馮 淵 李永騰 王 驍 王 燦 曹卓斌 孫立偉（ 國網(wǎng)浙江寧海縣供電公司，浙江 寧波315100）

1 概述

近年來，隨著科技的發(fā)展，電器設(shè)備技術(shù)也得到了極大的提升，家庭擁有的電器也越來越多，這導(dǎo)致家庭的電費(fèi)支出顯著上升，為了節(jié)省這方面的支出，有些用戶鋌而走險(xiǎn)，采用竊電手段，非法盜取公共電能資源，竊電行為嚴(yán)重破壞了電力市場(chǎng)秩序。 然而，現(xiàn)在竊電現(xiàn)象是有發(fā)生，甚至由原來的個(gè)人現(xiàn)象發(fā)展到現(xiàn)在的企業(yè)竊電，由于行業(yè)的差異性，針對(duì)不同行業(yè)，電力公司設(shè)立了不同的價(jià)格， 然而有些用戶出于節(jié)省成本的目的，比如私自從居民用電地方拉線到商業(yè)用電區(qū)域，構(gòu)成高價(jià)低接現(xiàn)象，導(dǎo)致其用電類別與其行業(yè)類別不符，給電網(wǎng)帶來了損失。 這些竊電行為不僅給供電公司帶來了巨大的損失，同時(shí)竊電行為也會(huì)影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于竊電往往需要通過打開計(jì)量箱，改變線路結(jié)構(gòu)，才能完成竊電，為了防止竊電，或者提前發(fā)現(xiàn)竊電行為，很多學(xué)者對(duì)計(jì)量箱進(jìn)行了改造，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量箱開鎖狀態(tài)，如被惡意撬動(dòng)， 則實(shí)時(shí)警報(bào)給管理人員。 現(xiàn)有中國發(fā)明專利CN209841935U 公開了一種基于NB-IOT 的智能電表箱，箱體的外表面固定有報(bào)警指示燈， 箱體的內(nèi)部固定有電表與NB-IOT模塊，電表由控制模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊、時(shí)鐘模塊和存儲(chǔ)模塊構(gòu)成。 所述箱體的外側(cè)設(shè)有報(bào)警指示燈，報(bào)警指示燈由控制器控制，箱體的內(nèi)壁上固定有主控芯片，霍爾磁傳感器與主控芯片相連。

本文在此基礎(chǔ)上， 本文提供一種能夠防誤接線的智能電表箱，克服現(xiàn)有技術(shù)中未對(duì)巡檢人員的電表箱解鎖進(jìn)行權(quán)限管理的缺陷，借助開鎖授權(quán)信息進(jìn)行有效地設(shè)置安全保障，同時(shí)提供智能電表箱的安全解鎖方法， 克服現(xiàn)有技術(shù)中開鎖授權(quán)實(shí)現(xiàn)步驟較多的問題。

2 裝置的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的一種能夠防誤接線的智能計(jì)量箱， 其結(jié)構(gòu)主要包括箱框、箱框門、位于箱框內(nèi)相互連接的微型電腦主板和NB-IoT 模組以及位于箱體外部的與微型電腦主板相連的輸入鍵盤，還包括加密狗，加密狗中存儲(chǔ)有巡檢人員的個(gè)人信息及權(quán)限信息；還包括安裝在箱框上的電子鎖，電子鎖的鎖舌能使箱框門鎖死；微型電腦主板包括信息讀取模塊、信息發(fā)送模塊以及密碼模塊， 信息讀取模塊用于讀取加密狗信息，信息發(fā)送模塊用于發(fā)送加密狗信息，密碼模塊用于動(dòng)態(tài)生成開門密碼；通過NB-IoT 模組實(shí)現(xiàn)與云服務(wù)器的信息中心通訊，信息中心存儲(chǔ)了包含巡檢人員的個(gè)人信息及權(quán)限信息的數(shù)據(jù)庫，信息中心配置有信息比對(duì)模塊，用于加密狗信息與數(shù)據(jù)庫信息的比對(duì),裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 計(jì)量箱結(jié)構(gòu)示意圖

其中加密狗插接在微型電腦主板上使用， 微型電腦主板將通過信息讀取模塊讀取的加密狗信息以及生成的開門密碼通過信息發(fā)送模塊傳給云服務(wù)器，云服務(wù)器通過信息比對(duì)模塊對(duì)加密狗信息驗(yàn)證成功后，將開門密碼發(fā)給移動(dòng)智能終端，在輸入鍵盤正確輸入開門密碼后，能使電子鎖解鎖，裝備內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

本文所研制的智能計(jì)量箱具有如下優(yōu)點(diǎn)：a.采用NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 通過微型電腦主板采用NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與遠(yuǎn)端的云服務(wù)器進(jìn)行通訊，NB-IoT 相比4G 有50-100 倍上行容量提升，而且低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢(shì)，更具有優(yōu)勢(shì)的是NB-IoT 覆蓋范圍廣， 使類似地下室之類的位置具備通訊能力；b.加密狗內(nèi)置單片機(jī)電路，使得加密狗具有判斷、分析的處理能力，增強(qiáng)了主動(dòng)的反解密能力，單片機(jī)里包含有專用于加密的算法軟件，該軟件被寫入單片機(jī)后，就不能再被讀出，因此保證加密狗硬件不能被復(fù)制。 加密狗中主要存儲(chǔ)了巡檢人員的個(gè)人信息，包括權(quán)限信息，個(gè)人信息作為巡檢人員的身份真?zhèn)握J(rèn)證，而權(quán)限信息記載了巡檢人員針對(duì)智能電表箱所在區(qū)域的管理權(quán)限及開鎖巡檢權(quán)限，極大增強(qiáng)了密碼的安全性；c.設(shè)計(jì)了能與電子鎖相適配的鑰匙，鑰匙上設(shè)有存儲(chǔ)密碼的電子芯片， 所述密碼用于開門校驗(yàn)。 帶密碼的鑰匙能夠?qū)﹄娮渔i單獨(dú)解鎖， 而所述電子鎖本身使用了可編程存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)讀取裝置，所述鑰匙是難以復(fù)制的，這可在保證智能電表箱安全性的基礎(chǔ)上，增加一種方便開鎖的方式，這便利了巡檢人員的巡檢作業(yè)操作。

3 安全解鎖方法

本文為所研制的智能電表箱設(shè)計(jì)了安全解鎖方法, 主要可分為以下幾步：

3.1 當(dāng)巡檢人員把加密狗插入微型電腦主板的USB 接口中，微型電腦主板的信息讀取模塊讀取加密狗中的信息后，將加密狗信息通過信息發(fā)送模塊發(fā)給云服務(wù)器的信息中心。

3.2 信息中心將加密狗信息與數(shù)據(jù)庫中的信息通過信息比對(duì)模塊作比對(duì)，若找到巡檢人員的相關(guān)信息，并且如果巡檢人員擁有操作這臺(tái)設(shè)備的權(quán)限，信息中心就會(huì)啟用短信支持模塊，通過第三方短信平臺(tái)將微型電腦主板動(dòng)態(tài)生成的開門密碼以短信形式發(fā)送到巡檢人員的移動(dòng)智能終端中，相反地，如果找不到巡檢人員的相關(guān)信息或者沒有操作這臺(tái)設(shè)備的權(quán)限，報(bào)警燈閃爍，警鳴器響起。

3.3 巡檢人員在箱門上的密碼輸入鍵盤中輸入正確的密碼，微型電腦主板就會(huì)使電子鎖打開。

該安全解鎖方法通過將權(quán)限認(rèn)證和密碼認(rèn)證進(jìn)行組合，這不僅能夠有效阻止他人誤接線行為的發(fā)生，而且通過簡(jiǎn)單的步驟實(shí)現(xiàn)了對(duì)巡檢人員關(guān)于智能電表箱所擁有的權(quán)限進(jìn)行了管理，加強(qiáng)了計(jì)量箱的安全性，防止少部分巡檢人員的亂管控行為。

結(jié)束語

針對(duì)目前使用的計(jì)量箱， 對(duì)用電客戶私自打開行為無法監(jiān)控及警報(bào)，亂拉亂接行為時(shí)有發(fā)生，甚至有竊電的行為發(fā)生，給電網(wǎng)帶來了巨大損失和重大安全隱患，為了減少這類事件發(fā)生，本文設(shè)計(jì)了一款智能計(jì)量箱及其安全解鎖方法，不僅能夠有效阻止他人誤接線行為的發(fā)生，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)巡檢人員關(guān)于智能電表箱所擁有的權(quán)限進(jìn)行了管理，加強(qiáng)了計(jì)量箱的安全性。