第三届红电创新大赛三等奖作品
项目名称：无源模式下的物联节点动态授权控制技术的研究与应用
参赛单位：厦门华数电力科技有限公司
项目概况：
锁具作为电网设备运行、人员操作的第一道安全关卡，其起到的作用不言而喻，如何打破传统机械锁具难管理、易破解的壁垒，解决智能锁电池污染问题，同时结合物联网技术，在实现锁具的实时在线鉴权、数据交互、信息安全的基础上满足行业智能化管理需求，是一项具有重大意义的创新举措。
本项目基于行业用户的现场设备防护现状中的几个痛点进行解决：
1）数字化安全授权取代传统锁具钥匙：机械锁具锁芯安全保障度不足，易被技术开启，且锁孔由于异物堵塞、环境影响等因素容易导致卡涩无法解锁，本项目采用无孔无源智能锁进行取代，有效防止传统锁具的技术开锁问题的同时规避了长时间运行引起的锁孔生锈腐蚀、异物堵塞的情况，最大提升了锁具的使用寿命和现场使用可靠性。通过权限解锁的管理有效限制了现场操作人员的无授权操作问题，同时可将权限管理与工单结合，实现指定人员、指定设备、指定时间的操作管理，对作业人员行为进行管控，有效防止误操作、擅自扩大工作范围的事故，提升运维智能化、作业风险精细化管控，安全性进一步提升。
2）防护效果强化：传统锁具只进行了简单的防护，对于外力破坏性开启和技术开启的防护强度较低，同时易发生生锈腐蚀问题，影响使用效果。即使当前部分地区在使用的基于机械锁具升级的“e匙通”产品，通过在传统锁具嵌入RFID码片，实现锁具的“信息化”管理，但其机械解锁机构依旧存在着安全隐患。本项目设计的无源智能锁通过无线携能充电技术重新定义了解锁方式，在防技术破解上取得了重大突破，同时锁具在材料选择及结构强度上进行了大量的设计，满足高温、高盐雾、高腐蚀等环境下的使用要求，使用寿命可长达10年。
3）操作信息可追溯：现场设备采用传统锁具进行防护，无法强制用户对操作的内容进行记录，行业管理部门无法知悉是谁、在何时、因何、对何设备进行了何操作，长期困扰着管理者。本项目设计的无源智能锁结合电机驱动设计、位置检测技术实现开、关数字化操作，实现作业的闭环管理，同时在APP端即时生成操作记录（操作人、操作时间、操作设备、操作状态、操作位置），并通过移动4）互联技术上传至服务端，有效形成了清晰完整、可追溯的记录，形成大数据，便于后续进行深度的分析使用。
全链路动态加密：传统防护模式，机械钥匙易被复制，做为开锁的控制手段形同虚设。本项目在系统内、网络传输层、近场数据通信等全链路环节，采用了专利技术进行动态加密，每次操作指令均不同，有效解决了信息传输过程中被截获重发的问题，安全使用得到有效的保障。
5）无源化设计：普通电子锁具采用内置电池进行供电，需进行定期的电池更换，对于行业性的公共设备，难以有效运维，且对于环境的温湿度要求较高，无法恶劣环境的使用需求，且大量的电池将造成严重的环境污染。本项目产品采用无源化设计，并采用近场无线供电，无需进行电池的维护的同时，也满足了现场各种恶劣环境下的使用要求，并有效规避了对环境的影响。
本项目引领了行业智能锁具的模式升级，已申报60余项知识产权，已授权知识产权近40项，（详见专利情况列表）。可大量使用于物联网各节点的安全防护及物联设备操作控制，现已在电力行业的发电、变电、配电、供电、用电、售电等各个环节得到了用户的高度评价和广泛认可，被列入2016年电力新技术目录，并用于2016年杭州G20峰会、2017年厦门金砖会议、2018年上海进博会等大型国际性活动的电力安全保障工作中。除电力行业外，本项目还已得到了通信运营、智慧城市、物流等行业客户的认可与接受，并逐步加大使用范围。
本项目面向电力、通信、物流、智慧城市等行业用户，通过自有营销人员进行宣传推广，并与各行业主要用户及主要供应商达成战略合作关系，为战略合作伙伴提供坚强的技术支撑，共同开发和快速拓展市场。
创新性
在国网全面推进“三型两网、世界一流”建设和南网坚定不移推进打造“数字南网”的战略背景下,本项目设计的动态安全管控系统以智能锁作为物联终端，在实现设备安全防护的同时，把智能锁作为一个数据节点，跟设备信息进行关联，同时采集位置信息构建电力设备大数据中心，实现设备的数字化、平台化管理。系统实时感知智能锁的操作状态，并且独立开和关的操作执行，形成工作流程的闭环。系统基于人员权限管理、权限生效时间管理、设备信息管理（地理信息等）对作业操作人员的行为进行管控，实现设备安全防护及规范人员的作业行为，同时借助移动互联技术实现作业端与平台端的实时数据交互，做到作业全流程的可控、在控，最终实现运维的智能化和作业风险的精益化管控。
在数据应用方面，智能锁承载着操作信息、位置信息，通过对操作路径、操作频率、操作过程时间、绑定工单信息的统计，分析现场作业习惯、作业效率、运维周期、设备维护频率等，作为人员技能考评、设备健康状态评估、运维质量评估的数据支撑。
在技术突破上无源模式下的物联节点动态授权控制技术采用无线供电和无线载波通信技术，基于麦克斯韦电磁场理论进行电源电磁感应，解决电源传输效率、电源传输距离、金属异物干扰、外界电强磁干扰等问题，同时融合FSK调制方式进行数据载波调制传输，解决通信误码率、响应时间、冲突解决机制、低功耗等问题。多重数据加密技术，基于AES的加密算法，进行多重叠加实现数据传输安全性。后台管理系统的分布式集群存储方案设计和微服务化设计，保障系统稳定性，可扩展性。
无源模式下的物联节点动态授权控制技术由大数据中心、后台管理主站、智能手持终端、智能钥匙、智能锁等五部分组成。大数据中心进行数据的存储、分析，形成管理报表，提出管理建议;后台管理主站实现对智能锁、智能钥匙以及操作人员的注册登记和管理、工单的动态密码授权、实名认证等;利用智能手持终端的数据网络进行数据传输，无须独立建立网络通道，通过手机号码进行实名认证;智能锁采用无源设计，产品可靠性更高以及更加绿色环保，同时采用无线充电和无线通信，安全防护级别更高;传输数据采用国密加密算法，保障数据安全。
技术创新点：
1)智能锁无源设计
2)智能锁近场耦合供电和通信技术
4）开关状态监测
5）加密机制
6）实时监管
7）微服务化
8）无通信盲区设计
9）机械驱动机构
智能输配电设备产业技术创新战略联盟官方网站红电网（www.hongdw.com）
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