CN110988421B - 一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置及系统，通过比对身份识别模块是否符合开锁动作，以及判断是否符合开锁时间段，以执行开锁程序进行开锁；执行开锁程序后，向监控服务器发送开锁时间，开锁人员身份信息以及位置信息；监控服务器接收上述信息，并对上述信息进行判定，如任一条件不符合，向微处理器发送闭锁控制指令，微处理器执行闭锁程序。实现了基于智能锁自身对动作的判断以及监控服务器的远端判断工作。本发明提高计量智能化管理水平。计量箱智能锁的应用，完成了传统弹子锁到智能锁的跨越式提升，同时适应了互联网思维对电力行业的，有效解决了以往对传统锁具监控管理不到位的技术难题，大大提高了计量智能化管理水平。

Description

一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置及系统

技术领域

本发明涉及电表箱技术领域，尤其涉及一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置及系统。

背景技术

随着电网技术不断进步，供、配、用电设备设施的成本和造价也不断提升，对安全防盗的要求也随之提高。每年用户偷电、窃电给电网公司造成了巨大的经济损失,而且在偷窃电过程中对供用电设施的损害还构成了较大安全隐患，出现用电事故的几率大大增加。目前对偷电、窃电的防护措施主要集中在电能计量表计上，但是计量表箱的安全防护措施则相对落后，大部分计量箱柜采用的防盗机构大多是传统弹子锁，这种锁安全性能差、易私配钥匙盗开、无法信息化管理，不能监控开启和锁闭的状态，对于权限的管控也只能采用分配钥匙的原始方式，不能杜绝私配私开，更不能事后复查，保留证据，从而准确的定位责任，这就给防窃电、反窃电工作带来了极大的不便。

在计量全寿命资产管理周期的背景下,基于“互联网+”思想研发一种新型电能计量锁具管理系统，提高计量表箱的安全防护能力，建立全新的电能计量装置锁具远程管理方式，即安全性高，可以信息化管理的，以及能够实时授权，能够监控开启、关闭状态并记录操作证据，支撑计量装置全寿命信息化资产管理。目前已经将智能锁应用到电能计量，可以实现互联网+的功能。但是作为一种远程通信开锁或闭锁功能，其通信安全是一个至关重要的问题，如果通信数据被破解，或者一些非授权人员进行的通信解锁，这样给电能计量带来极大的安全隐患，如何提升电能计量锁的安全性，以及开锁闭锁信息的安全性是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置，包括：电表箱，电表箱上设有门体，门体上设有锁扣，锁扣上设有智能锁；

智能锁包括：锁槽，锁件，驱动机构以及控制机构；

控制机构通过驱动机构与锁件连接，控制机构控制驱动机构运行，使锁件与锁槽配合实现智能锁锁定以及开合；

控制机构包括：微处理器，GPS定位模块，时间记录模块，触摸屏，通信模块，身份识别模块以及用于给内部元件供电的充电电池；

GPS定位模块，时间记录模块，触摸屏，通信模块，身份识别模块分别与微处理器连接；

微处理器通过GPS定位模块获取当前的位置信息；通过时间记录模块获取当前时间，通过身份识别模块获取开锁人员的身份信息；通过触摸屏显示智能锁信息，通过通信模块将数据信息上传至监控服务器，还接收监控服务器发送的数据信息以及控制指令。

优选地，微处理器还用于接收监控服务器的绑定控制指令，与所对应的电表箱进行绑定；

控制机构还包括：客户端；

客户端用于配置到终端机上，客户端与微处理器通信连接，微处理器接收客户端所对应终端机发送的控制指令，并执行开锁或闭锁控制执行；

还向终端机发送智能锁的当前状态信息。

优选地，微处理器与终端机以及监控服务器分别通过标准的SSL加密协议进行通信，屏蔽过滤非授权用户发送的数据信息。

优选地，监控服务器配置智能锁通信数据以及明文；

监控服务器根据智能锁通信数据以及公钥生成开关锁公钥；

监控服务器根据预设监控服务器标识数据以及明文生成智能锁通信签名；

监控服务器使用开关锁公钥对智能锁通信签名以及明文进行加密形成智能锁通信加密文件，发送给智能锁；

监控服务器获取智能锁发送的加密智能锁通信数据，并且根据智能锁通信签名，开关锁公钥以及明文，解密加密智能锁通信数据；

智能锁使用开关锁公钥对待通信的数据，智能锁通信签名以及明文打包生成待传输的加密智能锁通信数据。

优选地，智能锁具有与监控服务器相同的开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文，智能锁获取监控服务器发的加密数据后，根据开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文进行解密。

优选地，控制机构还包括：语音控制模块；

语音控制模块与微处理器连接，用于根据接收的语音信息与预设的语音信息进行比较，符合要求时，执行开锁或闭合动作。

优选地，身份识别模块用于开锁人员的人员信息；身份识别模块通过指纹识别，或虹膜识别，或面部识别；

微处理器还用于通过比对身份识别模块是否符合开锁动作，以及判断是否符合开锁时间段，以执行开锁程序进行开锁；执行开锁程序后，向监控服务器发送开锁时间，开锁人员身份信息以及位置信息；

监控服务器接收上述信息，并对上述信息进行判定，如任一条件不符合，向微处理器发送闭锁控制指令，微处理器执行闭锁程序。

优选地，控制机构还设有充放电控制电路；

充电电池通过充放电控制电路连接电源线，当充电电池的电量低于电量阈值时，充放电控制电路控制充电回路导通，对充电电池进行充电；达到预设电量阈值时，断开充电回路。

优选地，智能锁接收监控服务器和客户端发送的加密智能锁通信数据，对所述加密智能锁通信数据所发送的发送方身份进行确认；满足要求时，对所述加密智能锁通信数据进行解密处理，并执行。

本发明还提供一种系统，包括应用到电能计量机构的智能安全防护装置，终端机和监控服务器。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

智能锁执行的开闭锁方式可以通过比对身份识别模块是否符合开锁动作，以及判断是否符合开锁时间段，以执行开锁程序进行开锁；执行开锁程序后，向监控服务器发送开锁时间，开锁人员身份信息以及位置信息；监控服务器接收上述信息，并对上述信息进行判定，如任一条件不符合，向微处理器发送闭锁控制指令，微处理器执行闭锁程序。实现了基于智能锁自身对动作的判断以及监控服务器的远端判断工作。

本发明还实现了在进行开闭锁信息通信时，智能锁使用开关锁公钥对待通信的数据，智能锁通信签名以及明文打包生成待传输的加密智能锁通信数据。同样监控服务器在进行开闭锁通信时，也基于上述加密方式进行通信。而且智能锁在获取监控服务器和客户端发送的加密智能锁通信数据时，对加密智能锁通信数据所发送的发送方身份进行确认。能够确保智能锁执行具有操作权限发送方发送的数据，进一步提高智能锁开闭锁的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为应用到电能计量机构的智能安全防护装置示意图；

图2为应用到电能计量机构的智能安全防护装置实施例示意图。

具体实施方式

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本发明提供一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置，如图1所示，包括：电表箱，电表箱上设有门体，门体上设有锁扣，锁扣上设有智能锁；

智能锁包括：锁槽4，锁件3，驱动机构2以及控制机构；控制机构通过驱动机构2与锁件3连接，控制机构控制驱动机构2运行，使锁件3与锁槽4配合实现智能锁锁定以及开合；驱动机构2可以采用微型伺服电机，或电磁机构，或电动推杆等等。

控制机构包括：微处理器1，GPS定位模块5，时间记录模块6，触摸屏7，通信模块11，身份识别模块8以及用于给内部元件供电的充电电池10；GPS定位模块5，时间记录模块6，触摸屏7，通信模块11，身份识别模块8分别与微处理器1连接；微处理器1通过GPS定位模块5获取当前的位置信息；通过时间记录模块6获取当前时间，通过身份识别模块8获取开锁人员的身份信息；通过触摸屏7显示智能锁信息，通过通信模块11将数据信息上传至监控服务器12，还接收监控服务器12发送的数据信息以及控制指令。

终端机14可以是移动终端，以及各种形式来实施。例如，本发明实施例中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理、平板电脑、导航装置等等的移动终端以及固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

移动通信将无线电信号发送到基站、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、或者根据文本和/或消息发送和/或接收的各种类型的数据。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，微处理器1还用于接收监控服务器12的绑定控制指令，与所对应的电表箱进行绑定；控制机构还包括：客户端13；客户端13用于配置到终端机14上，客户端13与微处理器1通信连接，微处理器1接收客户端13所对应终端机14发送的控制指令，并执行开锁或闭锁控制执行；还向终端机14发送智能锁的当前状态信息。这样用户通过终端机14并安装客户端13就可以实现了对开锁和闭锁的控制。

为了提升安全性，微处理器1与终端机14以及监控服务器12分别通过标准的SSL加密协议进行通信，屏蔽过滤非授权用户发送的数据信息。

具体的，监控服务器12配置智能锁通信数据以及明文；监控服务器12根据智能锁通信数据以及公钥生成开关锁公钥；

监控服务器12根据预设监控服务器12标识数据以及明文生成智能锁通信签名；

监控服务器12使用开关锁公钥对智能锁通信签名以及明文进行加密形成智能锁通信加密文件，发送给智能锁；

监控服务器12获取智能锁发送的加密智能锁通信数据，并且根据智能锁通信签名，开关锁公钥以及明文，解密加密智能锁通信数据；

智能锁使用开关锁公钥对待通信的数据，智能锁通信签名以及明文打包生成待传输的加密智能锁通信数据。以此方式，监控服务器12和智能锁均无需获取公钥进行加密解密，避免伪造公钥的攻击，监控服务器12生成开关锁公钥，保证加密智能锁通信数据与开关锁公钥的匹配关系，无需第三方的辅助，使用方便。

智能锁具有与监控服务器12相同的开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文，智能锁获取监控服务器12发的加密数据后，根据开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文进行解密；至此，完成数据从监控服务器12到智能锁的安全传输，但是还存在智能锁不能确信加密文件是真正的监控服务器12发送的问题，所以智能锁从智能锁通信签名获取监控服务器12标识数据，根据监控服务器12标识数据与开关锁公钥生成开关锁验证密钥，智能锁使用开关锁验证密钥对智能锁通信签名进行验证，即可验证加密智能锁通信数据是否由监控服务器12所发送。

使用开关锁验证密钥对待验证数据进行解密验证对比，若相同则通过验证，若不相同则验证失败；监控服务器12标识数据可以是预设号码、监控服务器12地址号码、mac地址等能够起到唯一标识作用的数据。标识数据进行hash运算得到固定长度的字符串，将字符串分成若干段进行选取。当然上述加密公钥明文还可以基于分成若干段的字符串进行加法、乘法或其他组合运算得出的。

上述加密解密方式同样适用于终端机14与智能锁之间的通信方式。

也就是说智能锁，终端机14以及监控服务器12三者之间的通信基于上述加密解密方式进行通信传送。

智能锁接收监控服务器12和客户端13发送的加密智能锁通信数据，对所述加密智能锁通信数据所发送的发送方身份进行确认；满足要求时，对所述加密智能锁通信数据进行解密处理，并执行。智能锁与监控服务器12进行加密通信时，为了确保智能锁与监控服务器12具有加密的权限，智能锁在获取监控服务器12和客户端13发送的加密智能锁通信数据时，对加密智能锁通信数据所发送的发送方身份进行确认。能够确保智能锁执行具有操作权限发送方发送的数据，进一步提高智能锁开闭锁的安全性。

本发明中，控制机构还包括：语音控制模块；语音控制模块与微处理器1连接，用于根据接收的语音信息与预设的语音信息进行比较，符合要求时，执行开锁或闭合动作。

身份识别模块8用于开锁人员的人员信息；身份识别模块8通过指纹识别，或虹膜识别，或面部识别；微处理器1还用于通过比对身份识别模块8是否符合开锁动作，以及判断是否符合开锁时间段，以执行开锁程序进行开锁；执行开锁程序后，向监控服务器12发送开锁时间，开锁人员身份信息以及位置信息；监控服务器12接收上述信息，并对上述信息进行判定，如任一条件不符合，向微处理器1发送闭锁控制指令，微处理器1执行闭锁程序。

控制机构还设有充放电控制电路；充电电池10通过充放电控制电路连接电源线，当充电电池10的电量低于电量阈值时，充放电控制电路控制充电回路导通，对充电电池10进行充电；达到预设电量阈值时，断开充电回路。

基于上述应用到电能计量机构的智能安全防护装置本发明还提供一种系统，包括应用到电能计量机构的智能安全防护装置，终端机和监控服务器。也就是本系统基于智能安全防护装置，终端机和监控服务器三者之间的密切配合来实现远程控制远程通信开闭锁功能。

本系统可适配各类新旧计量表箱锁扣。

将智能功能纳入计量资产全寿命管理唯一识别编号，资产管理纳入mis计量资产库；

智能锁与表箱唯一匹配，智能识别；

终端机APP蓝牙控制开锁，后台实时监测；

可实现智能锁与表箱的智能GPS定位，支持巡检的路线规划及导航；

具备防盗报警功能。

根据表箱类别，分别为专变表箱、三相表箱。单相表箱配备不同型号智能锁，后台管理系统分配不同开锁权限，统一分级管理。

本发明涉及的智能锁锁梁采用6mmA3钢，表面镀铬，锁体采用锌合金材质，表面喷粉氧化处理。锁栓采用坚硬牢靠的钛合金材质。防护等级IP65以上；内置蓝牙通讯模块，蓝牙版本4.0以上；电池容量600mAH，待机长达两年，支持开启次数10000次；工作电压3.0V，工作电流<200mA。

系统由统一平台管理监控。强大的后台管理系统，可实时监测监控开启和锁闭的状态、开锁时间、开锁人员、锁具位置等信息，自动生成报表，有效管控开锁权限，杜绝了私配私开，为电力公司监控计量箱开锁状态提供有力数据支撑。

终端机APP扫码。通过系统分配的账号可登陆开锁专用APP，APP扫码后可与平台交互数据，验证锁具信息，实现开锁，同时具有定位，路线规划与导航、锁具信息展示与修改。

用户通过定制的终端机APP对锁具进行扫码，读取一个匹配设备序列号，用户数据在后台管理系统做一次设备使用授权校验，并记录计量箱信息及开锁时间等相关数据。后台管理系统下发一个开锁信号到终端机APP，APP通过蓝牙发送指令至锁具，锁具接收到蓝牙指令后启动电磁装置，完成开锁功能。

本发明提高计量人员巡检效率。APP的路线规划及导航功能，可使巡检人员直观的观看到周围表箱位置信息，并可通过最优路线第一时间到达表箱位置，极大地节省了提高了计量人员巡检效率。

提高计量全寿命资产管理。计量箱智能锁的应用，弥补了计量资产管理环节中计量箱管理不足的问题，完善了资产管理流程，极大地提高计量全寿命资产管理。

提高计量智能化管理水平。计量箱智能锁的应用，完成了传统弹子锁到智能锁的跨越式提升，同时适应了“互联网+”思维对电力行业的，有效解决了以往对传统锁具监控管理不到位的技术难题，大大提高了计量智能化管理水平。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种应用到电能计量机构的智能安全防护装置，其特征在于，包括：电表箱，电表箱上设有门体，门体上设有锁扣，锁扣上设有智能锁；

智能锁包括：锁槽，锁件，驱动机构以及控制机构；

控制机构通过驱动机构与锁件连接，控制机构控制驱动机构运行，使锁件与锁槽配合实现智能锁锁定以及开合；

控制机构包括：微处理器，GPS定位模块，时间记录模块，触摸屏，通信模块，身份识别模块以及用于给内部元件供电的充电电池；

GPS定位模块，时间记录模块，触摸屏，通信模块，身份识别模块分别与微处理器连接；

微处理器通过GPS定位模块获取当前的位置信息；通过时间记录模块获取当前时间，通过身份识别模块获取开锁人员的身份信息；通过触摸屏显示智能锁信息，通过通信模块将数据信息上传至监控服务器，还接收监控服务器发送的数据信息以及控制指令；

身份识别模块用于开锁人员的人员信息；身份识别模块通过指纹识别，或虹膜识别，或面部识别；

微处理器还用于通过比对身份识别模块是否符合开锁动作，以及判断是否符合开锁时间段，以执行开锁程序进行开锁；执行开锁程序后，向监控服务器发送开锁时间，开锁人员身份信息以及位置信息；

监控服务器接收上述信息，并对上述信息进行判定，如任一条件不符合，向微处理器发送闭锁控制指令，微处理器执行闭锁程序；

监控服务器配置智能锁通信数据以及明文；

监控服务器根据智能锁通信数据以及公钥生成开关锁公钥；

监控服务器根据预设监控服务器标识数据以及明文生成智能锁通信签名；

监控服务器使用开关锁公钥对智能锁通信签名以及明文进行加密形成智能锁通信加密文件，发送给智能锁；

监控服务器获取智能锁发送的加密智能锁通信数据，并且根据智能锁通信签名，开关锁公钥以及明文，解密加密智能锁通信数据；

智能锁使用开关锁公钥对待通信的数据，智能锁通信签名以及明文打包生成待传输的加密智能锁通信数据；

智能锁具有与监控服务器相同的开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文，智能锁获取监控服务器发的加密数据后，根据开关锁公钥，智能锁通信签名以及明文进行解密；

控制机构还包括：语音控制模块；

语音控制模块与微处理器连接，用于根据接收的语音信息与预设的语音信息进行比较，符合要求时，执行开锁或闭合动作。

2.根据权利要求1所述的应用到电能计量机构的智能安全防护装置，其特征在于，

微处理器还用于接收监控服务器的绑定控制指令，与所对应的电表箱进行绑定；

控制机构还包括：客户端；

客户端用于配置到终端机上，客户端与微处理器通信连接，微处理器接收客户端所对应终端机发送的控制指令，并执行开锁或闭锁控制执行；

还向终端机发送智能锁的当前状态信息。

3.根据权利要求2所述的应用到电能计量机构的智能安全防护装置，其特征在于，

微处理器与终端机以及监控服务器分别通过标准的SSL加密协议进行通信，屏蔽过滤非授权用户发送的数据信息。

4.根据权利要求1所述的应用到电能计量机构的智能安全防护装置，其特征在于，

控制机构还设有充放电控制电路；

充电电池通过充放电控制电路连接电源线，当充电电池的电量低于电量阈值时，充放电控制电路控制充电回路导通，对充电电池进行充电；达到预设电量阈值时，断开充电回路。

5.根据权利要求2所述的应用到电能计量机构的智能安全防护装置，其特征在于，

智能锁接收监控服务器和客户端发送的加密智能锁通信数据，对所述加密智能锁通信数据所发送的发送方身份进行确认；满足要求时，对所述加密智能锁通信数据进行解密处理，并执行。

6.一种系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的应用到电能计量机构的智能安全防护装置，终端机和监控服务器。

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