一种防窃电系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种防窃电系统及其方法，所述系统包括控制终端、掌机、总线和电能表；所述掌机包括射频卡；所述电能表包括计量模块、数据显示模块、防窃电模块、控制模块、存储模块和通讯模块；所述控制终端、总线、电能表和掌机依次连接。所述方法包括(1)计量模块将测量的电能传输至控制模块；(2)控制模块将数据发送至显示模块；(3)防窃电模块判断是否存在窃电；(4)控制模块接收防窃电模块窃电信息；(5)控制模块将窃电信息记录在存储模块上并经总线将通讯模块的发送信息上传至控制终端；(6)控制终端发出报警。本发明利用磁场检测和电子锁两种方法判断窃电行为，在控制终端中发出报警，提示出现窃电行为。
【专利说明】一种防窃电系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防窃电系统，具体讲涉及一种防窃电系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，对电的需求量逐年增加，电力销售市场的不断扩大，为确保 电力市场的经济利益，必须防止窃电案件的发生。
[0003] 目前的防窃电措施是用大量的人力物力排查线路、检查计量装置。然而，窃电问题 始终没有得到根本改善。首先，随着科学技术的快速发展，新的窃电手段不断出现，并且技 术更先进，方法更隐蔽，手法更专业，变化更多端。其次，窃电呈现出普遍性的特点：居民窃 电现象严重，国有企事业单位窃电率迅速上升，个体工商户、私营企业中窃电比例相当高。 第三，窃电现象虽客观存在，但由于电能是一种无形的商品，它只能通过电能计量装置体现 量值，因此，窃电量常与线损混合，难以统计和追缴。最后，随着经济的发展，城乡居民普遍 实行"一户一表"制度，没有了总表制下居民间相互监督的客观效果，事实上加大了反窃电 的难度。
[0004] 因此，防窃电工作正面临艰难局面，传统的防窃电措施已难以应对，需要设计新的 防窃电方案，争取更好的防窃电效果。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种防窃电系统及其方法。本发明包括电能表 中的计量模块、数据显示模块、防窃电模块、控制模块、存储模块、通讯模块，以及总线、控制 终端和掌机。所述的防窃电模块中的电子锁和掌机配合实现防止私自打开电能表的非法开 箱行为，防窃电模块中的磁场检测模块可以识别是否受到磁场的干扰，控制终端通过总线 可以实现对多台电能表数据的采集并发出窃电警报。该技术可以防止通过磁场干扰和非法 打开电能表实施的窃电行为。
[0006] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0007] -种防窃电系统，其改进之处在于，所述系统包括控制终端、掌机、总线和电能 表；
[0008] 所述掌机包括射频卡；所述电能表包括计量模块、数据显示模块、防窃电模块、控 制模块、存储模块和通讯模块；
[0009] 所述控制终端、总线、电能表和掌机依次连接。
[0010] 优选的，所述防窃电模块包括磁场检测器、电子锁和单片机；
[0011] 所述电子锁包括射频发射模块、射频接收模块、EEPR0M、电机驱动电路和开锁电 机；
[0012] 所述磁场检测器包括磁场拾取电路和放大器；
[0013] 所述射频接收模块、EEPR0M和电机驱动电路分别与单片机相连；
[0014] 所述磁场拾取电路通过放大器与单片机相连。
[0015] 本发明基于另一目的提供的一种防窃电方法，其改进之处在于，所述方法包括
[0016] (1)计量模块将测量的电能传输至控制模块；
[0017] (2)控制模块将数据发送至显示模块；
[0018] (3)防窃电模块判断是否存在窃电；
[0019] (4)控制模块接收防窃电模块窃电信息；
[0020] (5)控制模块将窃电信息记录在存储模块上并经总线将通讯模块的发送信息上传 至控制终端；
[0021] (6)控制终端发出报警。
[0022] 优选的，所述步骤（1)包括计量模块测量流过单相电能表的有功电能和无功电能 并将数据传输至控制模块。
[0023] 优选的，所述步骤（2)包括控制模块将数据发送至实时显示电能及用电状态的显 示模块。
[0024] 优选的，所述步骤（3)包括防窃电模块与实时判断是否存在窃电的控制模块连 接。
[0025] 优选的，所述步骤（3)中防窃电模块包括判断是否存在粘贴永磁铁、高频电磁场 冲击窃电行为的磁场检测器、检测是否出现非法开箱的行为并记录每次开箱行为以便检查 的电子锁和收集磁场检测器和电子锁信息并和控制模块通信的单片机。
[0026] 进一步地，通过掌机打开用于工作人员实地检查，避免采用传统铅封形式时检查 电能表内部对电能表的破坏的所述电子锁。
[0027] 进一步地，所述掌机包括射频卡，所述电子锁通过读取掌机中射频卡的信息识别 是否为合法授权判断是否开箱打开电能表。
[0028] 优选的，所述总线远程监测电能表并依据是否存在窃电行为而向控制终端发出报 警。
[0029] 优选的，将所述存储模块与控制终端的信息对比以确认总线传输是否有误。
[0030] 与现有技术比，本发明的有益效果为：
[0031] 本发明利用磁场检测和电子锁两种方法判断窃电行为，通过总线将采集到的电能 信息、开箱信息和窃电信息上传，能够在控制终端中发出报警，提示出现窃电行为。并通过 掌机实现对电能表电子锁的开启，方便工作人员检查。本发明可为各类电能表提供防窃电 手段。
[0032] 本发明利用磁场检测方法可以判断电能表是否处于强磁场环境，从而发现强磁场 窃电行为。
[0033] 本发明可以利用电子锁方法发现非法开箱行为，从而发现窃电。
[0034] 本发明可以利用电子锁方法区分非法开箱行为和正常开箱行为，避免误报警。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1为本发明提供的一种防窃电系统示意图。
[0036] 图2为本发明提供的一种防窃电系统防窃电模块结构图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0038] 本发明提供一种针对非法开表和磁场干扰的电能表防窃电系统及其方法，包括电 能表中的计量模块1、电能表中的数据显示模块2、电能表中的防窃电模块3、电能表中的控 制模块4、电能表中的存储模块5、电能表中的通讯模块6、总线7、控制终端8和掌机9。
[0039] 电能表由计量模块1、数据显示模块2、防窃电模块3、控制模块4、存储模块5和通 讯模块6组成。
[0040] 计量模块1可以计量有功和无功电能。数据显示模块2显示测量出的电能及用电 状态。
[0041] 防窃电模块3包括磁场检测器、电子锁和单片机。
[0042] 电子锁包括射频发射模块10、射频接收模块11、EEPR0M12、电机驱动电路13和开 锁电机14。
[0043] 磁场检测器包括磁场拾取电路16、放大器17、放大器18和磁场拾取电路19。
[0044] 磁场检测器可以检测出电能表是否受到磁场的干扰，电子锁通过读取掌机中射频 卡的信息识别是否为合法授权判断是否开箱，单片机收集磁场检测器和电子锁信息，并和 控制模块通信。
[0045] 存储模块5由控制模块控制，负责存储测量电能、事件记录等信息。通讯模块6由 控制模块4控制，可以将测量的电能和事件记录上传到控制终端8。控制终端8记录电能表 通过总线7上传的信息，并可以发出窃电警报。掌机9中包括射频卡，如果射频卡具有合法 授权，可以打开电能表。
[0046] 总线7可以实现一台控制终端对多个电能表的远程监测和控制。
[0047] 在电子锁部分中，射频发射模块10每隔一段设定的时间就发出信号，当有掌机9 靠近时，射频接收模块11会接收到反射的信号，通知单片机15。反射回的信号中含有掌机 9的识别信息。如果该信息与EEPR0M12中存储的信息相符，则通过电机驱动电路13驱动开 锁电机14开锁；若该信息与EEPR0M12中存储的信息不符，则单片机15向图1中的控制模 块4发出窃电警报。
[0048] 在磁场检测器中，磁场拾取电路16和磁场拾取电路19分别将正交方向的两个磁 场强度转化为电信号，这两个电信号分别由放大器17和放大器18放大为合适单片机15输 入的电平，单片机15中先将输入电平合成，得到总磁场强度的表示值，根据这个表示值判 断电表是否处于强磁场中，若是，单片机15向图1中的控制模块4发出窃电警报。
[0049] 本发明提供一种针对非法开表和磁场干扰的电能表防窃电方法具体为：
[0050] 1、计量模块1测量流过单相电能表的有功电能，无功电能等；
[0051] 2、将测量电能数据传输至控制模块4 ;
[0052] 3、控制模块4将数据发送至显示模块2用于实时显示电能及用电状态；
[0053] 4、防窃电模块3与控制模块4连接，实时判断是否存在窃电；
[0054] 5、防窃电模块3出现异常通知信息至控制模块4 ;
[0055] 6、控制模块4将窃电记录存储在存储模块5中，并利用通讯模块6通过总线7将 这些信息上传到控制终端8
[0056] 7、控制终端8发出报警。
[0057] 其中，当磁场检测器或电子锁中任一个出现异常时，防窃电模块3即认为存在窃 电行为，立即通知控制模块4,控制模块4将窃电记录存储在存储模块5中，并利用通讯模块 6通过总线7将这些信息上传到控制终端8,控制终端8发出报警。
[0058] 其中，当不存在窃电行为时，可以周期或人工命令上传存储模块中的计量电能和 事件记录。掌机9可以合法打开电能表中的电子锁模块4,便于工作人员实地检查是否存在 窃电行为。
[0059] 其中，本发明可以通过磁场检测器判断是否存在粘贴永磁铁、高频电磁场冲击等 窃电行为。
[0060] 其中，本发明可以利用电子锁检测是否出现非法开箱的行为，并记录每一次开箱 行为以便检查。
[0061] 其中，本发明可以通过掌机打开电能表的电子锁，方便工作人员实地检查，避免采 用传统铅封形式时检查电能表内部对电能表的破坏。
[0062] 其中，本发明可以通过总线远程监测多台电能表，当存在窃电行为时，控制终端可 以发出报警。
[0063] 其中，本发明电能表中存在存储模块，可以与控制终端的信息进行对比，避免由于 总线传输错误造成的误判。
[0064] 实施例
[0065] 1、采用电能计量专用芯片STPM01测量流过单相电能表的有功电能，无功电能等。
[0066] 2、STPM01通过SPI 口，将测量电能传输到控制芯片ADSP_BF592。
[0067] 3、控制芯片ADSP_BF592通过TWI (I2C)与LCD1602模块相连，实时显示电能。
[0068] 4、电子锁包括TX125L模块和单片机AT89C2051，单片机AT89C2051与ADSP_BF592 的GP10 口相连，当出现开箱行为时，在ADSP_BF592中产生中断，通过UART与无线模块 RAK410相连，将开箱行为报告至由以太网总线连接的控制终端，控制终端报警。
[0069] 5、以基于霍尔效应的磁开关AH201为核心的磁场检测模块可以在出现强磁场时 改变单片机AT89C2051引脚电平，在ADSP_BF592中产生中断，通过UART与无线模块RAK410 相连，将窃电事件报告至由以太网总线连接的控制终端，控制终端报警。
[0070] 6、控制芯片ADSP_BF592通过SPI1 口与E2PR0M25A512相连，存储电能、事件记录 等信息。
[0071] 7、控制芯片ADSP_BF592通过UART与无线模块RAK410相连，可以选择定期或人工 将电能、事件记录等传输到通过以太网总线连接的控制终端。
[0072] 8、当需要人工检查时，使用S50射频卡打开电子锁，同时记录开锁事件。
[0073] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种防切电系统，其特征在于，所述系统包括控制终端、掌机、总线和电能表； 所述掌机包括射频卡；所述电能表包括计量模块、数据显示模块、防窃电模块、控制模 块、存储模块和通讯模块； 所述控制终端、总线、电能表和掌机依次连接。
2. 如权利要求1所述的一种防窃电系统，其特征在于，所述防窃电模块包括磁场检测 器、电子锁和单片机； 所述电子锁包括射频发射模块、射频接收模块、EEPROM、电机驱动电路和开锁电机； 所述磁场检测器包括磁场拾取电路和放大器； 所述射频接收模块、EEPROM和电机驱动电路分别与单片机相连； 所述磁场拾取电路通过放大器与单片机相连。
3. -种防窃电方法，其特征在于，所述方法包括 (1) 计量模块将测量的电能传输至控制模块； (2) 控制模块将数据发送至显示模块； (3) 防窃电模块判断是否存在窃电； (4) 控制模块接收防窃电模块窃电信息； (5) 控制模块将窃电信息记录在存储模块上并经总线将通讯模块的发送信息上传至控 制终端； (6) 控制终端发出报警。
4. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述步骤⑴包括计量模块测量 流过单相电能表的有功电能和无功电能并将数据传输至控制模块。
5. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述步骤（2)包括控制模块将数 据发送至实时显示电能及用电状态的显示模块。
6. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述步骤（3)包括防窃电模块与 实时判断是否存在窃电的控制模块连接。
7. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述步骤（3)中防窃电模块包括 判断是否存在粘贴永磁铁、高频电磁场冲击窃电行为的磁场检测器、检测是否出现非法开 箱的行为并记录每次开箱行为以便检查的电子锁和收集磁场检测器和电子锁信息并和控 制模块通信的单片机。
8. 如权利要求7所述的一种防窃电方法，其特征在于，通过掌机打开用于工作人员实 地检查，避免采用传统铅封形式时检查电能表内部对电能表的破坏的所述电子锁。
9. 如权利要求8所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述掌机包括射频卡，所述电子 锁通过读取掌机中射频卡的信息识别是否为合法授权判断是否开箱打开电能表。
10. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，所述总线远程监测电能表并依 据是否存在窃电行为而向控制终端发出报警。
11. 如权利要求3所述的一种防窃电方法，其特征在于，将所述存储模块与控制终端的 信息对比以确认总线传输是否有误。
【文档编号】G01R11/24GK104155496SQ201410163968
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】卢达, 林繁涛, 李华, 赵莎, 白静芬, 陈松方, 宋晓卉, 曾彦超, 王丽莎, 王猛, 白璋 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网重庆市电力公司