CN110441567A - 一种智能防窃电电力计量箱 - Google Patents

一种智能防窃电电力计量箱 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能防窃电电力计量箱，其包括电力计量箱箱门、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，其中，第一箱门开启监测单元通过监测箱门打开时的电流变化以判断箱门是否被打开，第二箱门开启监测单元则通过箱门被打开时箱体内的温度变化以判断箱门是否被打开，只有在第一箱门开启监测单元判断箱门被打开，且第二箱门开启监测单元也判断箱门被打开的情况下，才会认为箱门被打开，同时触发图像采集单元采集打开箱门者的图像信息以判断是否为工作人员打开。

Description

一种智能防窃电电力计量箱
技术领域
本发明涉及防窃电领域，尤其涉及一种智能防窃电电力计量箱。
背景技术
随着市场经济的不断发展，股份制、私有企业在电能用户中的比重不断加大，一些单位将盗窃电能作为获利手段，采取各种方法不计或者少计电量，以达到不交或者少交电费的目的，造成国家电能大量流失，这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，严重影响了电力事业的发展，而且给安全用电带来严重威胁。
受利益驱使，窃电行为仍在不断增加，窃电手段更加想隐蔽化、智能化转移，由于现有的电力计量箱防窃电能力薄弱，不具备防窃电功能，现有的计量箱加封手段也难以有效地防止窃电现象的发生，使得反窃电工作难以有效开展。
现有技术中主要采用两种方式对电力计量箱进行防窃电，第一种为装置加固的方式防窃电，即对电力计量箱进行密封处理等，此类方法虽然能够减少防窃电事件，但是也增加了电力工作人员对电力计量箱的维修难度；第二种则采用指纹识别、人脸识别等智能方式打开电力计量箱，实施此类方法的成本较大，且指纹锁或者图像采集装置设置于电力计量箱外容易被损坏，一旦发生窃电行为，也无法监测窃电行为的发生。
发明内容
因此，为了克服上述问题，本发明提供了一种智能防窃电电力计量箱，智能防窃电电力计量箱包括电力计量箱箱门、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，其中，第一箱门开启监测单元通过监测箱门打开时的电流变化以判断箱门是否被打开，第二箱门开启监测单元则通过箱门被打开时箱体内的温度变化以判断箱门是否被打开，只有在第一箱门开启监测单元判断箱门被打开，且第二箱门开启监测单元也判断箱门被打开的情况下，才会认为箱门被打开，同时触发图像采集单元采集打开箱门者的图像信息以判断是否为工作人员打开。
根据本发明的提供的智能防窃电电力计量箱，其包括电力计量箱箱门、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，电力计量箱箱门设置于电力计量箱箱体一侧。
其中，第一箱门开启监测单元包括绝缘层、导线、第一电阻、第二电阻、箱门电源以及电流监测器；绝缘层固定设置于电力计量箱箱门内侧，两根导线设置于绝缘层内，且两根导线的一端连接，两根导线的其中一根导线导出绝缘层与第一电阻的一端连接，两根导线的另一根导线导出绝缘层与第二电阻的一端连接，第一电阻的另一端设有一触头，在电力计量箱箱门关闭时，该触头与第二电阻的另一端连接，在电力计量箱箱门打开时，该触头与第二电阻的另一端断开连接，第二电阻的一端还与箱门电源的正极连接，箱门电源、电流监测器以及第二电阻形成闭合回路。
其中，第二箱门开启监测单元包括温度传感器和信号处理电路，温度传感器和信号处理电路均设置于电力计量箱箱体内，温度传感器用于监测电力计量箱箱体内的温度信号。
其中，图像采集单元包括图像采集装置和图像处理装置，图像采集装置和图像处理装置均设置于电力计量箱箱体内。
其中，终端监控单元包括中央处理装置、电流比较器、温度比较器、图像比较器、报警器、与门电路以及远程监测端；温度传感器、信号处理电路以及中央处理装置依次连接，电流监测器的输出端与中央处理装置的输入端连接，图像采集装置、图像处理装置以及中央处理装置依次连接，电流比较器的输入端、温度比较器的输入端以及图像比较器的输入端均与中央处理装置的输出端连接，电流比较器的输出端和温度比较器的输出端均与与门电路的输入端连接，与门电路的输出端与图像采集装置的输入端连接，远程监测端的输入端和报警器的输入端均与图像比较器的输出端连接。
优选的是，图像处理装置包括图像邻域补偿模块、图像亮度调节模块以及图像滤波模块。
其中，图像采集装置的输出端与图像邻域补偿模块的输入端连接，图像领域补偿模块的输出端与图像亮度调节模块的输入端连接，图像亮度调节模块的输出端与图像滤波单元的输入端连接，图像滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
优选的是，将图像采集装置传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像邻域补偿单元对图像f(x,y)进行图像邻域补偿处理，经过图像邻域补偿处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，
令；
进行图像邻域补偿时，则有，
；
；
代入，则有，
。
优选的是，图像亮度调节模块包括图像亮度提取子模块和图像亮度调节子模块，图像邻域补偿模块的输出端与图像亮度调节子模块的输入端连接，图像亮度调节子模块的输出端与图像滤波模块的输入端连接，图像亮度提取子模块的输出端与图像亮度调节子模块的输入端连接；图像亮度调节子模块对上述图像g(x,y)进行图像的亮度调节处理，经过亮度调节后图像二维函数为h(x,y)，其中，使用图像亮度提取子模块提取图像g(x,y)的亮度范围[a，b]，经过图像亮度调节模块调节后的图像h(x,y)为[c，d]，a,b,c,d的单位为nits，则有，
。
优选的是，图像滤波模块对上述图像h(x,y)进行图像滤波处理，经过滤波处理后的图像二维函数为p(x,y)，其中，图像h(x,y)为大小为M×N的图像，M、N为正整数，x=0,1,2,…,M-1和y=0,1,2,…,N-1，u=0,1,2,…,M-1，v=0,1,2,…,N-1，k、r为正整数，s(x,y)为滤波函数，为可调参数，滤波效果通过进行调节，则有，
；
其中，；
；
。
优选的是，温度传感器用于采集电力计量箱箱体内的温度信息，温度传感器将采集的温度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接。
优选的是，信号处理电路包括运算放大器A1-A4、电容C1-C7、电阻R1-R10以及Vcc/2电源；
其中，温度传感器的输出端与电容C1的一端连接，电阻R1的一端接Vcc/2电源，电阻R1的另一端与电容C1的另一端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接Vcc/2电源，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端还与运算放大器A1的反相输入端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电阻R4的一端与电阻R3的一端连接，电容C3的一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电容C2与电阻R5并联后的一端与电阻R4的另一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端与电阻R8的一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端还与运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A2的反相输入端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电容C4的一端连接，电阻R6的一端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R6的另一端与电容C5的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C5的另一端与电阻R7的一端连接，电容C5的另一端还与运算放大器A3的反相输入端连接，运算放大器A3的同相输入端接Vcc/2电源，电阻R7的另一端也与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R9的一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R8的另一端还与电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端还与电容C6的一端连接，电容C7的一端接Vcc/2电源，电容C7的另一端与电阻R10的另一端连接，电阻R10的另一端还与运算放大器A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与运算放大器A4的反相输入端连接，电容C6的另一端还与运算放大器A4的输出端连接，运算放大器A4的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号处理电路将电压信号V1传输至中央处理装置。
优选的是，电流比较器中存储有电流阈值范围，温度比较器中存储有温度阈值范围，图像比较器中存储有工作人员图像信息；温度传感器将采集的温度信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将经过信号处理的温度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的温度信号传输至温度比较器，温度比较器将接收到的温度信号与温度阈值范围进行比较，若温度比较器接收到的温度信号超出温度阈值范围，则温度比较器产生一高电平信号传输至与门电路，若温度比较器接收到的温度信号未超出温度阈值范围，则温度比较器产生一低电平信号传输至与门电路；电流监测器将采集的电流信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电流信号传输至电流比较器，电流比较器将接收到的电流信号与电流阈值范围进行比较，若电流比较器接收到的电流信号超出电流阈值范围，则电流比较器产生一高电平传输至与门电路，若电流比较器接收到的电流信号未超出电流阈值范围，则电流比较器产生一低电平传输至与门电路；当图像采集装置接收到高电平信号时，图像采集装置开始采集电力计量箱箱门前的图像信息，并将采集到的图像信息传输至图像处理装置进行图像处理，图像处理装置将处理后的图像信息传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至图像比较器，图像比较器将接收到的图像传输至远程监测端，图像比较器将接收到的图像信息与其存储的工作人员图像信息进行对比，若一致，则报警器不进行报警，若不一致，则报警器进行报警。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的智能防窃电电力计量箱包括电力计量箱箱门、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，其中，第一箱门开启监测单元通过监测箱门打开时的电流变化以判断箱门是否被打开，第二箱门开启监测单元则通过箱门被打开时箱体内的温度变化以判断箱门是否被打开，只有在第一箱门开启监测单元判断箱门被打开，且第二箱门开启监测单元也判断箱门被打开的情况下，才会认为箱门被打开，同时触发图像采集单元采集打开箱门者的图像信息以判断是否为工作人员打开。
（2）本发明提供的智能防窃电电力计量箱的发明点在于：
第一，使用简单的电路来判断电力计量箱箱门是否被打开，不仅精确而且成本较低，当电力计量箱箱门关闭时，第一电阻被接入电路，电流监测器以预设的采样时间采集电路中的电流值，并将当前时刻的电流值作为电流阈值范围的参考值，也就是说，电流监测器能够实时更新电流阈值范围，这样就能大大提高对电力计量箱箱门是否被打开的检测精度，因为箱门电源在实际使用过程中，箱门电源的电量是变化的，但是，此类变化一般都是缓慢的，例如，使用时间较久，则箱门电源的电量会下降，对此情况，由于电流监测器能够根据上一时刻采集的电流值实时更新电流阈值范围，因此，就杜绝了由箱门电源在使用过程中的电量变化而引起的误判；
第二，在电力计量箱箱门被开启时，必然会造成电力计量箱箱门外的空气大量涌入箱体内，进而造成箱体内温度的变化，因此，在此使用温度传感器监测箱体内温度的变化，也能够精确获知电力计量箱箱门是否被打开，且将温度传感器当前采集的温度信号经过信号处理电路进行信号处理后再通过中央处理装置传输至温度比较器，温度比较器根据接收到的温度信号动态调整温度阈值范围；
第三，本发明提供的智能防窃电电力计量箱采用两种方式共同判断电力计量箱箱门是否被打开，只要两种方式均认为被打开的情况下，才认为电力计量箱箱门被开启，更进一步提高了判断精度，且仅在判断为电力计量箱箱门被开启时才触发图像采集装置进行图像采集作业，不仅能够延长图像采集装置的使用寿命和节省图像采集装置的用电，由于图像采集装置设置于箱体内，也能保护图像采集装置不受损坏，进一步节约了防窃电成本；
第四，由于防窃电行为有时会发生在夜晚，为了提高图像采集装置采集的图像的清晰度，本发明提供的智能防窃电电力计量箱使用图像处理装置对采集到的图像进行图像处理，其中，图像邻域补偿单元用于补偿图像采集装置采集图像的轮廓，图像亮度调节模块使用对数函数结合指数函数完成投射，能够使亮度调节更为精准，再使用图像滤波模块使用加权窗对图像噪声进行滤除，因此，获得的图像信息更加清晰；
第五，使用温度传感器监测箱体内温度的变化以获知电力计量箱箱门是否被打开，由于温度变化较为微弱，所以对温度传感器采集的温度信号的精确度就有较高要求，在此，本发明提供的智能防窃电电力计量箱采用信号处理电路对温度传感器采集的温度信号进行信号处理，通过设定低频响应、提高放大增益、控制低频增益和控制低频转折点等一系列电路结构以提高对温度采集的精度。
综上，本发明提供的智能防窃电电力计量箱从防窃电方法上克服了现有技术中的不足，更在精度上大大提高了防窃电监测精度。
附图说明
图1为本发明的第一箱门开启监测单元的结构图。
图2为本发明的智能防窃电电力计量箱的示意图；
图3为本发明的图像处理装置示意图；
图4为本发明的图像亮度调节模块示意图；
图5为本发明的信号处理电路图。
附图标记：
1-电力计量箱箱门；2-绝缘层；3-导线；4-第一电阻；5-第二电阻；6-箱门电源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的智能防窃电电力计量箱进行详细说明。
如图1-2所示，本发明提供的智能防窃电电力计量箱包括电力计量箱箱门1、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，电力计量箱箱门1设置于电力计量箱箱体一侧。
其中，第一箱门开启监测单元包括绝缘层2、导线3、第一电阻4、第二电阻5、箱门电源6以及电流监测器；绝缘层2固定设置于电力计量箱箱门1内侧，两根导线3设置于绝缘层2内，且两根导线3的一端连接，两根导线3的其中一根导线3导出绝缘层2与第一电阻4的一端连接，两根导线3的另一根导线3导出绝缘层2与第二电阻5的一端连接，第一电阻4的另一端设有一触头，在电力计量箱箱门1关闭时，该触头与第二电阻5的另一端连接，在电力计量箱箱门1打开时，该触头与第二电阻5的另一端断开连接，第二电阻5的一端还与箱门电源6的正极连接，箱门电源6、电流监测器以及第二电阻5形成闭合回路。
上述实施方式中，第一箱体开启监测单元中的涉及的元器件均通过导线3进行连接。第一箱体开启监测单元使用了更加简单的装置对电力计量箱箱门1的状态进行监测，不仅大大降低了监测成本，还提高了监测精度。
其中，第二箱门开启监测单元包括温度传感器和信号处理电路，温度传感器和信号处理电路均设置于电力计量箱箱体内，温度传感器用于监测电力计量箱箱体内的温度信号。
其中，图像采集单元包括图像采集装置和图像处理装置，图像采集装置和图像处理装置均设置于电力计量箱箱体内。
其中，终端监控单元包括中央处理装置、电流比较器、温度比较器、图像比较器、报警器、与门电路以及远程监测端；温度传感器、信号处理电路以及中央处理装置依次连接，电流监测器的输出端与中央处理装置的输入端连接，图像采集装置、图像处理装置以及中央处理装置依次连接，电流比较器的输入端、温度比较器的输入端以及图像比较器的输入端均与中央处理装置的输出端连接，电流比较器的输出端和温度比较器的输出端均与与门电路的输入端连接，与门电路的输出端与图像采集装置的输入端连接，远程监测端的输入端和报警器的输入端均与图像比较器的输出端连接。
上述实施方式中，智能防窃电电力计量箱包括电力计量箱箱门、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，其中，第一箱门开启监测单元通过监测箱门打开时的电流变化以判断箱门是否被打开，第二箱门开启监测单元则通过箱门被打开时箱体内的温度变化以判断箱门是否被打开，只有在第一箱门开启监测单元判断箱门被打开，且第二箱门开启监测单元也判断箱门被打开的情况下，才会认为箱门被打开，同时触发图像采集单元采集打开箱门者的图像信息以判断是否为工作人员打开。
如图3所示，图像处理装置包括图像邻域补偿模块、图像亮度调节模块以及图像滤波模块；
其中，图像采集装置的输出端与图像邻域补偿模块的输入端连接，图像领域补偿模块的输出端与图像亮度调节模块的输入端连接，图像亮度调节模块的输出端与图像滤波单元的输入端连接，图像滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。
上述实施方式中，由于防窃电行为有时会发生在夜晚，为了提高图像采集装置采集的图像的清晰度，本发明提供的智能防窃电电力计量箱使用图像处理装置对采集到的图像进行图像处理，其中，图像邻域补偿单元用于补偿图像采集装置采集图像的轮廓，图像亮度调节模块使用对数函数结合指数函数完成投射，能够使亮度调节更为精准，再使用图像滤波模块使用加权窗对图像噪声进行滤除，因此，获得的图像信息更加清晰。
具体地，将图像采集装置传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像邻域补偿单元对图像f(x,y)进行图像邻域补偿处理，经过图像邻域补偿处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，
令；
进行图像邻域补偿时，则有，
；
；
代入，则有，
。
上述实施方式中，图像邻域补偿单元用于补偿图像采集装置采集图像的轮廓，以优化图像的边缘及灰度跳变的部分，其目的主要是优化图像中的细节边缘，使灰度反差增强，由于图像采集装置采集的图像为人物图像，人物图像的边缘和轮廓都位于灰度突变的地方，因此，在此使用图像邻域补偿方法，即使用图像边界附近图像的灰度补偿图像边界的灰度，一方面，凸显了图像边界的灰度值，另一方面，降低了图像边界邻域的灰度值，进而增加了灰度反差，使图像的边缘得到优化。
如图4所示，图像亮度调节模块包括图像亮度提取子模块和图像亮度调节子模块，图像邻域补偿模块的输出端与图像亮度调节子模块的输入端连接，图像亮度调节子模块的输出端与图像滤波模块的输入端连接，图像亮度提取子模块的输出端与图像亮度调节子模块的输入端连接；图像亮度调节子模块对上述图像g(x,y)进行图像的亮度调节处理，经过亮度调节后图像二维函数为h(x,y)，其中，使用图像亮度提取子模块提取图像g(x,y)的亮度范围[a，b]，经过图像亮度调节模块调节后的图像h(x,y)为[c，d]，a,b,c,d的单位为nits，则有，
。
上述实施方式中，图像采集装置用于采集打开电力计量箱箱门1的人员的图像信息，以区分是工作人员例行巡查还是发生窃电行为。但是，由于每个时间段的光照强度不一，尤其是在夜晚，光线弱，不能获取清晰的图像信息，因此，在对图像进行邻域补偿后，需要对图像进行亮度调节处理，在此，经过图像亮度调节后的图像g(x,y)为非线性函数，在对图像g(x,y)进行亮度调节时，首先使用图像亮度提取子模块提取图像g(x,y)的亮度范围[a，b]，常用的图像亮度提取子模块为matlab，在此，引入投射概念，通过对图像g(x,y)进行投射以将图像的亮度变换，具体地，使用对数函数结合指数函数完成投射，能够使亮度调节更为精准，调节后的图像h(x,y)的亮度范围为[c，d]，其中，c，d为可调节参数，使用对数结合指数函数将图像的亮度投射到目标范围内，使得投射精度更高。
具体地，图像滤波模块对上述图像h(x,y)进行图像滤波处理，经过滤波处理后的图像二维函数为p(x,y)，其中，图像h(x,y)为大小为M×N的图像，M、N为正整数，x=0,1,2,…,M-1和y=0,1,2,…,N-1，u=0,1,2,…,M-1，v=0,1,2,…,N-1，k、r为正整数，s(x,y)为滤波函数，为可调参数，滤波效果通过进行调节，则有，
；
其中，；
；
。
上述实施方式中，在此，假设使用一个3×3的加权窗（即M=3、N=3）对图像h(x,y)进行滤波处理，取值越小，则噪声背景在图像中的占比就越大，但是，若取值在越来越小的过程中，滤波会将图像有用信息也滤除，因此，选取合适的值至关重要，在此，取值为0.5。
具体地，温度传感器用于采集电力计量箱箱体内的温度信息，温度传感器将采集的温度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，V1为经过信号处理电路处理后的电压信号，信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接。
本发明提供的智能防窃电电力计量箱使用温度传感器监测箱体内温度的变化以获知电力计量箱箱门是否被打开，由于温度变化较为微弱，所以对温度传感器采集的温度信号的精确度就有较高要求，在此，本发明提供的智能防窃电电力计量箱采用信号处理电路对温度传感器采集的温度信号进行信号处理，通过设定低频响应、提高放大增益、控制低频增益和控制低频转折点等一系列电路结构以提高对温度采集的精度。
如图5所示，信号处理电路包括运算放大器A1-A4、电容C1-C7、电阻R1-R10以及Vcc/2电源。
其中，温度传感器的输出端与电容C1的一端连接，电阻R1的一端接Vcc/2电源，电阻R1的另一端与电容C1的另一端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接Vcc/2电源，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端还与运算放大器A1的反相输入端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电阻R4的一端与电阻R3的一端连接，电容C3的一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电容C2与电阻R5并联后的一端与电阻R4的另一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端与电阻R8的一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端还与运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A2的反相输入端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电容C4的一端连接，电阻R6的一端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R6的另一端与电容C5的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C5的另一端与电阻R7的一端连接，电容C5的另一端还与运算放大器A3的反相输入端连接，运算放大器A3的同相输入端接Vcc/2电源，电阻R7的另一端也与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R9的一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R8的另一端还与电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端还与电容C6的一端连接，电容C7的一端接Vcc/2电源，电容C7的另一端与电阻R10的另一端连接，电阻R10的另一端还与运算放大器A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与运算放大器A4的反相输入端连接，电容C6的另一端还与运算放大器A4的输出端连接，运算放大器A4的输出端与中央处理装置的输入端连接，信号处理电路将电压信号V1传输至中央处理装置。
其中，电阻R1的阻值为47KΩ，电阻R2的阻值为110KΩ，电阻R3的阻值为100KΩ，电阻R4的阻值为11KΩ，电阻R5的阻值为100KΩ，电阻R6的阻值为22KΩ，电阻R7的阻值为91KΩ，电阻R8的阻值为220KΩ，电阻R9的阻值为220KΩ，电阻R10的阻值为68KΩ。
运算放大器A1-A4的型号均为LT1192。
电容C1的电容值为330nF，电容C2的电容值为27nF，电容C3的电容值为22nF，电容C4的电容值为22nF，电容C5的电容值为22nF，电容C6的电容值为470nF，电容C7的电容值为330nF。
具体地，电阻R1和电容C1用来设定信号处理电路的低频响应，电阻R2和电阻R3用来控制信号处理电路的总增益，电阻R4和电阻R5用来控制电路的低频增益，电阻R5和电容C2用来控制50Hz低频转折点，更进一步地，电容C3、电容C4、电容C5、电阻R6和电阻R7和运算放大器A3构成了一个500Hz的高通滤波器，这一设计能够有效抵消50Hz滤波器的效应，使输出信号平坦地越过1Hz，直到由电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C6和电容C7构成的2120Hz的低通滤波器开始起作用，在由电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C6和电容C7构成的2120Hz的低通滤波器中，输入电阻拆分成了两个电阻，构成加法器。
信号处理电路在具体应用时，500Hz响应比理想曲线高0.8db，2120Hz响应比理想曲线低1.3db，从节约成本和电路的复杂程度而言，本发明使用的信号处理电路在对温度传感器采集的信号进行处理的效果是最好的，在保障温度信号不失真的前提下能够对信号进行有效放大。
具体地，电流比较器中存储有电流阈值范围，温度比较器中存储有温度阈值范围，图像比较器中存储有工作人员图像信息；温度传感器将采集的温度信号传输至信号处理电路进行信号处理，信号处理电路将经过信号处理的温度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的温度信号传输至温度比较器，温度比较器将接收到的温度信号与温度阈值范围进行比较，若温度比较器接收到的温度信号超出温度阈值范围，则温度比较器产生一高电平信号传输至与门电路，若温度比较器接收到的温度信号未超出温度阈值范围，则温度比较器产生一低电平信号传输至与门电路；电流监测器将采集的电流信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的电流信号传输至电流比较器，电流比较器将接收到的电流信号与电流阈值范围进行比较，若电流比较器接收到的电流信号超出电流阈值范围，则电流比较器产生一高电平传输至与门电路，若电流比较器接收到的电流信号未超出电流阈值范围，则电流比较器产生一低电平传输至与门电路；当图像采集装置接收到高电平信号时，图像采集装置开始采集电力计量箱箱门1前的图像信息，并将采集到的图像信息传输至图像处理装置进行图像处理，图像处理装置将处理后的图像信息传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至图像比较器，图像比较器将接收到的图像传输至远程监测端，图像比较器将接收到的图像信息与其存储的工作人员图像信息进行对比，若一致，则报警器不进行报警，若不一致，则报警器进行报警。
使用简单的电路来判断电力计量箱箱门是否被打开，不仅精确而且成本较低，当电力计量箱箱门关闭时，第一电阻被接入电路，电流监测器以预设的采样时间采集电路中的电流值，并将当前时刻的电流值作为电流阈值范围的参考值，也就是说，电流监测器能够实时更新电流阈值范围，这样就能大大提高对电力计量箱箱门是否被打开的检测精度，因为箱门电源在实际使用过程中，箱门电源的电量是变化的，但是，此类变化一般都是缓慢的，例如，使用时间较久，则箱门电源的电量会下降，对此情况，由于电流监测器能够根据上一时刻采集的电流值实时更新电流阈值范围，因此，就杜绝了由箱门电源在使用过程中的电量变化而引起的误判。
具体地，在使用第一箱门开启监测单元对电力计量箱箱门是否开启进行监测的方法如下：
步骤1：电流监测器以预设的采样时间采集电路中的电流值，在k时刻采集的电流值为I，在k+1时刻采集的电流值为Inow；其中，k时刻为采样过程中的任一时刻，k+1时刻为k时刻的下一时刻。
步骤2：将采集到的电流值I和Inow通过中央处理装置传输至电流比较器，则设定电流阈值范围为[0.9I，1.1I]。
上述实施方式中，在步骤2中，当电力计量箱箱门1闭合时，第一电阻4和第二电阻5并联接入电路，当电力计量箱箱门1开启时，第一电阻4“脱离”电路，仅有第二电阻5串接于电路中，由于电路的阻值变大，电流值将会变小，但是，在步骤2中，将电流阈值范围的上限设置为1.1I，以解决箱体电源6在相邻采样时间内的电压变化。
步骤3，将Inow和上述电流阈值范围进行比较以判断电力计量箱箱门是否开启，若判断为电力计量箱箱门未开启，则令k=k+1，返回步骤1。
在进行试验时，设置为第一电阻4等于第二电阻5。
在电力计量箱箱门被开启时，必然会造成电力计量箱箱门外的空气大量涌入箱体内，进而造成箱体内温度的变化，因此，在此使用温度传感器监测箱体内温度的变化，也能够精确获知电力计量箱箱门是否被打开，且将温度传感器当前采集的温度信号经过信号处理电路进行信号处理后再通过中央处理装置传输至温度比较器，温度比较器根据接收到的温度信号动态调整温度阈值范围。
具体地，在使用第二箱门开启监测单元对电力计量箱箱门是否开启进行监测的方法如下：
步骤1：中央处理装置对接收到的温度信号设置采样频率，在t时刻采集的温度值为T，在t+1时刻采集的温度值为Tnow；其中，t时刻为采样过程中的任一时刻，t+1时刻为t时刻的下一时刻。
步骤2：将采集到的温度值T和Tnow传输至温度比较器，则设定温度阈值范围为[0.98T，1.02T]。
步骤3，将Tnow和上述温度阈值范围进行比较以判断电力计量箱箱门是否开启，若判断为电力计量箱箱门未开启，则令k=k+1，返回步骤1。
本发明提供的智能防窃电电力计量箱采用两种方式共同判断电力计量箱箱门是否被打开，只要两种方式均认为被打开的情况下，才认为电力计量箱箱门被开启，更进一步提高了判断精度，且仅在判断为电力计量箱箱门被开启时才触发图像采集装置进行图像采集作业，不仅能够延长图像采集装置的使用寿命和节省图像采集装置的用电，由于图像采集装置设置于箱体内，也能保护图像采集装置不受损坏，进一步节约了防窃电成本。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述智能防窃电电力计量箱包括电力计量箱箱门（1）、电力计量箱箱体、第一箱门开启监测单元、第二箱门开启监测单元、图像采集单元以及终端监控单元，所述电力计量箱箱门（1）设置于所述电力计量箱箱体一侧；
其中，所述第一箱门开启监测单元包括绝缘层（2）、导线（3）、第一电阻（4）、第二电阻（5）、箱门电源（6）以及电流监测器；所述绝缘层（2）固定设置于所述电力计量箱箱门（1）内侧，两根导线（3）设置于所述绝缘层（2）内，且两根导线（3）的一端连接，两根导线（3）的其中一根导线（3）导出所述绝缘层（2）与所述第一电阻（4）的一端连接，两根导线（3）的另一根导线（3）导出所述绝缘层（2）与所述第二电阻（5）的一端连接，所述第一电阻（4）的另一端设有一触头，在所述电力计量箱箱门（1）关闭时，该触头与所述第二电阻（5）的另一端连接，在所述电力计量箱箱门（1）打开时，该触头与所述第二电阻（5）的另一端断开连接，所述第二电阻（5）的一端还与所述箱门电源（6）的正极连接，所述箱门电源（6）、所述电流监测器以及所述第二电阻（5）形成闭合回路；
其中，所述第二箱门开启监测单元包括温度传感器和信号处理电路，所述温度传感器和所述信号处理电路均设置于所述电力计量箱箱体内，所述温度传感器用于监测所述电力计量箱箱体内的温度信号；
其中，所述图像采集单元包括图像采集装置和图像处理装置，所述图像采集装置和所述图像处理装置均设置于所述电力计量箱箱体内；
其中，所述终端监控单元包括中央处理装置、电流比较器、温度比较器、图像比较器、报警器、与门电路以及远程监测端；所述温度传感器、所述信号处理电路以及所述中央处理装置依次连接，所述电流监测器的输出端与所述中央处理装置的输入端连接，所述图像采集装置、所述图像处理装置以及所述中央处理装置依次连接，所述电流比较器的输入端、所述温度比较器的输入端以及所述图像比较器的输入端均与所述中央处理装置的输出端连接，所述电流比较器的输出端和所述温度比较器的输出端均与所述与门电路的输入端连接，所述与门电路的输出端与所述图像采集装置的输入端连接，所述远程监测端的输入端和所述报警器的输入端均与所述图像比较器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述图像处理装置包括图像邻域补偿模块、图像亮度调节模块以及图像滤波模块；
其中，所述图像采集装置的输出端与所述图像邻域补偿模块的输入端连接，所述图像领域补偿模块的输出端与所述图像亮度调节模块的输入端连接，所述图像亮度调节模块的输出端与所述图像滤波单元的输入端连接，所述图像滤波单元的输出端与所述中央处理装置的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，将所述图像采集装置传输至所述图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像邻域补偿单元对图像f(x,y)进行图像邻域补偿处理，经过图像邻域补偿处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，
令；
进行图像邻域补偿时，则有，
；
；
代入，则有，
。
4.根据权利要求3所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述图像亮度调节模块包括图像亮度提取子模块和图像亮度调节子模块，所述图像邻域补偿模块的输出端与所述图像亮度调节子模块的输入端连接，所述图像亮度调节子模块的输出端与所述图像滤波模块的输入端连接，所述图像亮度提取子模块的输出端与所述图像亮度调节子模块的输入端连接；所述图像亮度调节子模块对上述图像g(x,y)进行图像的亮度调节处理，经过亮度调节后图像二维函数为h(x,y)，其中，使用图像亮度提取子模块提取图像g(x,y)的亮度范围[a，b]，经过图像亮度调节模块调节后的图像h(x,y)为[c，d]，a,b,c,d的单位为nits，则有，
。
5.根据权利要求4所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述图像滤波模块对上述图像h(x,y)进行图像滤波处理，经过滤波处理后的图像二维函数为p(x,y)，其中，图像h(x,y)为大小为M×N的图像，M、N为正整数，x=0,1,2,…,M-1和y=0,1,2,…,N-1，u=0,1,2,…,M-1，v=0,1,2,…,N-1，k、r为正整数，s(x,y)为滤波函数，为可调参数，滤波效果通过进行调节，则有，
；
其中，；
；
。
6.根据权利要求1所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，温度传感器用于采集所述电力计量箱箱体内的温度信息，所述温度传感器将采集的温度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理电路，V1为经过所述信号处理电路处理后的电压信号，所述信号处理电路的输出端与所述中央处理装置的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器A1-A4、电容C1-C7、电阻R1-R10以及Vcc/2电源；
其中，所述温度传感器的输出端与电容C1的一端连接，电阻R1的一端接Vcc/2电源，电阻R1的另一端与电容C1的另一端连接，电容C1的另一端与运算放大器A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接Vcc/2电源，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R2的另一端还与运算放大器A1的反相输入端连接，电阻R3的另一端与运算放大器A1的输出端连接，电阻R4的一端与电阻R3的一端连接，电容C3的一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接，电容C2与电阻R5并联后的一端与电阻R4的另一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端与电阻R8的一端连接，电容C2和电阻R5并联后的另一端还与运算放大器A2的输出端连接，运算放大器A2的反相输入端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电容C4的一端连接，电阻R6的一端接Vcc/2电源，电容C3的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R6的另一端与电容C5的一端连接，电容C4的另一端与运算放大器A3的输出端连接，电容C5的另一端与电阻R7的一端连接，电容C5的另一端还与运算放大器A3的反相输入端连接，运算放大器A3的同相输入端接Vcc/2电源，电阻R7的另一端也与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的一端与运算放大器A2的输出端连接，电阻R9的一端与运算放大器A3的输出端连接，电阻R8的另一端与电阻R9的另一端连接，电阻R8的另一端还与电阻R10的一端连接，电阻R8的另一端还与电容C6的一端连接，电容C7的一端接Vcc/2电源，电容C7的另一端与电阻R10的另一端连接，电阻R10的另一端还与运算放大器A4的同相输入端连接，电容C6的另一端与运算放大器A4的反相输入端连接，电容C6的另一端还与运算放大器A4的输出端连接，运算放大器A4的输出端与所述中央处理装置的输入端连接，所述信号处理电路将电压信号V1传输至所述中央处理装置。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的智能防窃电电力计量箱，其特征在于，所述电流比较器中存储有电流阈值范围，所述温度比较器中存储有温度阈值范围，所述图像比较器中存储有工作人员图像信息；所述温度传感器将采集的温度信号传输至所述信号处理电路进行信号处理，所述信号处理电路将经过信号处理的温度信号传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的温度信号传输至所述温度比较器，所述温度比较器将接收到的温度信号与温度阈值范围进行比较，若所述温度比较器接收到的温度信号超出温度阈值范围，则所述温度比较器产生一高电平信号传输至所述与门电路，若所述温度比较器接收到的温度信号未超出温度阈值范围，则所述温度比较器产生一低电平信号传输至所述与门电路；所述电流监测器将采集的电流信号传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的电流信号传输至所述电流比较器，所述电流比较器将接收到的电流信号与电流阈值范围进行比较，若所述电流比较器接收到的电流信号超出电流阈值范围，则所述电流比较器产生一高电平传输至所述与门电路，若所述电流比较器接收到的电流信号未超出电流阈值范围，则所述电流比较器产生一低电平传输至所述与门电路；当所述图像采集装置接收到高电平信号时，所述图像采集装置开始采集所述电力计量箱箱门（1）前的图像信息，并将采集到的图像信息传输至所述图像处理装置进行图像处理，所述图像处理装置将处理后的图像信息传输至所述中央处理装置，所述中央处理装置将接收到的图像信息传输至所述图像比较器，所述图像比较器将接收到的图像传输至所述远程监测端，所述图像比较器将接收到的图像信息与其存储的工作人员图像信息进行对比，若一致，则所述报警器不进行报警，若不一致，则所述报警器进行报警。
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