配电柜智能锁及管理平台研究

王 悦，杨兴宇

天津市津能双鹤热力设备有限公司，天津 300000

为了保证配电柜的安全使用，要求其具备较高的安全性，而通过有效运用智能锁可以对其进行有效管理，且可以通过平台实现控制。在传统模式下，智能锁及管理平台在应用中存在一些问题，导致实际效果不佳。为了适应发展需求，需引入新技术加强智能锁及管理平台的创新，提升配电柜管理水平，保证电力系统的稳定运行。

1 配电柜智能锁模式

配电柜包括动力分配电柜、照明配电柜及计量柜，是配电系统的末级设备。户外型配电柜会受到外部环境影响，为了保证设备安全运行，人们研发出了智能锁，其结构非常精密。将智能锁安装在配电柜上，通过管理平台就可以实现操控，非常快捷、方便。过去使用智能锁时要建立基站，这样才可以将传感器和互联网连接起来，整体部署比较复杂，导致数据传输响应效率较低[1]。

如今“互联网+”智能门禁控制系统逐渐得到广泛应用，其具有语音开锁、方向开锁等强大功能，可以进行用户信息自动认证并开锁，使控制更加灵活。门禁系统与互联网连接起来，可以随时了解门禁系统运行状况，用户在手机上就可以了解到开锁信息。基于GPRS和激光虚拟键盘的智能电子门锁系统的核心处理器件是单片机，激光虚拟键盘制作非常简单，并且操作起来比较便利，可实现密码输入和修改。为了提醒用户密码输入错误，需设置蜂鸣器，保证密码输入的正确性，开关控制可采用电磁继电器。实践证明，这种系统具有智能开锁与防盗报警功能，具有稳定性、安全性高等特点[2]。

2 NB-IoT配电柜智能锁设计

在传统模式下，智能锁的组成包括个人信息模块、通信模块等。NB-IoT智能锁将传统智能锁终端接入NB-IoT终端网络，有效运用了5G传输协议，适用性比较强，在开展部署时，可以在多种无线频带上进行，具有较强的覆盖能力。NB-IoT智能锁设置了金融级安全协议芯片，在这种模式下，可信任平台模块，钥匙生成、解密处于相对独立状态，如果加密信息在传输过程中丢失，在没有钥匙的情况下无法得到数据信息，有效保证了安全性。NB-IoT智能锁解锁方式具有多样化的特点，可通过增减模块来转变开锁方式，灵活性高[3]。

其中，通信模块的功能是解析接受的指令，之后再传递到管理平台；存储模块可以将指令存储起来，主要通过修改等操作方式来完成；识别模块包括指纹、语音等解锁模块；电源模块可以满足对电力的需求；驱动模块的功能是接受开关门信息时驱动门锁电机进行开关门操作。

智能锁可以实现终端唯一化，具有强大功能，实现了无源电子锁，一个智能锁对应一个终端，有效运用NB-IoT技术可实现管理平台和终端的无线通信。为了实现系统高效运行，管理工作人员需要将终端和智能锁与开锁权限控制绑定起来，让配电柜开锁更加灵活，并可查询记录。

3 智能锁管理平台建设

3.1 管理平台架构设计

管理平台的主要功能是提供数据，为后续工作开展做好准备，发挥出NB-IoT技术的作用，管理平台和门锁及开锁终端可以实现信息传递。数据分析在管理平台上完成，不需要网关就可以将终端模组芯片和基站连接起来，实现了数据通信。在管理平台中，终端模组芯片可收集相关信息。在基站的支持下，接入某个终端模组芯片，采用双向认证身份的方法，可扩大网络覆盖面积[4]。

3.2 设计管理平台功能模块

用户管理模块主要为用户服务，包括登录、删除等需求。在登录终端时，工作人员要输入账号和密码，管理平台接受后进行验证，将相关信息反馈给登录终端。通过管理平台上的用户查询接口，工作人员可了解相关数据情况，进行分析后做出科学评判，将所得结果反馈给平台。工作人员可在管理平台对用户信息进行添加、修改，在添加用户时需要提交相关信息，包括姓名、账号、密码等。用户通过编辑接口传递出编辑请求，管理平台新增用户信息并进行解析，判断是否有效，完成审核权限的操作。工作人员可通过删除用户接口接受平台提交的删除请求，但解析数据只限由高权限用户删除低权限用户，审核完成后进行进一步处理，从而能够准确了解配电柜智能锁的具体位置。

智能锁管理模块的协议互联的数据传输是在基站和服务器支持下完成的，工作人员通过查询可以了解实际情况，同时也可以掌握配电柜的位置信息。为了确保智能锁始终处于正常工作状态，当电量过低或者发生故障时会启动报警系统提醒工作人员。在开启智能锁时，通信模块会向管理平台发送定位数据，完成操作后进行数据解析，对操作权限进行判断，控制智能锁开启。任务管理模块包括工单申请、工单审核等，管理平台接受工作人员提交的工单申请后，会大概了解作业地址范围，掌握智能锁情况、作业起止时间等信息。在数据库中查询工单信息并进行解析，审核判断，对是否要出单做出决定，若审核通过，工作人员就可以继续执行下一步操作。如果工单信息显示不正常，通过的工单没有完成整个流程，就要将工单标记为异常，并返回，工作人员需要重新提交申请。工作人员完成作业后，根据完成接口提交作业结果，完善智能锁数据库，确认作业完成。智能锁和电子钥匙的交互信息及开门记录管理平台将全部记录下来，作为重要参考信息。

3.3 管理平台与智能终端通信加解密

搭载金融级安全协议芯片可以提升管理平台和智能终端之间通信数据的安全性，除此之外，要将RSA非对称加密算法、SHA-256信息安全散列函数整合起来，发挥出其有效作用，显著提升管理平台与智能终端通信的安全性。SHA-256单向散列函数表达式如下：

式中：h为计算后的固定长度值；M为任意长度；H为单向单列函数。

对输入数据进行计算可得到准确结果，而且输出无法反向获得输入。对加密流程进行设定，确保实现加密目标。加密流程设定要具有严谨性、科学性，保证可以发挥出有效作用，实现对管理平台与智能终端通信的加密处理。

解密过程是加密过程的逆运行。第一步：对加密后的数据采用解密的KEY进行Rijndael解密会得到新数据，解密加密的SHA-256数字签名，可生成新的SHA-256，然后对新数据的SHA-256进行计算。第二步：将数字签名和解密SHA-256进行对比，可得到数字签名，如果发现二者一致说明解密成功，数据没有发生变化，顺利通过验证。如果不相同，说明数据发生了变化，验证无法通过。在加解密管理平台和智能终端通信数据中，要分析反馈信息，由管理平台对当前操作是需要生成密匙还是进行数据加解密做出判断，也就是独立进行密匙生成。采用Rijndael可以加快解密速度，使用RSA可以提高Rijndael密匙的安全性，运用SHA-256数字签名对传输数据进行验证，观察是否被篡改，保证通信数据的安全性，使信息在传输中受到影响也不会引发安全问题，以此提升智能锁的信息安全水平，确保信息可以有效接收。

4 开展实验

4.1 实验环境

在有管理平台的PC端完成，PC采用计算机系统，选择128MB作为实验数据帧，在同一距离反复测试数次，对得出的数据进行平均值取值，模拟设定NB-IoL物理层。

4.2 通信数据响应时间对比

为了验证设计智能锁及管理平台在数据响应方面具有的优势，和传统模式进行对比，对不同距离下管理平台和智能锁之间的传输网络数据响应时间进行测试。通过比较两种不同智能锁通信数据响应时间发现，在通信距离增加的同时，传输数据响应时间也变得更长，取平均值发现设计方案比传统方法用时要短。通过不同管理平台响应时间对比发现，设计方案平均响应时间更短。实验结果显示，文章设计的智能锁及管理平台具有较强的适用性，数据响应速度更快，验证了其可行性。

5 结束语

综上所述，文章对配电柜智能锁及管理平台进行了探讨，对于提升配电柜实际管控水平具有重要作用。为实现对智能锁更方便、有效的控制，设计人员在设计智能锁时要不断引进新技术，优化设计水平，确保智能锁的安全性，同时完善管理平台功能，保证平台的可靠运行，为智能锁的使用提供支持，以此提高电力传输效率，为人们提供更优质的电力资源。