王 悅，楊興宇

天津市津能雙鶴熱力設(shè)備有限公司，天津 300000

為了保證配電柜的安全使用，要求其具備較高的安全性，而通過有效運用智能鎖可以對其進(jìn)行有效管理，且可以通過平臺實現(xiàn)控制。在傳統(tǒng)模式下，智能鎖及管理平臺在應(yīng)用中存在一些問題，導(dǎo)致實際效果不佳。為了適應(yīng)發(fā)展需求，需引入新技術(shù)加強(qiáng)智能鎖及管理平臺的創(chuàng)新，提升配電柜管理水平，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1 配電柜智能鎖模式

配電柜包括動力分配電柜、照明配電柜及計量柜，是配電系統(tǒng)的末級設(shè)備。戶外型配電柜會受到外部環(huán)境影響，為了保證設(shè)備安全運行，人們研發(fā)出了智能鎖，其結(jié)構(gòu)非常精密。將智能鎖安裝在配電柜上，通過管理平臺就可以實現(xiàn)操控，非?？旖?、方便。過去使用智能鎖時要建立基站，這樣才可以將傳感器和互聯(lián)網(wǎng)連接起來，整體部署比較復(fù)雜，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)效率較低[1]。

如今“互聯(lián)網(wǎng)+”智能門禁控制系統(tǒng)逐漸得到廣泛應(yīng)用，其具有語音開鎖、方向開鎖等強(qiáng)大功能，可以進(jìn)行用戶信息自動認(rèn)證并開鎖，使控制更加靈活。門禁系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，可以隨時了解門禁系統(tǒng)運行狀況，用戶在手機(jī)上就可以了解到開鎖信息。基于GPRS和激光虛擬鍵盤的智能電子門鎖系統(tǒng)的核心處理器件是單片機(jī)，激光虛擬鍵盤制作非常簡單，并且操作起來比較便利，可實現(xiàn)密碼輸入和修改。為了提醒用戶密碼輸入錯誤，需設(shè)置蜂鳴器，保證密碼輸入的正確性，開關(guān)控制可采用電磁繼電器。實踐證明，這種系統(tǒng)具有智能開鎖與防盜報警功能，具有穩(wěn)定性、安全性高等特點[2]。

2 NB-IoT配電柜智能鎖設(shè)計

在傳統(tǒng)模式下，智能鎖的組成包括個人信息模塊、通信模塊等。NB-IoT智能鎖將傳統(tǒng)智能鎖終端接入NB-IoT終端網(wǎng)絡(luò)，有效運用了5G傳輸協(xié)議，適用性比較強(qiáng)，在開展部署時，可以在多種無線頻帶上進(jìn)行，具有較強(qiáng)的覆蓋能力。NB-IoT智能鎖設(shè)置了金融級安全協(xié)議芯片，在這種模式下，可信任平臺模塊，鑰匙生成、解密處于相對獨立狀態(tài)，如果加密信息在傳輸過程中丟失，在沒有鑰匙的情況下無法得到數(shù)據(jù)信息，有效保證了安全性。NB-IoT智能鎖解鎖方式具有多樣化的特點，可通過增減模塊來轉(zhuǎn)變開鎖方式，靈活性高[3]。

其中，通信模塊的功能是解析接受的指令，之后再傳遞到管理平臺；存儲模塊可以將指令存儲起來，主要通過修改等操作方式來完成；識別模塊包括指紋、語音等解鎖模塊；電源模塊可以滿足對電力的需求；驅(qū)動模塊的功能是接受開關(guān)門信息時驅(qū)動門鎖電機(jī)進(jìn)行開關(guān)門操作。

智能鎖可以實現(xiàn)終端唯一化，具有強(qiáng)大功能，實現(xiàn)了無源電子鎖，一個智能鎖對應(yīng)一個終端，有效運用NB-IoT技術(shù)可實現(xiàn)管理平臺和終端的無線通信。為了實現(xiàn)系統(tǒng)高效運行，管理工作人員需要將終端和智能鎖與開鎖權(quán)限控制綁定起來，讓配電柜開鎖更加靈活，并可查詢記錄。

3 智能鎖管理平臺建設(shè)

3.1 管理平臺架構(gòu)設(shè)計

管理平臺的主要功能是提供數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作開展做好準(zhǔn)備，發(fā)揮出NB-IoT技術(shù)的作用，管理平臺和門鎖及開鎖終端可以實現(xiàn)信息傳遞。數(shù)據(jù)分析在管理平臺上完成，不需要網(wǎng)關(guān)就可以將終端模組芯片和基站連接起來，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信。在管理平臺中，終端模組芯片可收集相關(guān)信息。在基站的支持下，接入某個終端模組芯片，采用雙向認(rèn)證身份的方法，可擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積[4]。

3.2 設(shè)計管理平臺功能模塊

用戶管理模塊主要為用戶服務(wù)，包括登錄、刪除等需求。在登錄終端時，工作人員要輸入賬號和密碼，管理平臺接受后進(jìn)行驗證，將相關(guān)信息反饋給登錄終端。通過管理平臺上的用戶查詢接口，工作人員可了解相關(guān)數(shù)據(jù)情況，進(jìn)行分析后做出科學(xué)評判，將所得結(jié)果反饋給平臺。工作人員可在管理平臺對用戶信息進(jìn)行添加、修改，在添加用戶時需要提交相關(guān)信息，包括姓名、賬號、密碼等。用戶通過編輯接口傳遞出編輯請求，管理平臺新增用戶信息并進(jìn)行解析，判斷是否有效，完成審核權(quán)限的操作。工作人員可通過刪除用戶接口接受平臺提交的刪除請求，但解析數(shù)據(jù)只限由高權(quán)限用戶刪除低權(quán)限用戶，審核完成后進(jìn)行進(jìn)一步處理，從而能夠準(zhǔn)確了解配電柜智能鎖的具體位置。

智能鎖管理模塊的協(xié)議互聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸是在基站和服務(wù)器支持下完成的，工作人員通過查詢可以了解實際情況，同時也可以掌握配電柜的位置信息。為了確保智能鎖始終處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)電量過低或者發(fā)生故障時會啟動報警系統(tǒng)提醒工作人員。在開啟智能鎖時，通信模塊會向管理平臺發(fā)送定位數(shù)據(jù)，完成操作后進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，對操作權(quán)限進(jìn)行判斷，控制智能鎖開啟。任務(wù)管理模塊包括工單申請、工單審核等，管理平臺接受工作人員提交的工單申請后，會大概了解作業(yè)地址范圍，掌握智能鎖情況、作業(yè)起止時間等信息。在數(shù)據(jù)庫中查詢工單信息并進(jìn)行解析，審核判斷，對是否要出單做出決定，若審核通過，工作人員就可以繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。如果工單信息顯示不正常，通過的工單沒有完成整個流程，就要將工單標(biāo)記為異常，并返回，工作人員需要重新提交申請。工作人員完成作業(yè)后，根據(jù)完成接口提交作業(yè)結(jié)果，完善智能鎖數(shù)據(jù)庫，確認(rèn)作業(yè)完成。智能鎖和電子鑰匙的交互信息及開門記錄管理平臺將全部記錄下來，作為重要參考信息。

3.3 管理平臺與智能終端通信加解密

搭載金融級安全協(xié)議芯片可以提升管理平臺和智能終端之間通信數(shù)據(jù)的安全性，除此之外，要將RSA非對稱加密算法、SHA-256信息安全散列函數(shù)整合起來，發(fā)揮出其有效作用，顯著提升管理平臺與智能終端通信的安全性。SHA-256單向散列函數(shù)表達(dá)式如下：

式中：h為計算后的固定長度值；M為任意長度；H為單向單列函數(shù)。

對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計算可得到準(zhǔn)確結(jié)果，而且輸出無法反向獲得輸入。對加密流程進(jìn)行設(shè)定，確保實現(xiàn)加密目標(biāo)。加密流程設(shè)定要具有嚴(yán)謹(jǐn)性、科學(xué)性，保證可以發(fā)揮出有效作用，實現(xiàn)對管理平臺與智能終端通信的加密處理。

解密過程是加密過程的逆運行。第一步：對加密后的數(shù)據(jù)采用解密的KEY進(jìn)行Rijndael解密會得到新數(shù)據(jù)，解密加密的SHA-256數(shù)字簽名，可生成新的SHA-256，然后對新數(shù)據(jù)的SHA-256進(jìn)行計算。第二步：將數(shù)字簽名和解密SHA-256進(jìn)行對比，可得到數(shù)字簽名，如果發(fā)現(xiàn)二者一致說明解密成功，數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化，順利通過驗證。如果不相同，說明數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，驗證無法通過。在加解密管理平臺和智能終端通信數(shù)據(jù)中，要分析反饋信息，由管理平臺對當(dāng)前操作是需要生成密匙還是進(jìn)行數(shù)據(jù)加解密做出判斷，也就是獨立進(jìn)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，運用SHA-256數(shù)字簽名對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證，觀察是否被篡改，保證通信數(shù)據(jù)的安全性，使信息在傳輸中受到影響也不會引發(fā)安全問題，以此提升智能鎖的信息安全水平，確保信息可以有效接收。

4 開展實驗

4.1 實驗環(huán)境

在有管理平臺的PC端完成，PC采用計算機(jī)系統(tǒng)，選擇128MB作為實驗數(shù)據(jù)幀，在同一距離反復(fù)測試數(shù)次，對得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值取值，模擬設(shè)定NB-IoL物理層。

4.2 通信數(shù)據(jù)響應(yīng)時間對比

為了驗證設(shè)計智能鎖及管理平臺在數(shù)據(jù)響應(yīng)方面具有的優(yōu)勢，和傳統(tǒng)模式進(jìn)行對比，對不同距離下管理平臺和智能鎖之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)響應(yīng)時間進(jìn)行測試。通過比較兩種不同智能鎖通信數(shù)據(jù)響應(yīng)時間發(fā)現(xiàn)，在通信距離增加的同時，傳輸數(shù)據(jù)響應(yīng)時間也變得更長，取平均值發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案比傳統(tǒng)方法用時要短。通過不同管理平臺響應(yīng)時間對比發(fā)現(xiàn)，設(shè)計方案平均響應(yīng)時間更短。實驗結(jié)果顯示，文章設(shè)計的智能鎖及管理平臺具有較強(qiáng)的適用性，數(shù)據(jù)響應(yīng)速度更快，驗證了其可行性。

5 結(jié)束語

綜上所述，文章對配電柜智能鎖及管理平臺進(jìn)行了探討，對于提升配電柜實際管控水平具有重要作用。為實現(xiàn)對智能鎖更方便、有效的控制，設(shè)計人員在設(shè)計智能鎖時要不斷引進(jìn)新技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計水平，確保智能鎖的安全性，同時完善管理平臺功能，保證平臺的可靠運行，為智能鎖的使用提供支持，以此提高電力傳輸效率，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的電力資源。