CN111564012A - 一种配电箱入侵检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电箱入侵检测系统及方法，所述系统包括：安装于主板的磁传感器单元，所述磁传感器单元连接基板管理控制器；配电箱盖上安装有与所述磁传感器单元相对的磁体。本发明采用的集成式磁传感器检测范围更宽，检测精度更高，可以实现特定点检测，能够快速发现配电箱被非法入侵的情况，更全面的实现对配电箱的保护功能。

Description

一种配电箱入侵检测系统及方法

技术领域

本发明属于配电系统保护技术领域，具体涉及一种配电箱入侵检测系统及方法。

背景技术

配电箱是数据上的海量参数，一般是构成低压林按电气接线，要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电箱。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。

配电箱具有体积小、安装简便，技术性能特殊、位置固定，配置功能独特、不受场地限制，应用比较普遍，操作稳定可靠，空间利用率高，占地少且具有环保效应的特点。是指挥供电线路中各种元器件合理分配电能的控制中心，是可靠接纳上端电源，正确馈出荷载电能的控制环节，也是获取用户对供电质量满意与否的关键。提高动力配电箱的操作可靠性，是创优质工程的目标。

配电箱结构分两种：1、焊接结构：简单的把钣金件经过裁剪、折弯、开孔然后焊接起来。2、拼装结构：把钣金件分开加工，每个部件加工好以后在组装，用螺丝和三通加固锁死，外观漂亮，操作简单，可以节约大量的运输成本。显然焊接结构不利于后续维护人员打开配电箱进行相关操作，而采用拼装结构的配电箱有被入侵的风险。若非专业人士打开配电箱很可能造成局域电网稳定性被破坏或发生安全事故。但是目前尚未有有效方法可以检测配电箱被非法打开的情况。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种配电箱入侵检测系统及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种配电箱入侵检测系统，所述系统包括：

磁传感器单元、处理器和磁体，所述磁传感器单元安装在配电箱箱体内，所述磁体安装在配电箱箱门上且所述磁体与所述磁传感器单元相对设置；所述磁传感器单元连接处理器；所述处理器通过5G通信模块连接远程服务端。

进一步的，所述磁传感器单元包括角度感测器和二维场强检测器，所述角度感测器和二维场强检测器均通过模数转换器与处理器通信连接；所述传感器单元还分别与电源和静电保护二极管连接。

进一步的，所述系统还包括语音报警器，所述语音报警器连接处理器。

进一步的，所述系统还包括温度传感器，所述温度传感器安装于配电箱箱体内；所述温度传感器与处理器通信连接。

进一步的，所述系统还包括射频阅读器和运维射频标签，所述射频阅读器安装在配电箱箱体内，且所述射频阅读器电连接处理器。

本发明还提供一种配电箱入侵检测方法，所述方法包括：

实时获取磁传感器单元采集的磁通量；

判断当前磁通量与预设的标准磁通量的差值是否超过预设阈值：

若是，则判定配电箱被入侵并发出入侵警报。

进一步的，所述实时获取磁传感器单元采集的磁通量，包括：

获取磁场角度和磁场强度；

根据所述磁场角度和磁场强度计算磁通量。

进一步的，所述方法还包括：

预先设置标准磁通量与环境温度的关系函数；

获取温度传感器采集的环境温度；

根据所述环境温度和所述关系管束获取对应的标准磁通量。

进一步的，远程服务端对入侵告警的处理方法，包括：

预先设置处理器IP、位置和运维人员信息的映射关系表；

采集发送入侵告警的异常处理器IP；

根据所述映射关系表获取异常处理器IP的相应位置和相应运维人员信息；

根据所述相应运维人员信息将异常处理器IP的相应位置和入侵告警发送至相应运维人员终端。

进一步的，所述方法还包括：

接收射频阅读器发送的运维射频标签识别信息；

判定当前次入侵为合法入侵并撤销入侵告警。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的配电箱入侵检测系统及方法，通过在配电箱内设置与处理器连接的磁传感器单元，并在配电箱箱门上相对设置磁体，实现对配电箱入侵的检测，本发明采用的集成式磁传感器检测范围更宽，检测精度更高，可以实现特定点检测，能够快速发现配电箱被非法入侵的情况，更全面的实现对配电箱的保护功能。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本申请一个实施例的系统的结构示意图。

图2是本申请一个实施例的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种配电箱入侵检测系统，包括以下结构：

请参考图1，安装于箱体内的磁传感器单元连接处理器。磁传感器单元包括多个磁传感器。配电箱箱门上安装有与所述磁传感器单元相对的磁铁。当打开和关闭箱门的时候，磁铁跟磁传感器单元之间的磁通量会发生变化，这样磁传感器单元通过感应磁通量的变化从而生成相应的电信号，处理器接收电信号判断是否配电箱盖被打开。

实施例2

本实施例中的磁传感器采用GMR sensor，GMR sensor检测水平磁场，磁体也改为水平磁体。

实施例3

本实施例提供一种配电箱入侵检测系统，在配电箱内安装角度感测器和二维场强检测器两种磁传感器，组成磁传感器单元。角度感测器和二维场强检测器均通过模数转换器（ADC）与处理器通信连接；此外磁传感器单元还分别与电源和静电保护二极管连接。配电箱箱门上安装有与磁传感器单元相对的磁体。此外，配电箱箱体内还安装有温度传感器，温度传感器与处理器电连接。处理器电连接语音报警器。处理器通过5G通信模块与远程服务端通信连接。此外箱体内还安装有射频阅读器，与之匹配的运维射频标签由配电箱的运维人员持有。

如图2所示，方框表示GMR电阻器，箭头表示磁化方向。GMR1负责角度的检测，GMR2负责二维磁场强度的检测。通过GMR电阻器形状各向异性效应为传感器层生成预定义的参考磁化轴。 形状各向异性是指物质某些性质随着形状的改变而有所变化，不同的形状上会呈现出差异的性质，有时可以通过改变矩形的长宽之比来改变材料的形状各向异性。 因此，每个GMR电阻的自由层磁化强度不仅取决于外部磁场的角度，还取决于外部磁场的强度。对于GMR电阻条，形状各向异性轴由条的长度方向确定，电路中的GMR电阻被安排在两个惠斯通电桥中，对于GMR2 sensor， 电阻器B的第一桥的方向和各向异性轴的方向与第二桥彼此大致垂直，通过垂直于形状各向异性轴的硬磁化配置，可以使用GMR电阻B对垂直于其形状各向异性轴方向的磁场分量更加敏感，GMR2的电阻器B相对于GMR1的电阻器A具有大得多的形状各向异性，因此，GMR2充当场强传感电路，GMR1充当角度感测电路。

首先GMR2电路可以估计磁场强度或者检测是否存在最小可接受的磁场强度，在地磁场下，由于形状各向异性效应，在垂直长度轴中，沿着硬磁化轴的磁化量不饱和的情况下，可以通过改变硬磁化轴的外部磁场来获得较小的环路特性，在这中情况下，可以通过以下公式计算矢量长度来估算平面内的场强：

Sqrt（V1{circumflex over（）} 2 + V2 {circumflex over（）} 2）

V1是在对y方向敏感的电桥的两个半桥之间分接的电压，而V2是在对x方向敏感的电桥的两个半桥之间分接的电压，如果磁场为0，那么V1和V2基本上为0，则可以确定磁场太低或者完全不存在。

然后结合GMR1角度感测电路，使用GMR1感测磁场角度之差，例如，使用a mT的旋转磁场强度时，GMR1可以感测到z1度的角度差，当磁场强度变为b mT时，GMR1感测到的角度差为z2度，随着磁场强度的增加，该差异进一步减小。

通过GMR1角度感测电路和GMR2场强感测电路的耦合，场强感测部分与角度感测部分同时进行，将检测输出的数据经过ADC发送至处理器，处理器判断磁通量的变化是否超过预设阈值，若超过阈值则表明配电箱入侵被触发，处理器生成入侵告警信息，并将入侵告警信息发送至远程服务端。

实施例4

本实施例提供一种配电箱入侵检测方法，包括如下步骤：

S1、实时获取磁传感器单元采集的磁通量。

首先，处理器通过温度传感器获取配电箱内部温度。处理器内存储有温度与标准磁通量的关系函数（或对应表）。根据当前配电箱温度和关系函数即可得到当前应采用的标准磁通量。

处理器根据角度感测器和二维场强检测器发送的检测信息计算当前磁通量。

S2、判断当前磁通量与预设的标准磁通量的差值是否超过预设阈值：若是，则判定配电箱被入侵并发出入侵警报。

处理器计算当前磁通量与当前采用的标准磁通量的差值，并判断差值是否超过预设阈值，若超过阈值，则生成入侵告警信息，并将入侵告警信息发送至远程服务端。同时，处理器控制语音报警器发出声音警报。

若处理器预先接收到射频阅读器对运维射频标签的识别信息，说明是运维人员打开配电箱，因此处理器不生成入侵告警，或将已生成的告警信息撤销。

若远程服务端接收到告警信息，则执行以下方法：

远程服务端中预先设置有处理器IP、位置和运维人员信息的映射关系表，采集发送入侵告警的异常处理器IP，根据映射关系表获取异常处理器IP的相应位置和相应运维人员信息，根据相应运维人员信息将异常处理器IP的相应位置和入侵告警发送至相应运维人员终端。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种配电箱入侵检测系统，其特征在于，所述系统包括：

磁传感器单元、处理器和磁体，所述磁传感器单元安装在配电箱箱体内，所述磁体安装在配电箱箱门上且所述磁体与所述磁传感器单元相对设置；所述磁传感器单元连接处理器；所述处理器通过5G通信模块连接远程服务端。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磁传感器单元包括角度感测器和二维场强检测器，所述角度感测器和二维场强检测器均通过模数转换器与处理器通信连接；所述传感器单元还分别与电源和静电保护二极管连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括语音报警器，所述语音报警器连接处理器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括温度传感器，所述温度传感器安装于配电箱箱体内；所述温度传感器与处理器通信连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括射频阅读器和运维射频标签，所述射频阅读器安装在配电箱箱体内，且所述射频阅读器电连接处理器。

6.一种配电箱入侵检测方法，其特征在于，所述方法包括：

实时获取磁传感器单元采集的磁通量；

判断当前磁通量与预设的标准磁通量的差值是否超过预设阈值：

若是，则判定配电箱被入侵并生成入侵告警，并将所述入侵告警发送至远程服务端。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述实时获取磁传感器单元采集的磁通量，包括：

获取磁场角度和磁场强度；

根据所述磁场角度和磁场强度计算磁通量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

预先设置标准磁通量与环境温度的关系函数；

获取温度传感器采集的环境温度；

根据所述环境温度和所述关系管束获取对应的标准磁通量。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，远程服务端对入侵告警的处理方法，包括：

预先设置处理器IP、位置和运维人员信息的映射关系表；

采集发送入侵告警的异常处理器IP；

根据所述映射关系表获取异常处理器IP的相应位置和相应运维人员信息；

根据所述相应运维人员信息将异常处理器IP的相应位置和入侵告警发送至相应运维人员终端。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收射频阅读器发送的运维射频标签识别信息；

判定当前次入侵为合法入侵并撤销入侵告警。

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