防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

郭建峰，馬 保，柴曉軍，賈玉濤，鄭彩曉

（1.國網(wǎng)河南省電力公司登封市供電公司，河南 登封 452470；2.鄭州祥和集團有限公司登封分公司，河南 登封 452470）

0 引 言

供電企業(yè)每年都會開展打擊反竊電等專項行動，效果明顯，對減少供電企業(yè)線損具有重要作用，同時對竊電違法人員起到震懾作用。查獲竊電案例中，通過打開表蓋進行竊電的案例占85%以上，開發(fā)防竊電智能電表箱遏制竊電行為至關(guān)重要。雖然現(xiàn)有反竊電電表箱在技術(shù)發(fā)展上與時俱進，但是對竊電行為處置的及時性方面仍需改進[1]。文章詳細(xì)介紹新型防竊電智能電表箱遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)竊電行為，就及時發(fā)出預(yù)警信息，并對竊電違法行為進行高效處理。

1 防竊電智能電表箱的開發(fā)

1.1 防竊電智能電表箱的整體結(jié)構(gòu)

防竊電智能電表箱的開發(fā)主要涉及用電數(shù)據(jù)采集技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、攝像取證技術(shù)以及無線通信技術(shù)等。這些技術(shù)可以實現(xiàn)防竊電智能電表箱對竊電過程的錄制。防竊電智能電表箱的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 防竊電智能電表箱的整體結(jié)構(gòu)

防竊電智能電表箱的整體結(jié)構(gòu)采取了模塊化設(shè)計思想，包括用電信息檢測模塊、電源模塊、告警發(fā)送功能模塊、高頻及強磁信號監(jiān)測功能模塊、時鐘存儲模塊以及身份認(rèn)證模塊6部分，每個模塊承擔(dān)著各自的任務(wù)[2]。電表箱中的控制器可以分析和處理數(shù)據(jù)信息。

1.2 智能電表箱中的高頻及強磁信號監(jiān)測功能

防竊電智能電表箱設(shè)有高頻信號監(jiān)測功能模塊和強磁信號監(jiān)測功能模塊，可監(jiān)測電表箱是否存在干擾信號，確保電表箱內(nèi)的計量裝置正常運行。電表箱內(nèi)部的磁場強度超過1 T或者高頻信號超過10 V/m時，監(jiān)測功能模塊啟動，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[3,4]。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)分析和處理數(shù)據(jù)后可以發(fā)出預(yù)警信息，以短信的方式發(fā)給反竊電人員和用電信息稽查人員。

1.3 智能電表箱中的身份識別功能

智能電表箱具有身份識別功能，可以對開電表箱的人員進行身份識別，通過身份認(rèn)證打開電表箱，有效遏制電表箱的竊電行為。智能電表箱遭到非法開箱，可以及時發(fā)出告警信息，并上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。智能電表箱主要組合了讀卡頭、門磁開關(guān)以及語言報警等功能模塊，可實現(xiàn)開箱人員的身份認(rèn)證。

智能電表箱的身份識別模塊設(shè)置了攝像頭和電傳感器。當(dāng)人體靠近智能電表箱時，可以采集到紅外信息，以圖片和視頻的方式記錄操作人員的信息。智能電表箱的箱門打開后，門磁開關(guān)得到感應(yīng)，語音功能模塊發(fā)出身份認(rèn)證的提示[5,6]。在程序設(shè)定的時間內(nèi)，操作人員通過身份認(rèn)證才可以操作智能電表箱。身份認(rèn)證超時，系統(tǒng)則會發(fā)出告警信息，并將相關(guān)信息上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

2 防竊電智能電表箱中的取證系統(tǒng)

電力企業(yè)供電服務(wù)發(fā)現(xiàn)竊電行為時，必須有竊電證據(jù)才可以懲罰竊電人員。竊電證據(jù)的有效獲取存在難度，因此在防竊電智能電表箱中配置取證系統(tǒng)尤為必要，它可以將獲取的竊電行為信息儲存到電表箱的存儲模塊。智能電表箱取證系統(tǒng)的軟件流程如圖2所示。

圖2 智能電表箱中取證系統(tǒng)的軟件流程

防竊電智能電表箱取證系統(tǒng)的軟件流程顯示，電表箱中的攝像頭模塊經(jīng)過初始化運行進入準(zhǔn)備狀態(tài)，一旦監(jiān)測到有人開箱，攝像頭就收到啟動信息，開始進行圖片和視頻錄制。防竊電智能電表箱所錄制的視頻和圖片信息可通過通用串行總線（Universal Serial Bus，USB）接口導(dǎo)出，同時通過電表箱中的通信功能模塊發(fā)給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，方便監(jiān)控人員對現(xiàn)場信息進行遠(yuǎn)程取證[7]。

3 防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

防竊電智能電表箱可以增加遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對智能電表箱的操作和控制。

3.1 防竊電智能電表箱的軟件功能模塊設(shè)計

防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，需要對監(jiān)控系統(tǒng)中的各個功能模塊進行合理規(guī)劃和設(shè)計，確保監(jiān)控系統(tǒng)滿足應(yīng)用需求。監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能模塊包括設(shè)備管理、告警信息管理、數(shù)據(jù)中心、日志管理、系統(tǒng)管理以及電子地圖等。防竊電智能電表箱遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備管理模塊可以對電表箱的表號、戶名及戶號等信息進行查詢和修改。告警信息管理模塊可以對智能電表箱上傳的告警信息進行查詢、分類等，以便實時掌握智能電表箱的運行情況。數(shù)據(jù)中心模塊可以遠(yuǎn)程調(diào)閱智能電表箱錄制的視頻信息和圖片數(shù)據(jù)，收集竊電人員的竊電證據(jù)[8,9]。系統(tǒng)日志管理則管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況，包括用戶登錄、退出以及設(shè)備的運行負(fù)載率等。電子地圖功能模塊，以展示各個智能電表箱的具體地理位置，實現(xiàn)異常電表箱的定位，減少竊電行為稽查花費的時間。

3.2 防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能電表箱分布較散，為實現(xiàn)智能電表箱的通信，可以采取以太網(wǎng)通信技術(shù)和通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS）。以太網(wǎng)通信技術(shù)可以將各個防竊電智能電表箱終端的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，再通過GRPS將各個防竊電智能電表箱的告警信息發(fā)送到運維人員的手機終端，提高對竊電違法行為的處置速度和效率[10]。防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)

從防竊電智能電表箱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)圖可以看出，智能電表箱群和遠(yuǎn)程主站監(jiān)控系統(tǒng)通過運營商提供的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)相連，實現(xiàn)兩端之間的數(shù)據(jù)通信。防竊電智能電表箱的應(yīng)用可實現(xiàn)竊電非法行為的監(jiān)測、聯(lián)動斷電、竊電取證、遠(yuǎn)程預(yù)警、違法處置以及解鎖復(fù)電等一體化操作。

4 結(jié) 論

竊電行為的管控是電力企業(yè)的工作方向，也是提高電力企業(yè)管理現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵。文章詳細(xì)介紹防竊電智能電表箱及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，其中防竊電智能電表箱及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用能夠提高竊電行為處置的及時性，對電力企業(yè)的營銷和供電服務(wù)管理具有重要意義。