防竊電智能電表箱及取證系統開發技術分析

項煜，王華，葉華，陳云潤，張夢實

（國網浙江省電力有限公司云和縣供電公司，浙江 云和 323600）

0 引言

當前在電力系統的計量中基本都采用了智能電表，對于遏制竊電行為具有一定的效果，但針對智能電表的新型竊電手段也應運而生、屢禁不止，并且竊電行為多種多樣。竊電行為不僅對電力部門造成了經濟損失，同時如果操作不當，還容易引起安全用電事故，甚至引起火災或者損壞電力設備。為了達到防竊電的目的，可以在實際中采用防竊電智能電表箱，并配置竊電取證系統，給企圖實施竊電行為的人員形成一個高壓態勢。本文首先分析了對智能電表進行竊電的基本手段，之后闡述了防竊電智能電表箱的設計方法，最后分析了防竊電智能電表箱中的取證系統，以下進行具體的分析和介紹。

1 竊電的基本手段分析

為了更好地進行防竊電智能電表箱的研制，需要先掌握目前在實際中常采用到的基本竊電手段，從而針對這些手段采取必要的方法加以防范，并體現在防竊電智能電表箱的開發設計中。智能電表除了具有電量計量功能之外，還能夠實現對用戶端的遠程控制、防竊電等多種功能。當前實際應用中的智能電表一般是根據電磁感應的原理設計的，即電流及電壓線圈形成磁場，并產生轉動力矩，電壓及電流值越大，則轉動力矩也越大，電表的計數也越高，產生的用電量也越多，達到電量計量的目的。對于智能電表中的防竊電功能，則是利用霍爾傳感器，檢測給電表施加的盜電磁場，一旦檢測到異常情況，則可以及時發出告警信息。

雖然智能電表具備一定的防竊電能力，但依然可以實施竊電行為。對于竊電的基本手段，首先是改動電表的結構，包括改動電表中的電壓回路或電流回路以及改變電表中的相位進行竊電，甚至還可以改變智能電表中所設置的計量程序；其次是越過計量表計或繞過計量回路，這樣電表也就不計入用電量；再次是通過施加外部信號，如高頻電磁波形、強磁場信號等，以干擾智能電表的正常工作，如可以使得智能電表中的芯片閉鎖，或者電表中的互感器出現飽和情況，這些都可以使得電表進入不計量的狀態，達到竊電的目的[1]；最后是暴力破壞計量裝置實施竊電。如要對智能電表實施竊電行為，則將電表中的傳感器取出或者將傳感器損壞，之后再外加磁場干擾電表的正常計量，從而達到竊電的目的。

2 防竊電智能電表箱的開發

2.1 應用防竊電智能電表箱的必要性

根據實際中所發生的竊電行為來看，目前大部分的竊電行為都是在二次低壓側進行的，重點對電能表采取一定的方式加以攻擊。故在安裝計量電能表的過程中，也應配合安裝防竊電智能電表箱，這樣就可以有力阻止違法竊電分子試圖接觸電能表，提高了電能表自身的安全防護水平。故在電力企業的計量中，有必要應用防竊電智能電表箱。同時為了提高防竊電智能電表箱的防護效果，在防竊電智能電表箱的生產制造材料選擇上，以及自身的構造上都應加強設計，這樣才能夠起到更好的效果。

2.2 防竊電智能電表箱的結構設計

在設計防竊電智能電表箱的過程中，應保證該電表箱具有便捷性、實用性、可儲存性和可定位性。其中便捷性是指防竊電智能電表箱可以在原有電表箱的基礎上進行改造，同時設備在安裝的過程中也較為方便，不能占用過大的空間。可儲存性是指該電表箱能夠存儲取證系統所采集到的圖像信息等數據，可定位性是指能夠將可能存在竊電行為的電表箱位置發送到遠程服務器中。

整個智能電表箱在結構設計上，應能夠屏蔽高頻信號，使得高頻信號無法穿透智能電表箱上的屏蔽層，從而防止竊電人員通過施加高頻磁場來實施竊電。同時在防竊電表箱中設置高頻信號以及強磁信號的監測模塊，來主動監測是否存在竊電行為[2]。對于防竊電電表箱的硬件系統，可采取模塊化的設計思想，主要組成部分包括通信模塊、數據接口模塊、時鐘模塊、存儲模塊、電源模塊、控制器、攝像模塊及感應模塊等，圖1為智能電表箱防竊電系統結構圖。

圖1 智能電表箱防竊電系統結構圖

從圖1可以看出，利用通信功能模塊，可以實現該硬件系統和遠程服務器中的數據通信。攝像功能模塊則可以作為竊電取證系統中的關鍵組成，通過該功能模塊，可以將現場的監控圖片信息發送到控制器，并經過處理之后進一步發送到監控人員的移動終端設備上。但數據信息在通信傳輸的過程中，應加強網絡安全防護，確保數據信息在傳輸的過程中，不會被非法篡改。時鐘電路模塊則可以記錄下智能電表箱出現異常情況的時間，存儲模塊則可以對采集到的各類數據信息進行儲存，以便后續取證使用。

控制器功能模塊則是智能電表箱防竊電系統中的核心部分，通過分析和處理傳感器所采集到的數據信息，判斷是否出現了竊電行為，并將各個功能模塊相互之間協調連接起來，實現對整個電表箱的集中監控，達到防竊電的目的[3]。同時智能電表箱中的控制器模塊，還具有觸發斷電與解鎖復電、觸發取證與告警預警等功能。當智能電表箱檢測到存在竊電行為時，應觸發出斷電信號，并觸發取證系統開始工作，記錄下相關證據，并發出遠程預警信息。當告警處理完畢之后，能夠實現遠程解鎖復電，給用戶恢復正常的用電。

3 防竊電智能電表箱中的取證系統

在供電企業的計量工作中，如果發現了竊電行為，需要及時掌握相關的竊電證據，在傳統的竊電取證過程中，取證難度卻較大。隨著物聯網等新技術的發展，物聯網技術在數據及圖像信息采集方面存在著較大的優勢，可以借助物聯網技術來開發出取證系統。物聯網技術在應用過程中，主要可以分為數據采集、數據傳輸及數據應用等多個不同的層次。在防竊電智能電表箱的開發中，可以嵌入取證系統，圖2為攝像頭取證系統的工作流程。

圖2 攝像頭取證系統的工作流程

從圖2可以看出，首先當智能電表箱的箱門被打開之后，系統中的控制器根據所接收到的信號來初始化攝像頭，并進入準備錄像的狀態。由于在防竊電智能電表箱中，設置了門禁系統。當電表箱門打開之后，通過門禁系統對操作人員的身份進行識別認證，只有身份通過認證之后，才可以進行下一步的正常操作，否則發出竊電預警信息，并使得攝像頭處于準備錄像狀態。對于攝像頭模塊的啟動信息，包括傳感器采集到的人體紅外信息、高頻電磁波、高頻磁場等，當檢測到這些信號時，都可以作為攝像頭模塊的啟動信息[4]。如當人體紅外線傳感器采集到人體紅外信號之后，就可以發出啟動攝像頭錄像信息，并開始正式錄像，留下視頻證據。當人體紅外信號消失之后，則結束攝像頭錄像。

當智能電表箱中的信號監測模塊檢測到電場強度或者是磁場強度超過了控制模塊中所設定的閾值之后，也會主動發生預警信息，提醒用電稽查人員對該電表箱進行檢查，這些都是防竊電智能電表箱取證系統的基本運行原理。同時防竊電智能電表在實際應用中，也具有較為明顯的優勢，如采用防竊電智能電表及取證系統，能夠實現防竊電的主動化，更好地維護供電企業計量數據的準確性。本文所分析的防竊電智能電表箱在實際的應用中也取得了較好的應用效果，配合取證系統的使用，對于違法竊電人員形成了一個較強的威懾[5]。經過在某供電企業的應用發現，使用該防竊電智能電表箱及取證系統之后，竊電行為明顯減少，售電量也得到了一定程度上的提高。并且還很好地解決了配電系統中的一些高電量損失線路問題，使得電力企業的整體線損率得到了減低，規范了電力企業的經營。證明使用該防竊電智能電表箱及取證系統，不僅具有較高的經濟效益，還有力防范了竊電行為的發生，在計量領域中具有較大的應用優勢[6]。

4 結語

通過應用本文所分析的防竊電智能電表箱及取證系統，可以實現對非法竊電行為的監測、聯動斷電、竊電取證、遠程預警、違法處置、解鎖復電等一體化操作的閉環處理，提高對竊電行為處置的時效性和有效性。該防竊電智能電表箱及取證系統，可以在實際的電力系統計量中加以推廣應用。