一种基于互联网的智能电力锁技术领域
本发明属于锁具技术领域，具体涉及一种基于互联网的智能电力锁。
背景技术
近年来，智能电网建设稳步推进，国家电网公司“全覆盖、全采集、全应用”的目标
已初步实现，设备已完全纳入信息化管理，随着智能电网技术不断创新，计量封印管理系统
基本实现了从校验、出库、现场计量装置安装、用电检查等方面进行系统信息管理。但在管
理、技术、安全等方面仍然无法满足营销智能化信息系统数据的要求，无法做到计量锁的全
过程管理监控作用。且大量使用的机械锁具仍处于“一拿一大串，抄表找半天”的落后状态，
且机械锁具锁孔易锈蚀，完全不适应营配贯通新形势下的新要求。使用部门多，涉及开锁部
门太多，无特定的开锁流程，导致钥匙管理手段滞后，钥匙种类多，钥匙种类多，去现场开锁
得带若干种钥匙，还不一定能开锁，锁具安全性差，锁具钥匙简易，易撬，易私配，导致防窃
电性能差，区域划分混乱，表锁种类多，区域划分不明确导致管理混乱。因此，运用“互联网
+”思维、借助创新手段来提升锁具运维管理水平是必然选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于互联网的智能电力锁，不仅通过软硬件设计控制
装置、资产全过程管理、地理系统定位、低功耗设计技术，解决了频繁取还钥匙的问题，实现
了对电能计量箱的智能化管理，且能够有效的增强防窃电性能，提高电能计量表箱管理水
平,也提升了营销管理水平和服务质量，同时也对提高电力企业的经济效益和减少损失有
着重要的现实意义。
为达上述目的，本发明的主要技术解决手段是提供一种基于互联网的智能电力
锁，包括锁体和设在锁体上的锁梁，锁体内设有控制模块，锁体内还设有均与控制模块电连
接的NFC模块、蓝牙模块、时钟模块、设有按钮的按钮模块、存储模块、电源模块和微型电机，
微型电机和锁梁连接，锁梁末端与按钮连接，电源模块为锁体内各元件供电。
所述基于互联网的智能电力锁通过NFC模块或蓝牙模块与带有NFC模块的手机数
据连接，手机和远程服务器之间无线通信连接，手机也可以是带有NFC模块的平板电脑。
所述锁体上设有与控制模块电连接的指示灯，能发红色和绿色的光进行功能提
示，绿色表示开锁状态正常，红色表示开锁异常报警和密码错误提示。
所述控制模块是单片机，锁体采用超硬度PPS阻燃材料，一次成型，电源模块的电
池容量大于400mA/H，工作温度：-25℃～65℃，极限工作温度：-40℃～80℃，工作寿命：＞8
年。
所述智能开锁控制系统包含三部分：智能电力锁、手机APP平台和远程服务器，智
能电力锁采用先进的无线近场NFC通讯技术、超低功耗管理系统和机电一体设计，将各种功
能集合在一起，大大方便了使用者的管理，提高管理效率，且智能电力锁采用采用超硬度
PPS阻燃材料，一次成型，做到免维护功能，满足在户外环境下使用；开锁方式有蓝牙开锁、
NFC开锁和密码开锁，蓝牙开锁是通过蓝牙模块的远距离验证开锁：在目标智能电力锁蓝牙
模块的有效连接距离内，打开手机APP，使手机与智能电力锁蓝牙连接进行数据交换和验
证，摇动手机即可开锁成功；NFC开锁是通过NFC模块近距离的验证开锁：在目标智能电力锁
NFC模块的有效连接距离内打开软件，使手机与智能电力锁NFC模块数据连接进行数据交换
和验证，验证通过即可开锁，上述两种方式均是手机和智能电力锁建立数据连接后，手机读
取智能电力锁的ID后通过网络从远程服务器上获取对应ID的密码信息传递给智能电力锁
的单片机，单片机把原预设在存储模块的密码信息与经手机传来的密码信息进行比对验
证，验证相同即控制微型电机启动升高锁梁开锁完成；密码开锁是通过在手机app上输入智
能电力锁的ID并通过网络从远程服务器上获取对应ID的密码，长按锁梁使按钮模块发送对
应电信号到单片机中，单片机控制指示灯闪烁绿光并进入手动开锁模式，然手按照app界面
提示的次数和频率按动锁梁进行开锁；开锁失败重新输入或app界面操作更换一组密码重
试。
在安装智能电力锁的时候，先通过手机NFC或蓝牙与智能电力锁建立数据连接且
读取智能电力锁锁ID，确认信息后app上操作注册锁，注册后点击app界面上秘钥状态通过
蓝牙或NFC下装锁秘钥，且该智能电力锁的具体位置信息就是安装时手机的位置信息，成功
后该智能电力锁ID将属于注册区域，且该智能电力锁的位置信息传到远程服务器中记录，
需要通过该区域的权限开锁。
在进行任务需要开锁的时候，第一次通过app进行开锁需要手机号注册，由app的
后台人员作为超级管理员录入各地区供电所所长或相关负责人的信息使其注册为区域管
理员，并授权区域管理员权限，由区域管理员录入自己地区供电所的电工师傅的信息使其
注册为操作员，并授权操作员权限，区域管理员可以在app界面的更多权限管理中选择操作
员，授予区域管理权限或区域开锁权限，并设置权限时间，操作员可以在app中申请任务区
域中的任务时间内的开锁权限。通过授权使每个电工师傅作为操作员负责一部分台区，责
任到人，所长作为区域管理员负责自己供电所的，app后台人员为超级管理员，除了分配给
所长区域管理员权限外，还有其他班组临时需要到某一区域现场处理的，或者跨过区域管
理员所长直接去现场抢险的，都由app后台人员直接临时分配该区域的权限给相关职能部
门，并设定授权时间。
所述单片机配合时钟模块可以记录每一次开锁的时间和人员信息，在手机和智能
电力锁数据连接的时候通过手机传送给远程服务器保存同一管理，方便查询、分析，为现代
化电力箱柜提供了有效的管理手段，以互联网为平台，在对锁具分级授权、限时授权后，利
用NFC技术快速开启，通过万余次系统测试及现场调试，验证了带有NFC模块的手机或平板
电脑20厘米内0.2秒快速开锁，测试期间系统运行稳定、记录溯源方便。它的成功应用，摒弃
了传统开锁方式，提高了作业效率，实现锁具智能化管理。
智能电力锁是一种将锁具与互联网+相结合，通过智能电力锁具对现场数据的收
集，并依托后台大数据分析，为日常管理工作提供精准数据支撑的辅助管理工具。智能电力
锁内含管理控制模块、存储模块、时钟模块及通讯模块。现场开锁时，管理人员携带授权PAD
(手机)靠近智能电力锁，锁具和授权设备通过NFC模块交换数据，锁内单片机对管理人员身
份进行核实，并核对密码是否正确。确认无误后，锁具自动打开，单片机将本次开锁操作记
录录入自身携带的存储芯片内，并将历次开锁记录通过NFC模块传送到授权人PAD(手机)
内，通过PAD(手机)将开锁信息上送到后台主站。
每把智能电力锁具有唯一独立的ID，在授权下发后，开锁人员可通过蓝牙及NFC功
能对锁具进行开锁操作。每把锁具都是通过MD5算法进行的加密，断绝了未授权人员试图通
过枚举法或私配钥匙开锁的可能，真正实现了加密防撬。
机械锁具采用的是钥匙开锁，简而言之，钥匙在员工手中，谁都可以进行开锁操
作，没有固定的权限分级，一旦出现问题，追责及查找问题原因变得很困难。智能电力锁在
使用时首选需要对锁具进行注册，只有注册过的锁具才能使用。然后通过分级授权，将特定
区域锁具的管理权下放给指定管理人员的方式，实现了人员开锁权限与固定锁具的挂钩，
真正实现了区域化、层级化管理，责任明确。
早期电器电力设备运检有固定的规章制度，虽有具体的操作步骤，但实际上依旧
是依靠人的责任心来落实。没有一个直观的，数据性的支撑。智能电力锁自身具有定位功
能，通过对锁具定位+人员权限的管理，真正实现了对现场运检及抢修工作的监督和落实。
本发明有益效果是：不仅通过软硬件设计控制装置、资产全过程管理、地理系统定
位、低功耗设计技术，解决了频繁取还钥匙的问题，实现了对电能计量箱的智能化管理，且
能够有效的增强防窃电性能，提高电能计量表箱管理水平,也提升了营销管理水平和服务
质量，同时也对提高电力企业的经济效益和减少损失有着重要的现实意义。
附图说明
图1是本发明的锁体内的电路原理图，
图2是图1实施例的智能电力锁、手机端和远程服务器的连接示意图，
图中：锁体1、锁梁2、控制模块3、NFC模块4、蓝牙模块5、时钟模块6、按钮模块7、存
储模块8、电源模块9、微型电机10、指示灯11、手机12、远程服务器13。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的
范围。
如图1所示，本实施例所描述的一种基于互联网的智能电力锁，包括锁体1和设在
锁体1上的锁梁2，锁体1内设有控制模块3，锁体1内还设有均与控制模块3电连接的NFC模块
4、蓝牙模块5、时钟模块6、设有按钮的按钮模块7、存储模块8、电源模块9和微型电机10，微
型电机10和锁梁2连接，锁梁2末端与按钮连接，电源模块9为锁体1内各元件供电。
如图2所示，所述基于互联网的智能电力锁通过NFC模块4或蓝牙模块5与带有NFC
模块4的手机12数据连接，手机12和远程服务器13之间无线通信连接，手机12也可以是带有
NFC模块4的平板电脑。
所述锁体1上设有与控制模块3电连接的指示灯11，能发红色和绿色的光进行功能
提示，绿色表示开锁状态正常，红色表示开锁异常报警和密码错误提示。
所述控制模块3是单片机，锁体1采用超硬度PPS阻燃材料，一次成型，电源模块9的
电池容量大于400mA/H，工作温度：-25℃～65℃，极限工作温度：-40℃～80℃，工作寿命：＞
8年。
所述智能开锁控制系统包含三部分：智能电力锁、手机12APP平台和远程服务器
13，智能电力锁采用先进的无线近场NFC通讯技术、超低功耗管理系统和机电一体设计，将
各种功能集合在一起，大大方便了使用者的管理，提高管理效率，且智能电力锁采用采用超
硬度PPS阻燃材料，一次成型，做到免维护功能，满足在户外环境下使用；开锁方式有蓝牙开
锁、NFC开锁和密码开锁，蓝牙开锁是通过蓝牙模块5的远距离验证开锁：在目标智能电力锁
蓝牙模块5的有效连接距离内，打开手机12APP，使手机12与智能电力锁蓝牙连接进行数据
交换和验证，摇动手机12即可开锁成功；NFC开锁是通过NFC模块4近距离的验证开锁：在目
标智能电力锁NFC模块4的有效连接距离内打开软件，使手机12与智能电力锁NFC模块4数据
连接进行数据交换和验证，验证通过即可开锁，上述两种方式均是手机12和智能电力锁建
立数据连接后，手机12读取智能电力锁的ID后通过网络从远程服务器13上获取对应ID的密
码信息传递给智能电力锁的单片机，单片机把原预设在存储模块8的密码信息与经手机12
传来的密码信息进行比对验证，验证相同即控制微型电机10启动升高锁梁2开锁完成；密码
开锁是通过在手机12app上输入智能电力锁的ID并通过网络从远程服务器13上获取对应ID
的密码，长按锁梁2使按钮模块7发送对应电信号到单片机中，单片机控制指示灯11闪烁绿
光并进入手动开锁模式，然手按照app界面提示的次数和频率按动锁梁2进行开锁；开锁失
败重新输入或app界面操作更换一组密码重试。
在安装智能电力锁的时候，先通过手机12NFC或蓝牙与智能电力锁建立数据连接
且读取智能电力锁锁ID，确认信息后app上操作注册锁，注册后点击app界面上秘钥状态通
过蓝牙或NFC下装锁秘钥，且该智能电力锁的具体位置信息就是安装时手机12的位置信息，
成功后该智能电力锁ID将属于注册区域，且该智能电力锁的位置信息传到远程服务器13中
记录，需要通过该区域的权限开锁。
在进行任务需要开锁的时候，第一次通过app进行开锁需要手机12号注册，由app
的后台人员作为超级管理员录入各地区供电所所长或相关负责人的信息使其注册为区域
管理员，并授权区域管理员权限，由区域管理员录入自己地区供电所的电工师傅的信息使
其注册为操作员，并授权操作员权限，区域管理员可以在app界面的更多权限管理中选择操
作员，授予区域管理权限或区域开锁权限，并设置权限时间，操作员可以在app中申请任务
区域中的任务时间内的开锁权限。通过授权使每个电工师傅作为操作员负责一部分台区，
责任到人，所长作为区域管理员负责自己供电所的，app后台人员为超级管理员，除了分配
给所长区域管理员权限外，还有其他班组临时需要到某一区域现场处理的，或者跨过区域
管理员所长直接去现场抢险的，都由app后台人员直接临时分配该区域的权限给相关职能
部门，并设定授权时间。
所述单片机配合时钟模块6可以记录每一次开锁的时间和人员信息，在手机12和
智能电力锁数据连接的时候通过手机12传送给远程服务器13保存同一管理，方便查询、分
析，为现代化电力箱柜提供了有效的管理手段，以互联网为平台，在对锁具分级授权、限时
授权后，利用NFC技术快速开启，通过万余次系统测试及现场调试，验证了带有NFC模块4的
手机12或平板电脑20厘米内0.2秒快速开锁，测试期间系统运行稳定、记录溯源方便。它的
成功应用，摒弃了传统开锁方式，提高了作业效率，实现锁具智能化管理。
智能电力锁是一种将锁具与互联网+相结合，通过智能电力锁具对现场数据的收
集，并依托后台大数据分析，为日常管理工作提供精准数据支撑的辅助管理工具。智能电力
锁内含管理控制模块3、存储模块8、时钟模块6及通讯模块。现场开锁时，管理人员携带授权
PAD(手机12)靠近智能电力锁，锁具和授权设备通过NFC模块4交换数据，锁内单片机对管理
人员身份进行核实，并核对密码是否正确。确认无误后，锁具自动打开，单片机将本次开锁
操作记录录入自身携带的存储芯片内，并将历次开锁记录通过NFC模块4传送到授权人PAD
(手机12)内，通过PAD(手机12)将开锁信息上送到后台主站。
每把智能电力锁具有唯一独立的ID，在授权下发后，开锁人员可通过蓝牙及NFC功
能对锁具进行开锁操作。每把锁具都是通过MD5算法进行的加密，断绝了未授权人员试图通
过枚举法或私配钥匙开锁的可能，真正实现了加密防撬。
机械锁具采用的是钥匙开锁，简而言之，钥匙在员工手中，谁都可以进行开锁操
作，没有固定的权限分级，一旦出现问题，追责及查找问题原因变得很困难。智能电力锁在
使用时首选需要对锁具进行注册，只有注册过的锁具才能使用。然后通过分级授权，将特定
区域锁具的管理权下放给指定管理人员的方式，实现了人员开锁权限与固定锁具的挂钩，
真正实现了区域化、层级化管理，责任明确。
早期电器电力设备运检有固定的规章制度，虽有具体的操作步骤，但实际上依旧
是依靠人的责任心来落实。没有一个直观的，数据性的支撑。智能电力锁自身具有定位功
能，通过对锁具定位+人员权限的管理，真正实现了对现场运检及抢修工作的监督和落实。
本发明有益效果是：不仅通过软硬件设计控制装置、资产全过程管理、地理系统定
位、低功耗设计技术，解决了频繁取还钥匙的问题，实现了对电能计量箱的智能化管理，且
能够有效的增强防窃电性能，提高电能计量表箱管理水平,也提升了营销管理水平和服务
质量，同时也对提高电力企业的经济效益和减少损失有着重要的现实意义。
一、项目实施经济效益
智能电力锁无锁孔设计、开锁动态加密，有效杜绝通过更换锁具破坏计量装置，维
护了供电公司的合法权益。2015年公司完成中低压综合线损率5.15％，2016年公司完成中
低压综合线损率4.16％，同比节约电量1188万千瓦时，基于智能电力锁构建的管理体系功
不可没。
二、项目实施管理效益
1.“互联网+”功能应用于智能电力锁，GPS导航直接定位，数据库对电力锁的开启
记录完整保存，横向到边、纵向底，实现了信息系化管理，顺应时代发展；
2.智能电力锁平均开锁时间小于15秒，而机械锁具需要3分钟。一方面节省了时
间。乳山市供电公司2016年春检开锁2.6万把，可节省时间约1190.8小时(＝26000×0.05-
26000×0.0042＝1190.8)；2016年10月16日环海西线故障跳闸，共21个环网柜，开锁合计
163把，为故障抢修节省时间约7.465小时(＝163×0.05-163×0.0042＝7.465)，即增加了
约7.465小时的售电时间，直接增加售电量5851.11千瓦时；另一方面，根据开锁记录可进一
步判断设备故障次数，为管理层决策提供依据；
3.智能电力锁实行安质、运维、农电、营销各部门分级授权开锁，区域划分清楚，责
任到人；
4.智能电力锁采用限时授权，在人员调动、临时变动等情况，钥匙管理交接便捷清
晰。
三、项目实施安全效益，NFC手机12近距离操作，保障了现场作业人身安全；整个锁
头无锁孔，防技术开启，防人为破坏，防水性能好；分级授权、限时授权，有效杜绝“随意开”。
四、项目推广前景描述：
1.经济性，机械锁具售价约为36元/把，因锁孔锈蚀、人为破坏等原因年破损率约
16.3％，智能电力锁售价约为78元/把，因人为等原因年损坏率仅为0.2％，以使用寿命八年
计算，二者更换率分别为130％、1.6％，智能电力锁虽成本稍高但其附加的管理功能使其性
价比更高一筹。
2.实用性，智能电力锁安装简单，操作便捷易学，2016年4月份国网乳山市供电公
司组织为期三天的操作实训，356名工作人员即可熟练掌握，便于在行业全面推广。
3.安全性，智能电力锁ID“有且只有一个”，不可原样更新复制，开启锁具记录数据
库永久保存，互联网技术应用在锁具上，具有行业全面推广价值。五、大规模应用实践：以
2016年1月—2016年12月为例，期间电力计量、中低压设备试点大规模推广应用本智能电力
锁。统计结构如下表所示
至今共完成春检、秋检、抢修、装置轮换等开锁51136次，无记录差错、开锁失控等
故障，实现了20厘米内快速开锁、权限分配合理到位、记录清晰可查，具有行业全面推广的
价值。智能电力锁采用互联网技术，通过NFC信息通信开锁，具有传统锁具钥匙串开锁所无
法比拟的便捷、信息化的优势。通过锁具设备资产信息绑定，实现了锁具资产全寿命周期管
理，避免了锁具发出去，不知道装哪里的管理模式，有效降低了锁具丢失率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种
形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技
术方案，均落在本发明的保护范围之内。