本实用新型涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种防窃电装置。
背景技术：
“窃电”是一个长期存在的社会现象，随着科学技术的发展，窃电案例呈现出设备专业化、手段隐蔽化、人员职业化、宣传网络化的特征，窃电违法犯罪活动具有蔓延和扩大的趋势。猖狂的窃电行为严重损害了企业和个人的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序，阻碍了电力事业的发展，给安全用电带来了严重威胁。
2014到2017年，共查获窃电及违约用电案件10.8万起，涉案电量3.25亿千瓦时，涉案电费收入2.6亿元，移交公安机关立案240件，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。其主要原因是当前电能计量装置运行环境缺乏有效的监测措施，难以对“窃电”行为进行有效监测、预警和查处。
现有的防窃电装置包括：计量箱壳体，设于计量箱壳体内的进线开关；进线开关经计量电能表连接至出线开关，计量箱壳体上设有箱门，计量箱壳体内设置门禁开关，门禁开关连接至设置于计量箱壳体内的防窃电模块，防窃电模块根据门禁开关的开关信号输出断路器跳闸信号。
但是，由于现有的防窃电装置仅根据门禁开关的开关信号输出断流器跳闸信号，容易出现判断错误而误操作的情况，以使正常用电的用户出现跳闸现象；或者，由于仅根据单一信号进行判断，容易导致未能准确的判断窃电行为的情况，以使窃电行为的用户能够正常用电。
技术实现要素：
针对上述的问题技术，本实用新型提供一种防窃电装置。
一方面，本实用新型提供一种防窃电装置，包括：身份认证模块、图像检测模块、磁场检测模块、电击检测模块和控制分析模块；所述身份认证模块与所述图像检测模块的输入端相连；所述图像检测模块的输出端、所述磁场检测模块的输出端和所述电击检测模块的输出端均与所述控制分析模块相连。
其中，所述身份认证模块用于对现场操作人员的身份进行认证，并根据身份认证结果判断开锁行为是否为正常事件；所述图像检测模块用于根据开锁行为的判断结果启动摄像功能，并将拍摄的图像加密后传输至服务器；所述磁场检测模块用于检测计量箱内是否存在磁场强度大于第一预设值的磁场，并将磁场检测结果加密后传输至服务器；所述电击检测模块用于检测计量箱内是否存在电流强度大于第二预设值的电击，并将电击检测结果加密后传输至服务器；所述控制分析模块根据获取的服务器内的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断是否存在窃电行为。
其中，所述图像检测模块还用于在电子锁被恶意损坏时启动摄像功能，并将拍摄图像传输至服务器。
其中，所述防窃电装置，还包括：借零检测模块，用于比对零火线的电流判断是否存在借零窃电行为。
其中，所述防窃电装置，还包括：与所述控制分析模块及所述借零检测模块相连的远程跳闸和合闸模块，所述远程跳闸和合闸模块用于根据窃电行为判断结果发送跳闸或合闸指令。
其中，所述防窃电装置，还包括：与所述身份认证模块相连的记录模块，以及与所述图像检测模块相连的存储模块；所述记录模块用于记录开锁事件和关锁事件，并将记录加密后传输至服务器；所述存储模块用于存储所述图像检测模块拍摄的图像。
其中，所述防窃电装置，还包括：过流保护模块和管理模块；所述过流保护模块用于当防窃电装置的工作电流高于预设电流上限时进行过流保护；所述管理模块用于设置不同等级的权限、增加或删除计量箱内的记录、以及增加或删除管理员信息。
其中，所述磁场检测模块包括多个霍尔传感器，且每个所述霍尔传感器均与一个电容并联，所述磁场检测模块用于检测计量箱内多个方向的磁场。
其中，所述电击检测模块包括相连接的射频感应单元和运算放大器；所述射频感应单元用于将计量箱内的电击信号转换为直流信号，所述运算放大器用于将所述直流信号放大。
本实用新型提供的一种防窃电装置，通过身份认证模块判断开锁是否为正常事件来启动图像检测模块；磁场检测模块和电击检测模块时时检测计量箱内是否存在强磁场干扰和强电击干扰；并将拍摄图像、磁场检测结果和电机检测结果上传至服务器，以使分析模块根据获取到的服务器内的拍摄图像、磁场检测结果和电机检测结果，判断是否存在窃电行为，使得窃电行为的判断结果更加可靠和准确，对规范用电管理起到很大的促进作用，大大提高了电网的管理水平。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的防窃电装置的结构框图；
图2为本实用新型实施例提供的三相互感式防窃电计量箱的结构框图；
图3为本实用新型实施例提供的三相直通防窃电计量箱的结构框图；
图4为本实用新型实施例提供的借零窃电的原理图；
图5为图1所示的防窃电装置中的磁场检测模块的原理图；
图6为图1所示的防窃电装置中的电击检测模块的原理图；
图7为本实用新型另一实施例提供的防窃电装置的结构框图
图8为本实用新型实施例提供的防窃电装置的使用方法流程框图；
图9为本实用新型另一实施例提供的防窃电装置的使用方法流程框图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供的防窃电装置包括：身份认证模块101、图像检测模块102、磁场检测模块103、电击检测模块104和控制分析模块106；所述身份认证模块101与所述图像检测模块102的输入端相连；所述图像检测模块102的输出端、所述磁场检测模块103的输出端和所述电击检测模块104的输出端均与所述控制分析105模块相连。
其中，所述身份认证模块101与所述图像检测模块102的输入端相连；所述图像检测模块102的输出端、所述磁场检测模块103的输出端和所述电击检测模块104的输出端均与所述控制分析105模块相连；这里的相连可以是电连接、也可以是通讯连接等。
具体地，当操作人员对计量箱进行操作时，首先需要通过身份认证，即身份认证模块101对操作人员的身份进行认证，例如，刷指纹、扫二维码、扫虹膜等等身份认证方式，通过身份认证的操作人员方可打开计量箱门进行操作。当未通过身份认证的操作人员强行打开计量箱门进行操作时，此时的开锁行为为非正常行为，图像检测模块102会自动启动拍摄功能，对操作人员的操作进行拍摄。同时，磁场检测模块103和电机检测模块104实时对计量箱内的磁场和电流进行检测，检测是否存在强磁场或者强电击。然后控制分析模块105通过获取拍摄的图像、磁场检测结果和电击检测结果对窃电行为进行判断。
在本实用新型实施例中，通过身份认证模块、图像检测模块、磁场检测模块、电击检测模块和控制分析模块的相互作用，对是否存在窃电行为进行判断，提高了窃电行为判断的准确性和可靠性，对规范用电管理起到很大的促进作用，大大提高了电网的管理水平。
在上述实施例的基础上，结合图1，所述身份认证模块101用于对现场操作人员的身份进行认证，并根据身份认证结果判断开锁行为是否为正常事件；所述图像检测模块102用于根据开锁行为的判断结果启动摄像功能，并将拍摄的图像加密后传输至服务器105；所述磁场检测模块103用于检测计量箱内是否存在磁场强度大于第一预设值的磁场，并将磁场检测结果加密后传输至服务器105；所述电击检测模块104用于检测计量箱内是否存在电流强度大于第二预设值的电击，并将电击检测结果加密后传输至服务器105；所述控制分析模块106根据获取的服务器105内的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断是否存在窃电行为。
具体地，本实施例中的计量箱可以是三相互感式防窃电计量箱，如图2所示，或者是三相直通防窃电计量箱，如图3所示，但并不局限于此。防窃电装置的操作流程如图8所示，当操作人员达到计量箱操作现场后，身份认证模块101对该操作人员的身份进行认证，例如，登陆手机APP软件和主站进行身份认证后方能打开计量箱，例如，通过手机APP扫码进行身份认证，身份认证结果为通过，则获取授权并开锁打开计量箱，此时的开锁行为为正常事件。
若身份认证结果为未通过，则该开锁行为为非正常事件，即非法操作，此时防窃电装置启动图像检测模块102的摄像功能，例如，图像检测模块102通过隐藏的高清摄像头进行拍摄，例如，对操作人员和其具体操作行为进行拍摄，但并不局限于此。并将拍摄的图像传输至服务器105，例如，通过4G通讯单元将图像实时传输至服务器105，例如，图像的像素分辨率可达到1024×768，但并不局限于此，以及将该图像加密后上传，以防止他人的恶意修改。
磁场检测模块103安装在计量箱内，用于检测计量箱内是否存在磁场强度大于第一预设值的磁场，例如，第一预设值为2T，若计量箱内存在大于2T的磁场，则说明存在强磁场窃电行为；若计量箱内的磁场强度下于2T，则不存在强磁场窃电行为。将磁场检测结果传输至服务器105，以及将该磁场检测结果加密后上传，以防窃电人员对其进行恶意修改。
电击检测模块104安装在计量箱内，用于检测计量箱内是否存在电流强度大于第二预设值的电击，例如，第二预设值为10mA，若计量箱内存在大于10mA的电流，则说明存在强电击窃电行为；若计量箱内的电流小于10mA，则不存在强电击窃电行为。将电击检测结构传输至服务器105，以及将该电击检测结果加密后上传，以防窃电人员对其进行恶意修改。
最后，控制分析模块106通过获取服务器105内的图像、磁场检测结果和电击检测结果，例如，该控制分析模块106为专用手机中维护软件APP，其可以根据拍摄的图像、磁场检测结果和电击检测结果，自动分析是否存在窃电行为。或者，还可以是管理人员用专用手机中维护软件APP(即，控制分析模块106)来访问服务器105，进而获取到拍摄的图像、磁场检测结果和电击检测结果，并对这些信息进行综合分析，以判断是否存在窃电行为。
在本实用新型实施例中，通过身份认证模块、图像检测模块、磁场检测模块、电击检测模块和控制分析模块的相互作用，通过对操作人员的开锁行为进行判断；并基于拍摄图像、磁场检测结果和电击检测结果，对是否储存在窃电行为进行判断，通过两次判断相结合的方式来对窃电行为进行判断，提高了窃电行为判断的准确性和可靠性，对规范用电管理起到很大的促进作用，大大提高了电网的管理水平。
在上述各实施例的基础上，所述图像检测模块102还用于在电子锁被恶意损坏时启动摄像功能，并将拍摄图像加密后传输至服务器105。
具体地，在计量箱的电子锁被恶意损坏时，例如，电子锁遭受暴力损坏等，图像检测模块102也会启动摄像功能进行拍摄，并将拍摄的图像传输至服务器105，例如，将该图像加密后上传，以防止窃电人员的恶意修改。这样在身份认证结果失败时启动摄像功能的同时，电子锁被恶意损坏也启动摄像功能，为管理员提供多重证据，方便管理员根据拍摄的图像进行取证分析，进而提高防窃电装置的安全性能。
在上述各实施例的基础上，所述防窃电装置还包括：借零检测模块，用于比对零火线的电流判断是否存在借零窃电行为。
具体地，借零窃电法的原理为：通过将计量表进线端的零线断开并隐藏；或者，在反接零电位的导线上串接电阻，起到少计电量作用，如图4所示。此类方式亦称之为断零法。在计量箱内安装借零检测模块，对比计量箱零线和火线上的电流是否平衡，若不平衡则存在借零窃电行为。在身份认证模块、磁场检测模块和电击检测模块对防窃电行为进行检测的基础上，加入借零检测模块，使得该防窃电装置的功能更加完善，进而提高该防窃电装置对窃电行为判断的准确性。
在上述各实施例的基础上，所述防窃电装置还包括：与所述控制分析模块106及所述借零检测模块相连的远程跳闸和合闸模块，所述远程跳闸和合闸模块用于根据窃电行为判断结果发送跳闸或合闸指令。
具体地，当控制分析模块106根据拍摄的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断存在窃电行为时；管理员或者现场操作人员根据获取到的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断存在窃电行为时；或者，借零窃电模块判断出存在窃电行为时，可以通过远程跳闸和合闸模块发送跳闸指令，达到远程操作即可实现断开存在窃电行为的用户的计量箱，即对存在窃电行为的用户实行断电操作。当窃电行为处理完后，管理员或现场操作人员可以通过远程跳闸和合闸模块发送合闸指令，以合上该用户的计量箱，即对用户实行通电操作。
在本实用新型实施例中，通过远程跳闸和合闸模块实现对用户的计量箱的远程控制，提高防窃电装置的智能化水平。
在上述各实施例的基础上，所述防窃电装置，还包括：与所述身份认证模块101相连的记录模块，以及与所述图像检测模块102相连的存储模块；所述记录模块用于记录开锁事件和关锁事件，并将记录内容加密后传输至服务器；所述存储模块用于存储所述图像检测模块拍摄的图像。
具体地，当身份认证模块101对操作人员的身份认证结果为通过时，即此时的开锁行为为正常事件，记录模块对该开锁事件和相应的关锁事件进行记录，并将记录的内容加密后传输至服务器105，正常维护结束。当身份认证模块101对操作人员的身份认证结果为未通过时，即此时的开锁行为为非正常事件，记录模块对该开锁事件和相应的关锁事件进行记录，并将记录的内容加密后传输至服务器105。则控制分析模块106在基于拍摄的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断是否存在窃电行为时，还可以结合开锁行为为非正常事件时，记录模块记录的内容判断是否存在窃电行为。达到提高判断窃电行为的准确性的目的。
在开锁行为为非正常事件时，即违规开锁时，图像检测模块102启动摄像功能进行拍摄，在将拍摄的图像加密后传输至服务器的同时，还将拍摄的图像存储在本地的存储模块，以方便操作人员或者管理员在本地即可获取到视频信息进行取证，进而可以较快的确定是否存在窃电行为，提供判断是否存在窃电行为的效率。
在上述各实施例的基础上，所述防窃电装置，还包括：过流保护模块和管理模块；所述过流保护模块用于当防窃电装置的工作电流高于预设电流上限时进行过流保护；所述管理模块用于设置不同等级的权限、增加或删除计量箱内的记录、以及增加或删除管理员信息。
具体地，为了防止防窃电装置的故障影响供电系统，设置具有电流过载保护功能的过流保护模块，当防窃电装置的工作电流高于设定电流上限时，进行过流保护，提高防窃电装置的智能化水平和安全级别。通过安装在计量箱内的管理模块来设置不同等级的权限，例如，用户的等级为A，相应的权限为允许开启计量箱的电子锁，但对用户的操作行为进行限制，例如，用户不能对计量箱的线路进行更改等；管理员的等级为B，相应的权限为允许开启计量箱的电子锁，且允许管理员对计量箱的线路进行适当的更改，等等。
该管理模块还可以用于增加或删除计量箱内的记录，例如，当存储模块中存储的拍摄图像达到上限时，或者，存储模块的内存不够时；或者，记录模块记录的开锁事件和关锁事件所对应的时间达到一定期限时，例如，超过3年，则管理模块可以相应的删除存储模块和/或记录模块中的内容。该管理模块还用于增加或删除管理员信息，例如，当计量箱更换对应的管理员时，即可通过管理模块来进行相应的增加新的管理员信息，并相应的删除之前的管理员的信息。
在本实用新型实施例中，通过设置过流保护模块提高防窃电装置的安全性能；以及通过管理模块对计量箱内的权限、记录和对应的管理员信息进行相应的设置，提高防窃电装置的规范化水平，并且达到不断更新的目的。
另外，该防窃电装置还可以包括：报警模块、温湿度检测模块、电子锁控制模块、数据传输模块、数据存储模块、通信模块、数据加密模块等，如图7所示。该报警模块与控制分析模块和借零检测模块相连，当判断存在窃电行为时，该报警模块发出报警信号，此时管理员可以根据该报警信号进行现场侦查。温湿度检测模块用于检测计量箱内的温度和湿度，当温度和湿度出现异常时，控制分析模块控制报警模块发出报警信号，提示管理员对计量箱内的环境进行检测，以防止计量箱损坏。电子锁控制模块用于检测开锁行为是否为正常事件，当电子锁控制模块检测到违规开锁时，控制分析模块控制报警模块发出报警信号，以提示管理员检测是否存在窃电行为。数据加密模块用于对记录的内容、磁场检测结果和电击检测结果进行加密。
上述各实施例的基础上，所述磁场检测模块包括多个霍尔传感器，且每个所述霍尔传感器均与一个电容并联，所述磁场检测模块用于检测计量箱内多个方向的磁场。
其中，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
具体地，如图5所示的磁场检测模块103，该磁场检测模块103包括三个霍尔传感器，以及与该霍尔传感器并联的电容，但并不局限于此。该磁场检测模块103通过利用霍尔传感器的磁电效应，可以检测计量箱内X、Y、Z轴三个方向上的磁场强度，提高了磁场检测模块的全面性和准确性。
在上述各实施例的基础上，结合图6，所述电击检测模块包括相连接的射频感应单元和运算放大器；所述射频感应单元用于将电击信号转换为直流信号，所述运算放大器用于将所述直流信号放大。
射频(RF)是Radio Frequency的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz～300GHz之间。射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。高频(大于10K)；射频(300K-300G)是高频的较高频段；微波频段(300M-300G)又是射频的较高频段。
具体地，电击检测模块104包括射频感应单元和运算放大器，通过射频感应单元将强电击信号转换成微弱的直流信号，并利用高精度的运算放大器将该微弱的直流信号放大，进而拓宽强电击测量范围，达到扩大电击检测模块104的测量范围的目的。
图9为本实用新型实施例提供的防窃电装置的使用方法流程框图，如图9所示，该使用方法包括：S1，对现场操作人员的身份进行认证，并根据身份认证结果判断开锁行为是否为正常事件；S2，若开锁行为的判断结果为非正常事件，启动图像检测模块的摄像功能，并将拍摄的图像加密后传输至服务器；S3，检测计量箱内是否存在磁场强度大于第一预设值的磁场，并将磁场检测结果加密后传输至服务器；S4，检测计量箱内是否存在电流强度大于第二预设值的电击，并将电击检测结果加密后传输至服务器；S5，根据获取的服务器内的图像、磁场检测结果和电击检测结果，判断是否存在窃电行为。
具体地，当操作人员达到计量箱操作现场后，首先对该操作人员的身份进行认证，例如，登陆手机APP软件和主站进行身份认证后方能打开计量箱，例如，通过手机APP扫码进行身份认证，身份认证结果为通过，则获取授权并开锁打开计量箱，此时的开锁行为为正常事件。
若身份认证结果为未通过，则该开锁行为为非正常事件，即非法操作，此时防窃电装置启动图像检测模块102的摄像功能，并将拍摄的图像传输至服务器105，例如，通过4G通讯单元将图像实时传输至服务器105，例如，图像的像素分辨率可达到1024×768，但并不局限于此，以及将该图像加密后上传，以防止他人的恶意修改。
然后，检测计量箱内是否存在磁场强度大于第一预设值的磁场，例如，第一预设值为2T，若计量箱内存在大于2T的磁场，则说明存在强磁场窃电行为；若计量箱内的磁场强度下于2T，则不存在强磁场窃电行为。将磁场检测结果传输至服务器105，以及将该磁场检测结果加密后上传，以防窃电人员对其进行恶意修改。
然后，检测计量箱内是否存在电流强度大于第二预设值的电击，例如，第二预设值为10mA，若计量箱内存在大于10mA的电流，则说明存在强电击窃电行为；若计量箱内的电流小于10mA，则不存在强电击窃电行为。将电击检测结构传输至服务器105，以及将该电击检测结果加密后上传，以防窃电人员对其进行恶意修改。最后，根据获取的服务器105内的图像、磁场检测结果和电击检测结果，进行综合分析，以判断是否存在窃电行为。若存在窃电行为则通过相关人员进行侦查。
在本实用新型实施例中，通过对操作人员的开锁行为进行判断；并基于拍摄图像、磁场检测结果和电击检测结果，对是否储存在窃电行为进行判断，通过两次判断相结合的方式来对窃电行为进行判断，提高了窃电行为判断的准确性和可靠性，对规范用电管理起到很大的促进作用，大大提高了电网的管理水平。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。