智能电表箱环境监控装置及监控方法与流程

本发明涉及一种智能电表箱环境监控装置及监控方法。

背景技术

电表箱是集中安装电表、开关、导线等设备的基础设施，电表箱方便停、送电，起到计量和判断停、送电和电表集中管理的作用，保障用电的安全性和方便性。一旦电表箱的环境不可靠，就会影响电表箱内部设备的正常运行，对供用电的可靠性和安全性构成威胁。随着电化设备的普及和电力体制改革的深化，更多企业将参与售电，用电环境越来越复杂，传统电表箱的安全管理渐渐地表现出力不从心。为防止电力能源被非法窃取和保障用电安全，及时消除用电安全隐患，研究和应用电表箱安全管理具有必要性和必然性。

目前电表箱普遍采用人工巡检的方式维护，维护人员对电表箱部署点的故障信息无法及时掌握并做出迅速反应，同时市郊等偏远地区电表箱设施失窃严重，造成的直接经济损失高达数十万。此外，目前不能有效对设备维护人员进行监督，较难确保维护人员都已定时、定点的进行了设备维护。

技术实现要素：

本发明提供一种智能电表箱环境监控装置及监控方法，结构简单，使用方便，实现多种开锁方式，降低运维人员返回拿钥匙的时间，及时处理紧急事件，实现开锁管理追溯，提升管理质量，实现在线监控状态，及时处理安全隐患。

为了达到上述目的，本发明提供一种智能电表箱环境监控装置，包含：

电表箱监控模块，其设置在电表箱内，用于实时监控电表箱的工作状态；

客户端，其通过近距离蓝牙连接方式连接电表箱监控模块，用于对电表箱进行操作；

云端服务器，其通过http协议实现与客户端的连接，完成数据访问和交互，并通过tcp协议实现与电表箱监控模块的连接，实现数据通信，该云端服务器用于实现对电表箱工作状态信息的存储，以及对电表箱操作过程的管理；

所述的电表箱监控模块包含：

主控模块，其用于将采集到的电表箱的工作状态信息发送给云端服务器，并实现对电表箱的操作；

nb模块，其连接主控模块，用于通过运营商nb-iot网络服务将主控模块通过互联网连接到云端服务器；

传感器模块，其设置在电表箱内，并电性连接主控模块，用于实时监测并采集电表箱的工作状态信息。

所述的客户端为手机客户端或者计算机客户端。

所述的传感器模块包含：

门磁传感器，其安装在电表箱的箱门上，并电性连接主控模块，用于检测电表箱的箱门开闭动作；

温湿度传感器，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块，用于采集电表箱内的温湿度数据；

水浸传感器，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块，用于采集被监控对象是否有水浸数据，从而判断被监控对象的状态信息；

倾斜传感器，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块，用于监测被监控柜体发生倾斜的事件。

本发明还提供一种智能电表箱环境监控方法，包含以下步骤：

电表箱监控模块中的传感器模块实时监测电表箱的工作状态，主控模块将电表箱的工作状态信息通过nb模块提供的窄带物联网nb-iot发送给云端服务器；

客户端通过云端服务器实现对电表箱的操作，所述的操作包含：电表箱的安装，电表箱开锁授权，电表箱的查询和维护。

所述的智能电表箱环境监控方法还进一步包含电表箱监控模块与云端服务器的连接方法，该连接方法具体包含以下步骤：

电表箱监控模块中的主控模块主动发起与云端服务器的连接，连接成功后，主控模块回报主控模块的设备编码信息，云端服务器向主控模块发出确认回复信息，主控模块收到确认回复信息后，双方通过握手协议建立数据连接。电表箱监控模块具有超时重发、断开重连的机制，确保可以自动连接到云端服务器。

所述的智能电表箱环境监控方法还进一步包含客户端与云端服务器的连接方法，该连接方法包含以下步骤：

计算机客户端通过用户名和密码确定用户身份，并被云端服务器赋予用户权限；

手机客户端通过手机号码和客户端载体的标识id确定用户身份，并被云端服务器赋予用户权限。

所述的电表箱的安装方法包含以下步骤：客户端扫描电表箱监控模块中的码条信息，将码条信息传输到云端服务器；所述的码条信息包含：电表箱的id号，主控模块的设备编码信息，电表箱的信息。

所述的电表箱开锁授权方法包含以下步骤：客户端连接电表箱监控模块，主控模块将设备编码信息发送给客户端，客户端将主控模块的设备编码信息发送给云端服务器，云端服务器将开锁授权信息发送给客户端，客户端将开锁授权信息发送给主控模块，主控模块将客户端发送的开锁授权信息与云端服务器的预设开锁授权信息进行比较，判断授权合法则打开电表箱门。

所述的电表箱的查询和维护方法包含以下步骤：电表箱地理位置定位查询与导航、电表资源浏览与管理、码条扫描与识别、电表箱周边及内部环境照片查询与上传。

本发明结构简单，使用方便，能够实现对电力电表箱的工况、安全性和环境状态的在线有源监控，对突发事件告警，并通过nb通道定时或实时将状态信息回报给云端服务器，客户端通过移动网络与云端服务器建立连接，可以实现操作权限获得、电表箱地理位置定位查询与导航、电表资源浏览与管理、码条扫描与识别、电表箱周边及内部环境照片查询与上传、电表箱开锁授权等功能，电表箱监控模块、云端服务器和客户端三个部分通过互联网和物联网及云端服务器实现系统融合，构成一个有机整体，协同配合完成系统所需的全部功能。

附图说明

图1是本发明提供的一种智能电表箱环境监控装置的结构示意图。

图2是电表箱监控模块的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1和图2，具体说明本发明的较佳实施例。

基于蜂窝的窄带物联网（narrowbandinternetofthings，nb-iot）成为万物互联网络的一个重要分支。nb-iot具备以下特点：一是广覆盖；二是具备支撑海量连接的能力；三是功耗更低。

如图1所示，本发明提供一种智能电表箱环境监控装置，包含：

电表箱监控模块1，其设置在电表箱内，用于实时监控电表箱的工作状态；

客户端2，其通过近距离蓝牙连接方式连接电表箱监控模块1，用于对电表箱进行操作；

云端服务器3，其通过http协议实现与客户端2的连接，完成数据访问和交互，并通过tcp协议实现与电表箱监控模块1的连接，实现数据通信，该云端服务器3用于实现对电表箱工作状态信息的存储，以及对电表箱操作过程的管理。

所述的客户端2为手机客户端或者计算机客户端，本实施例中，所述的手机客户端为基于android系统的移动设备。

如图2所示，所述的电表箱监控模块1包含：

主控模块11，其用于将采集到的电表箱的工作状态信息发送给云端服务器，并实现对电表箱的操作；

nb模块12，其连接主控模块11，用于通过运营商nb-iot网络服务将主控模块通过互联网连接到云端服务器3；

传感器模块13，其设置在电表箱内，并电性连接主控模块11，用于实时监测并采集电表箱的工作状态信息。

进一步，所述的传感器模块13包含：

门磁传感器131，其安装在电表箱的箱门上，并电性连接主控模块11，用于检测电表箱的箱门开闭动作；在电表箱柜内安装好门磁传感器131后，只要门在开闭时带动门磁开关，就可以监测到开闭动作的发生；

温湿度传感器132，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块11，用于采集电表箱内的温湿度数据；

水浸传感器133，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块11，用于采集被监控对象是否有水浸数据，从而判断被监控对象的状态信息；

倾斜传感器134，其安装在电表箱内，并电性连接主控模块11，用于监测被监控柜体发生倾斜的事件。

其中，主控模块11采用定时轮询的方式给传感器模块13中的四个传感器供电。

本发明还提供一种智能电表箱环境监控方法，包含以下步骤：

电表箱监控模块中的传感器模块实时监测电表箱的工作状态，主控模块将电表箱的工作状态信息通过nb模块提供的窄带物联网（nb-iot）发送给云端服务器；

客户端通过云端服务器实现对电表箱的操作，所述的操作包含：电表箱的安装，电表箱开锁授权，电表箱的查询和维护。

所述的智能电表箱环境监控方法还进一步包含电表箱监控模块与云端服务器的连接方法，该连接方法具体包含以下步骤：

电表箱监控模块中的主控模块主动发起与云端服务器的连接，连接成功后，主控模块回报主控模块的设备编码信息（通过内部唯一的设备id编码来区分设备），云端服务器向主控模块发出确认回复信息，主控模块收到确认回复信息后，双方通过握手协议建立数据连接。电表箱监控模块具有超时重发、断开重连的机制，确保可以自动连接到云端服务器。

所述的智能电表箱环境监控方法还进一步包含客户端与云端服务器的连接方法，该连接方法包含以下步骤：

云端服务器为多用户接入模式，为不同类型的用户分配不同的权限，确保系统操作的安全性；云端服务器为不同类型的连接（数字量数据和模拟量数据）提供不同的数据通信的端口，方便判断连接的类型，并保证不同类型连接的独立性和安全性；

计算机客户端通过用户名和密码确定用户身份，并被云端服务器赋予用户权限；

手机客户端通过手机号码和客户端载体的标识id确定用户身份，并被云端服务器赋予用户权限。

所述的客户端载体的标识id是指客户端的账号信息，同时可以在账号上绑定一些信息，例如：姓名、所属单位、联系电话等。

在本实施例中，当手机客户端中有新用户注册或变更客户端运行载体时，手机客户端和云端服务器之间通过短信双向验证的方式，进行用户身份唯一性认证，消除移动终端不当利用对系统安全性的威胁；手机客户端通过操作人员身份与移动设备的同一性双向验证，以电话号码为依据，将移动设备唯一的设备编码信息（通过内部唯一的设备id编码来区分设备）与操作人员的身份绑定，在初次注册或设备变更时，通过云端服务器向绑定身份的手机号码发出随机验证码，云端服务器通过检测手机客户端录入验证码的正确性来完成身份与设备绑定，并依据身份赋予手机客户端相应的权限。

客户端因为不会为其他接入设备提供接口，自身安全性较强，所以如果计算机客户端和手机客户端的账号信息相同，则具有相同等级的权限，全体手机客户端与云端服务器是完全对等的分布式连接。

进一步，所述的电表箱的安装方法包含以下步骤：客户端扫描电表箱监控模块中的码条信息，将码条信息传输到云端服务器。所述的码条信息包含：电表箱的id号（每个电表箱赋予唯一一个id号），主控模块的设备编码信息（每个主控模块具有唯一的id序列号），电表箱的信息（包含电表箱的位置信息、名称、所属单位等）。

所述的电表箱开锁授权方法包含以下步骤：客户端连接电表箱监控模块，主控模块将设备编码信息发送给客户端，客户端将主控模块的设备编码信息发送给云端服务器，云端服务器将开锁授权信息发送给客户端，客户端将开锁授权信息发送给主控模块，主控模块将客户端发送的开锁授权信息与云端服务器的预设开锁授权信息（预设开锁授权信息包含开锁人信息、开锁时间等）进行比较，如果开锁授权授权信息与预设开锁授权信息一致，则判断授权合法，可以打开电表箱门。

所述的电表箱的查询和维护方法包含以下步骤：电表箱地理位置定位查询与导航；

电表资源浏览与管理；

码条扫描与识别；

电表箱周边及内部环境照片查询与上传。

更进一步地，云端服务器存储电表箱的工作状态信息并更新设备信息，云端服务器中存储更新后的驱动程序，当主控模块连接到云端服务器后，自动下载更新固件，重启后完成新固件的应用。

云端服务器还具有组群权限管理功能，实现同一平台上不同组群的共同访问，如单台云端服务器上可以同时运行不同地方的电表箱管理系统，而不同地方的组群客户只能访问各自组群管理权限范围内的设备。

云端服务器的业务管理包含业务信息和流程管理。

业务信息包含：人员的姓名、年龄、家庭住址等自然人身份信息，联系方法、客户端载体的标识id、操作人员类型与权限等；相关设备的身份id号、地理位置信息、运行工况、周边概况图片、供电状态、告警触发条件、纤芯资源与条码数据等；还可以记录近半年内系统设备运行的状态信息。

流程管理可以实现用户的添加、删除、注册、注销、身份验证、权限变更、资料修改等功能，还可以实现电表箱运维的安装、更换、撤除、变更、运行状态巡检、突发事件通知等全过程管理。

云端服务器还可以实现云端的工单生成、分配、打印、向客户端推送、执行状态监控、收工回执、工单统计报表功能等。

云端服务器还可以为客户端提供电表箱的开锁授权，为电表箱体和电表提供码条数字标记的增加、变更、删除等支持，结合电表箱体与电表用户数据生成信息绑定数据库，为客户端提供箱体与电表资源查询、变更操作、故障溯源指导、业务结束确认等提供数据支持。

云端服务器实现短信通知信息格式与接收人员名单设置，通过短信猫或网络短信平台发送及时通知短信，向客户端推送提示短信，客户端阅读回执等功能。

云端服务器还能够根据用户的表格属性设置进行报表的生成，可以按照要求格式导入导出数据内容，还可以用excel表格导入导出管理，实现与其他业务系统的对接，为以后可能拓展的其他的业务预留可订制的字段等。

本发明结构简单，使用方便，能够实现对电力电表箱的工况、安全性和环境状态的在线有源监控，对突发事件告警，并通过nb通道定时或实时将状态信息回报给云端服务器，客户端通过移动网络与云端服务器建立连接，可以实现操作权限获得、电表箱地理位置定位查询与导航、电表资源浏览与管理、码条扫描与识别、电表箱周边及内部环境照片查询与上传、电表箱开锁授权等功能，电表箱监控模块、云端服务器和客户端三个部分通过互联网和物联网及云端服务器实现系统融合，构成一个有机整体，协同配合完成系统所需的全部功能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。