一种具有防误接线功能的计量箱安全锁研制

冯 渊 李永腾 王 骁 王 灿 曹卓斌 孙立伟（ 国网浙江宁海县供电公司，浙江 宁波315100）

1 概述

近年来，随着科技的发展，电器设备技术也得到了极大的提升，家庭拥有的电器也越来越多，这导致家庭的电费支出显著上升，为了节省这方面的支出，有些用户铤而走险，采用窃电手段，非法盗取公共电能资源，窃电行为严重破坏了电力市场秩序。 然而，现在窃电现象是有发生，甚至由原来的个人现象发展到现在的企业窃电，由于行业的差异性，针对不同行业，电力公司设立了不同的价格， 然而有些用户出于节省成本的目的，比如私自从居民用电地方拉线到商业用电区域，构成高价低接现象，导致其用电类别与其行业类别不符，给电网带来了损失。 这些窃电行为不仅给供电公司带来了巨大的损失，同时窃电行为也会影响电网的安全稳定运行。

由于窃电往往需要通过打开计量箱，改变线路结构，才能完成窃电，为了防止窃电，或者提前发现窃电行为，很多学者对计量箱进行了改造，通过物联网技术实时监测计量箱开锁状态，如被恶意撬动， 则实时警报给管理人员。 现有中国发明专利CN209841935U 公开了一种基于NB-IOT 的智能电表箱，箱体的外表面固定有报警指示灯， 箱体的内部固定有电表与NB-IOT模块，电表由控制模块、计量模块、通信模块、电源模块、显示模块、按键模块、时钟模块和存储模块构成。 所述箱体的外侧设有报警指示灯，报警指示灯由控制器控制，箱体的内壁上固定有主控芯片，霍尔磁传感器与主控芯片相连。

本文在此基础上， 本文提供一种能够防误接线的智能电表箱，克服现有技术中未对巡检人员的电表箱解锁进行权限管理的缺陷，借助开锁授权信息进行有效地设置安全保障，同时提供智能电表箱的安全解锁方法， 克服现有技术中开锁授权实现步骤较多的问题。

2 装置的设计

本文设计的一种能够防误接线的智能计量箱， 其结构主要包括箱框、箱框门、位于箱框内相互连接的微型电脑主板和NB-IoT 模组以及位于箱体外部的与微型电脑主板相连的输入键盘，还包括加密狗，加密狗中存储有巡检人员的个人信息及权限信息；还包括安装在箱框上的电子锁，电子锁的锁舌能使箱框门锁死；微型电脑主板包括信息读取模块、信息发送模块以及密码模块， 信息读取模块用于读取加密狗信息，信息发送模块用于发送加密狗信息，密码模块用于动态生成开门密码；通过NB-IoT 模组实现与云服务器的信息中心通讯，信息中心存储了包含巡检人员的个人信息及权限信息的数据库，信息中心配置有信息比对模块，用于加密狗信息与数据库信息的比对,装置结构如图1 所示。

图1 计量箱结构示意图

其中加密狗插接在微型电脑主板上使用， 微型电脑主板将通过信息读取模块读取的加密狗信息以及生成的开门密码通过信息发送模块传给云服务器，云服务器通过信息比对模块对加密狗信息验证成功后，将开门密码发给移动智能终端，在输入键盘正确输入开门密码后，能使电子锁解锁，装备内部结构如图2 所示。

图2 装置内部结构图

本文所研制的智能计量箱具有如下优点：a.采用NB-IoT 物联网技术， 通过微型电脑主板采用NB-IoT 物联网技术与远端的云服务器进行通讯，NB-IoT 相比4G 有50-100 倍上行容量提升，而且低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势，更具有优势的是NB-IoT 覆盖范围广， 使类似地下室之类的位置具备通讯能力；b.加密狗内置单片机电路，使得加密狗具有判断、分析的处理能力，增强了主动的反解密能力，单片机里包含有专用于加密的算法软件，该软件被写入单片机后，就不能再被读出，因此保证加密狗硬件不能被复制。 加密狗中主要存储了巡检人员的个人信息，包括权限信息，个人信息作为巡检人员的身份真伪认证，而权限信息记载了巡检人员针对智能电表箱所在区域的管理权限及开锁巡检权限，极大增强了密码的安全性；c.设计了能与电子锁相适配的钥匙，钥匙上设有存储密码的电子芯片， 所述密码用于开门校验。 带密码的钥匙能够对电子锁单独解锁， 而所述电子锁本身使用了可编程存储器和数据读取装置，所述钥匙是难以复制的，这可在保证智能电表箱安全性的基础上，增加一种方便开锁的方式，这便利了巡检人员的巡检作业操作。

3 安全解锁方法

本文为所研制的智能电表箱设计了安全解锁方法, 主要可分为以下几步：

3.1 当巡检人员把加密狗插入微型电脑主板的USB 接口中，微型电脑主板的信息读取模块读取加密狗中的信息后，将加密狗信息通过信息发送模块发给云服务器的信息中心。

3.2 信息中心将加密狗信息与数据库中的信息通过信息比对模块作比对，若找到巡检人员的相关信息，并且如果巡检人员拥有操作这台设备的权限，信息中心就会启用短信支持模块，通过第三方短信平台将微型电脑主板动态生成的开门密码以短信形式发送到巡检人员的移动智能终端中，相反地，如果找不到巡检人员的相关信息或者没有操作这台设备的权限，报警灯闪烁，警鸣器响起。

3.3 巡检人员在箱门上的密码输入键盘中输入正确的密码，微型电脑主板就会使电子锁打开。

该安全解锁方法通过将权限认证和密码认证进行组合，这不仅能够有效阻止他人误接线行为的发生，而且通过简单的步骤实现了对巡检人员关于智能电表箱所拥有的权限进行了管理，加强了计量箱的安全性，防止少部分巡检人员的乱管控行为。

结束语

针对目前使用的计量箱， 对用电客户私自打开行为无法监控及警报，乱拉乱接行为时有发生，甚至有窃电的行为发生，给电网带来了巨大损失和重大安全隐患，为了减少这类事件发生，本文设计了一款智能计量箱及其安全解锁方法，不仅能够有效阻止他人误接线行为的发生，而且实现了对巡检人员关于智能电表箱所拥有的权限进行了管理，加强了计量箱的安全性。