基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力安全工器具系統(tǒng)研究

王玉麗

摘要：針對電力安全工器具管理現(xiàn)狀，闡述了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的電力安全工器具系統(tǒng)的解決方案，解決了目前存在的采用傳統(tǒng)柜式存儲存取不便、借入借出以及檢驗依賴紙質(zhì)文檔且缺乏規(guī)范、大批量工器具定期檢查缺乏有效監(jiān)管、工器具狀態(tài)無法遠程監(jiān)控、同一批次工器具使用頻率不一致導(dǎo)致?lián)p耗差異大等問題。滿足了國家電網(wǎng)規(guī)范化、智能化的管理需求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；安全工器具

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0036-02

安全是電力生產(chǎn)的第一要素，一旦發(fā)生安全事故，傷害將難以彌補，而安全工器具是電力職工進行日常操作/維護的必備用品，確保工器具的安全性尤為重要。目前的電力安全工器具系統(tǒng)仍存在諸多缺陷，例如使用傳統(tǒng)柜式存儲，存取和查詢不便；借入借出檢驗依賴紙質(zhì)文檔和人工管理，各種工器具使用權(quán)限模糊，規(guī)范化程度低；大批量工器具定期檢查/保養(yǎng)缺乏有效的監(jiān)管機制，超期未檢、漏查情況時有發(fā)生；運維部門無法遠程監(jiān)控和查詢各變電站（無人值守變電站最為典型）的工器具狀態(tài)，無法及時制定維護策略；相同批次工器具由于使用頻率不一致導(dǎo)致?lián)p耗差異大等。因此構(gòu)建先進的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力安全工器具管理系統(tǒng)，實現(xiàn)管理信息化、可視化、遠程化、規(guī)范化具有重要意義。

1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力安全工器具系統(tǒng)分層架構(gòu)

電力安全工器具管理系統(tǒng)采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、視頻監(jiān)控、紅外感應(yīng)、嵌入式控制等技術(shù)于一體，對工器具進行智能規(guī)范化的管控，是物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。系統(tǒng)架構(gòu)遵循物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層負責信息采集與鑒別，包括人員/32器具進出庫信息采集、庫房環(huán)境信息采集、智能電動密集架倉儲信息等。感知層數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層進行傳遞和處理；應(yīng)用層面向用戶，針對系統(tǒng)管理員、庫房管理員、維修作業(yè)員等多種角色，系統(tǒng)提供PC Web和移動終端系統(tǒng)，負責各種類型作業(yè)數(shù)據(jù)的輸入/輸出以完成各項工作。

2實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

根據(jù)國家電網(wǎng)相關(guān)標準結(jié)合上海某電力庫房的具體需求和實施部署要求（系統(tǒng)部署在多個工作間），整個系統(tǒng)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)從功能上可劃分為：環(huán)境調(diào)控、內(nèi)部操作間（監(jiān)控）、智能密集架倉儲、烘干平臺、檢驗平臺、人員出入庫監(jiān)測等。

人員出入庫監(jiān)測可通過人臉/指紋/門禁卡三合一門禁識別系統(tǒng)，同時配合紅外監(jiān)測和視頻錄像技術(shù)，實時監(jiān)控人員（含工器具）進出；智能環(huán)境調(diào)控滿足國家電網(wǎng)對電力庫房恒溫恒濕等的要求，可進行溫濕度數(shù)據(jù)、設(shè)備電流狀態(tài)數(shù)據(jù)、煙霧數(shù)據(jù)、高溫極限數(shù)據(jù)、紅外防盜數(shù)據(jù)、水漫數(shù)據(jù)、繼電保護數(shù)據(jù)等的采集，并控制熱風機、空調(diào)、照明燈、排氣扇、除濕機、報警系統(tǒng)等設(shè)備開始/停止工作，實現(xiàn)環(huán)境自動調(diào)控與警報；智能電動密集架倉儲，取代傳統(tǒng)儲物柜，結(jié)合RFID超高頻電子標簽智能識別技術(shù)，實現(xiàn)智能化的工器具查詢和存取。

系統(tǒng)中的嵌入式底層控制板均采用類似的硬件架構(gòu)，其中，環(huán)境調(diào)控主控板、電氣控制板、智能密集架主控板和節(jié)點板、烘干平臺操作按鍵板和烘干設(shè)備控制板，均采用飛思卡爾MC9S08DZ60作為主控芯片，該芯片外設(shè)資源豐富且內(nèi)置控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN），應(yīng)用十分廣泛。出入庫RFID識別，通過四通道RFID讀寫器進行控制。

3系統(tǒng)控制軟件設(shè)計

管理系統(tǒng)實現(xiàn)全自動標準化的工器具生命周期管理（從申購、審批、領(lǐng)取、使用、存儲、試驗、報廢）、庫房環(huán)境調(diào)控、烘干/檢驗平臺控制、電動密集架控制、視頻監(jiān)控等功能。軟件分為C/S軟件（基于.NET平臺，使用C#實現(xiàn)）和B/S軟件（使用PHP實現(xiàn)）兩部分，使用SQLServer數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲。軟件設(shè)計采用典型的三層架構(gòu)，分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)服務(wù)層和應(yīng)用層。基礎(chǔ)管理層操控數(shù)據(jù)庫和各硬件設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)層提供工器具安全預(yù)警/登錄驗證/授權(quán)等服務(wù)。應(yīng)用層同時提供PC WEB和移動終端管理系統(tǒng)，提供各種管理功能。軟件功能模塊包括：工器具生命周期管理、環(huán)境調(diào)控管理、烘干平臺管理、檢驗平臺管理、智能密集架管理等。

4管理系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)啟用前，工器具管理員在系統(tǒng)中注冊工器具并配置權(quán)限，對工器具統(tǒng)一編碼、配置基本屬性（如設(shè)備編號、類型、責任人等），建立一對一綁定關(guān)系表將工器具與每個RFID標簽綁定，為系統(tǒng)運行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。正常工作時，基本工作流程如下：

1）工作負責人通過系統(tǒng)開具帶電工作票，作業(yè)員攜帶工作卡以及個人身份卡至庫房。作業(yè)員走近庫房大門，通過門禁系統(tǒng)識別其身份，符合權(quán)限則準人否則拒入。準入，則系統(tǒng)啟動視頻監(jiān)控，對工作區(qū)域進行監(jiān)控。工作人員根據(jù)工作任務(wù)中所列工器具清單和存放位置，從電動密集架中，取出所需要的工器具。系統(tǒng)自動統(tǒng)計出庫品類型、數(shù)量、領(lǐng)取人、時間等信息并上傳至遠程數(shù)據(jù)庫，方便管理查詢。同時對庫存狀態(tài)進行調(diào)整。

2）作業(yè)員進入檢驗平臺，依次檢驗每個工器具的信息，是否合格，不合格需要及時更換。

3）作業(yè)員出庫，經(jīng)過庫房大門時，系統(tǒng)通過RFID讀卡器自動讀取即將帶出庫的所有工器具信息，并依次進行語音播報。

4）作業(yè)員操作完成，首先進人烘干平臺，將工器具進行清潔、烘干，然后將歸還的物品置于指定區(qū)域，根據(jù)歸還物品清單，將物品歸還原位，系統(tǒng)自動更新庫存狀態(tài)。歸還過程中一旦出現(xiàn)違規(guī)操作，比如工作人員歸還數(shù)目與實際借出數(shù)目不符等，系統(tǒng)及時將違規(guī)信息以短信方式發(fā)送給指定負責人。

5）工作負責人在內(nèi)部操作間，可以查看實時監(jiān)控視頻畫面，或通過手機在線查看視頻監(jiān)控，并可通過對講系統(tǒng)，發(fā)號施令。

5技術(shù)要領(lǐng)與創(chuàng)新

1）智能電動密集架存儲，集多功能于一體，兼容電腦/電動/手動控制方式，且每個柜體都裝有顯示觸摸屏，方便工具器的查詢與存取，集約高效。底層密集架控制板使用CAN網(wǎng)絡(luò)通信，穩(wěn)定可靠。

2）先進的移動終端管理，每個工器具上都內(nèi)置柔性RFID標簽和防水二維碼標簽。RFID技術(shù)的引人實現(xiàn)了工器具管理的信息化和無紙辦公。系統(tǒng)既可使用RFID手持機查詢工器具狀態(tài)，也可隨時隨地手機掃碼查詢工器具狀態(tài)、過期時間等，方便快捷。

3）工器具試驗智能提醒與監(jiān)控。工器具負責人在后臺設(shè)置工器具的試驗周期、日期、提醒方式、提醒人員等，系統(tǒng)會根據(jù)要求自動發(fā)送提醒信息，過期未試驗也會向負責人發(fā)送警示信息，避免人員疏忽導(dǎo)致的安全隱患。

4）系統(tǒng)嵌入了一套工具器使用損耗優(yōu)化算法，根據(jù)每次使用時長、使用次數(shù)等數(shù)據(jù)，生成一個損耗因子，每次根據(jù)損耗因子選擇使用的工器具，確保同一批次的工器具損耗值相當，防止工具使用不均或過度使用。

5）智能環(huán)境調(diào)控，遠程操控和自動控制兼容。遠程模式，可通過手柵遠程主機實時查看/控制環(huán)境參數(shù)；脫離遠程主機時，可以按預(yù)定程序自動控制。

6）使用人臉/指紋/門禁卡三合一門禁識別系統(tǒng)，確認操作權(quán)限，防止越權(quán)操作。同時輔以高清實時視頻監(jiān)控，實時監(jiān)控人員動作。

7）故障預(yù)警與檢修策略改進。電力故障數(shù)據(jù)是電力數(shù)據(jù)的重要組成，通過工具票數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，挖掘異常故障分布，針對性的跟蹤設(shè)備運行狀態(tài)，剖析潛在的不安全因素，可以協(xié)助運維人員進行安全評估和故障預(yù)警與診斷，同時利用歷史信息指導(dǎo)設(shè)備檢修。

6結(jié)論

本文闡述的電力安全工器具系統(tǒng)設(shè)計理念先進，在滿足國網(wǎng)標準前提下，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)的多種問題，具有智能、遠程可控、標準化等特點，通過電動密集架倉儲、智能環(huán)境調(diào)控、智能檢驗/烘干平臺、RFID出入庫監(jiān)測、門禁與實時視頻監(jiān)控、移動終端管理等技術(shù)創(chuàng)新，使得工器具使用更加規(guī)范、高效和安全。