关10，切断用户的电源，避免窃电行为进一步发生，当环境条件恢复正常后，在所述微处理器5作用下，所述控制开关10合上，恢复用户电力。恢复用户电力也可以通过物联网系统。
所述电度表上有LCD显示器6，用于显示电度表信息、断电原因、停电警告等信息。
实施例二
本实施例提供了一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统的使用方法，包括如下步骤：
S1、窃电分子进行窃电，首先是使用自制或购买的专用仪器，改变电度表的运行环境，即改变电场、磁场或者恶意增加负荷、注入谐波电流，使电度表不工作或者死机；
S2、通过设置在电度表内部的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块、谐波检测模块对电流、电场、磁场、谐波进行实时检测，并将监测数据回传至微控制器；
S3、微控制器接收监测信号后，若发现窃电行为，管脚5-6处于低电位，可控硅继电器控制回路断开，控制开关因失磁而断开，一次回路断电。同时，电度表的LCD显示器进行相应的提示：“**严重超标，请到电力公司说明问题”。
S4、当电度表没电时，用户和售电公司进行联系，售电公司通过调查取证，进行相应处罚并重新送电。
进一步的，步骤S4中，当电表箱内环境监测模块检测到环境恢复正常，用户到售电公司接受相应的处罚后，后台监控人员到现场通过数据接口向电度表输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电。
进一步的，步骤S4中，当电表箱环境监测模块检测到环境恢复正常，且用户到售电公司接受相应的处罚后，后台工作人员通过后台服务器，输入指令和延迟送电时间，通过通信模块和采集终端对电表度输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电。
进一步的，步骤S4中，通过批评教育，宣传窃电行为的危害性，使窃电分子彻底认识到自己的错误行为，保证改邪归正，并接受相应的处罚，后台工作人员通过后台服务器，通过物联网，输入正确指令，在微控制器作用下启动控制开关合闸线圈进行合闸，一次回路恢复送电。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于：
通过电度表物联网监控系统，对用户用电信息进行对比分析：如负荷电流及每月的用电量，如检测到环境条件发生改变，用户电流或功率有明显下降或者为零，说明有窃电嫌疑，可以派人进行排查、蹲点守候等，通过该窃电技术的推广应用，可以大大降低窃电行为的发生。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，其特征在于：包括电源模块、计量模块、防窃电模块、监控系统、物联网；
所述电源模块将电表内交流电通过整流转换为电度表内部元件所需的直流电；
所述计量模块包括电流采样、电压采样、计量芯片；
所述防窃电模块包括微控制器、可控硅继电器、环境监测模块、控制开关；
所述监控系统包括采集终端、通信模块、后台服务器；
所述电压采样和电流采样通过互感器采集到一次回路电压及电流，用于对用户负荷进行电能计量；
所述微控制器连接有通信接口、数据接口和存储模块，所述通信接口和所述采集终端连接，数据可以通信接口上传至后台服务器，所述数据接口与手持式移动设备信号连接，所述存储模块用于存储电度表的用电数据；
所述可控硅继电器包括触发回路和控制回路，触发回路和所述微控制器连接，控制回路和所述控制开关连接；
所述环境监测模块包括与所述微控制器连接的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块、谐波检测模块；
所述物联网包括所述监控系统及现场的电度表，通过物联网，电度表信息数据实时回传至监控后台，监控人员通过对这些数据分析，判断用户是否发生窃电行为，如果有窃电行为，通过物联网发送停电指令，立即对用户进行停电；
所述的基于物联网防窃电智能电度表及监控系统的使用方法，包括如下步骤：
S1、窃电分子进行窃电，首先是使用自制或购买的专用仪器，改变电度表的运行环境，即改变电场、磁场或者恶意增加负荷、注入谐波电流，使电度表不工作或者死机；
S2、通过设置在电度表内部的电流检测模块、电场检测模块、磁场检测模块、谐波检测模块对电流、电场、磁场、谐波进行实时检测，并将监测数据回传至微控制器；
S3、微控制器接收监测信号后，若发现窃电行为，与可控硅继电器连接的管脚处于低电位，可控硅继电器控制回路断开，控制开关因失磁而断开，一次回路断电，同时，电度表的LCD显示器进行断电提示；
S4、用户和售电公司进行联系，售电公司通过调查取证，进行相应处罚并重新送电；
步骤S4中，当电表箱内环境监测模块检测到环境恢复正常，用户到售电公司接受相应的处罚后，后台监控人员到现场通过数据接口向电度表输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电；
步骤S4中，当电表箱环境监测模块检测到环境恢复正常，且用户到售电公司接受相应的处罚后，后台工作人员通过后台服务器，输入指令和延迟送电时间，通过通信模块和采集终端对电表度输入指令并延迟送电时间，计时到达，在微控制器作用下，启动控制开关进行合闸，一次回路恢复送电。
2.如权利要求1所述的基于物联网防窃电智能电度表及监控系统，其特征在于：所述采集终端与电度表通过通信接口连接，所述通信模块采用4G无线网卡，所述后台服务器包括计算机和数据库。
Priority Applications (1)
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