帶電作業(yè)工具庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

初宏偉 譚孝輝 馮華勇

摘 要：本文針對傳統(tǒng)帶電作業(yè)工具庫房存在的問題，重新設(shè)計了帶電作業(yè)工具智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)綜合采用數(shù)字傳感、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、RFID等先進(jìn)技術(shù)，可以對庫房內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行實時測控，實現(xiàn)了工具從到貨檢驗、入庫、出庫和庫存盤點等數(shù)據(jù)的采集與管理。在滿足國標(biāo)的前提下，具備減少土建投資、室內(nèi)裝修、設(shè)備投入和能源消耗的優(yōu)勢。智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有較高的安全、經(jīng)濟(jì)效益，具備廣闊的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：帶電作業(yè)工具庫房；智能監(jiān)控；RFID

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.093

0 引言

在社會不斷發(fā)展的今天，電力行業(yè)作為能源行業(yè)，對社會發(fā)展與居民生活都有著非常重要的意義。電力行業(yè)具有一定的危險性，因此對其操作也有嚴(yán)格的固定，特別是在帶電作業(yè)過程中，對帶電作業(yè)有完整的規(guī)定，帶電作業(yè)過程中絕緣工具的使用是重點內(nèi)容，同時對絕緣工具具體的使用和保存都有明確的規(guī)定。而要充分保證帶電作業(yè)的安全性，就必須提升帶電作業(yè)工器具的安全性、可靠性[1]。本文根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局出臺的GB/T18037-2000《帶電作業(yè)工具技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則》，以及電力部門出臺的DL/T974-2005《帶電作業(yè)用工具庫房》等指導(dǎo)性文件，設(shè)計了帶電作業(yè)工具庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

帶電作業(yè)庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)主網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)涞腡CP/IP 結(jié)構(gòu)，安全等級要求較高時可采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過TCP/IP 網(wǎng)把輸入監(jiān)測部分、輸出控制部分、工具檢測部分、門禁與識別系統(tǒng)、提示及報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及輔助顯示系統(tǒng)有機(jī)整合到一起，并且每部分靈活擴(kuò)充和調(diào)整。上述功能模塊均匯集到集中控制服務(wù)器，并由集中控制服務(wù)器完成整個系統(tǒng)控制。集中服務(wù)器安裝有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，操作臺控制器以及操作臺電子標(biāo)簽讀寫器等。系統(tǒng)增加一臺WEB服務(wù)器，主要用于發(fā)布系統(tǒng)，是局域網(wǎng)用戶通過瀏覽器直接查看庫房狀態(tài)以及工具情況。為保證庫房管理系統(tǒng)信息安全，WEB服務(wù)器前端應(yīng)增加防護(hù)墻裝置。系統(tǒng)采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，配有不間斷電源（UPS），并且數(shù)據(jù)庫軟件會定期自動備份，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性。項目實施中不需要的功能均預(yù)留接口，后期庫房投運(yùn)后，若有需要可以方便添加功能。

1.1 硬件系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)以高性能服務(wù)器用作現(xiàn)場控制主機(jī)，配以各功能模塊來實現(xiàn)監(jiān)測和控制功能。輸入監(jiān)測部分采用硬件獨(dú)立溫度、濕度和煙霧報警控制，并配有RS485通訊接口，實現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。輸出部分的濕度控制系統(tǒng)主要是通過執(zhí)行單元采集溫濕度數(shù)據(jù)并進(jìn)行自動分析后，分別控制除濕機(jī)、加熱器、排風(fēng)機(jī)，來實現(xiàn)溫濕度控制的目的，并且可與公司及相關(guān)部門實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息共享及分級管理。工具監(jiān)測部分加入了自主研發(fā)的RFID一對一識別系統(tǒng)，可以做到每件工器具的精準(zhǔn)定位。門禁與識別系統(tǒng)可以給相關(guān)人員分配一個唯一的賬號，給相關(guān)人員配置RFID 卡，類似于身份證，該卡用于刷卡出入門禁，借用工具等。使用人員可通過該賬號通網(wǎng)頁瀏覽器或工作臺庫房管理軟件登錄系統(tǒng)，開展相關(guān)操作。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工作人員不進(jìn)入現(xiàn)場的情況下，可對庫房內(nèi)的情況進(jìn)行實時監(jiān)控，并可360度旋轉(zhuǎn)，對庫房進(jìn)行實時錄像，在夜視情況下，也可以拍攝到黑暗環(huán)境下的影像。在庫房布線時內(nèi)部網(wǎng)線、庫房數(shù)據(jù)線和絕緣導(dǎo)線應(yīng)分別隔離布置，所有線路都應(yīng)穿在耐熱防火型PVC管材內(nèi)進(jìn)行布置。照明系統(tǒng)和控制系統(tǒng)電源分離，設(shè)置專用電源控制箱。若控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障檢修時，照明不會受影響。

1.2 軟件系統(tǒng)構(gòu)成

帶電作業(yè)工具庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的軟件集成技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，工器具管理系統(tǒng)使用B/S結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)[2]，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、統(tǒng)計、分析、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)及服務(wù)，分為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和客戶端。進(jìn)而有效的提高電力作業(yè)管理系統(tǒng)的效率，對帶電作業(yè)工作來說也有重要的意義，保障帶電作業(yè)的安全，也能夠更好的預(yù)防帶電作業(yè)安全事故的發(fā)生。軟件系統(tǒng)的應(yīng)用是電力行業(yè)發(fā)展的重要動力，能夠進(jìn)一步規(guī)范電力行業(yè)的運(yùn)營與管理。系統(tǒng)功能軟件包括庫房管理軟件，基礎(chǔ)后臺軟件，WEB服務(wù)器軟件以及多個庫房子屏或立式操作臺軟件構(gòu)成。基礎(chǔ)后臺控制軟件完成底層全部采集控制功能，無人值守模式，原則上不用操作。庫房管理軟件安裝與庫房操作臺上，給庫管或借用工具人員使用，子屏及立式操作臺用于顯示窗口的擴(kuò)展（如庫房門口），應(yīng)用服務(wù)器軟件安裝在服務(wù)器上，WEB 服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他計算機(jī)、iPad 等可以通過網(wǎng)頁瀏覽查看庫房狀態(tài)，訪問權(quán)限可以配置。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

2.1 RFID技術(shù)的應(yīng)用

本文設(shè)計的帶電作業(yè)工具庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)，加入了自主研發(fā)的RFID一對一識別系統(tǒng)。RFID是當(dāng)前項目管理過程中常用的技術(shù)，無線射頻識別技術(shù)，中能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)簽識別，在電力庫房的管理過程中，該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠提高電力庫房管理的準(zhǔn)確度。RFID射頻掃描實現(xiàn)工器具自動清點技術(shù)和“典型作業(yè)項目”功能[3]，可以做到每件工器具的精準(zhǔn)定位，出庫入庫做到零失誤。庫房在實施過程中，會根據(jù)工具類型給每一種工具選擇一款合適的RFID 電子標(biāo)簽，并建立一一對應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建底層工具信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)工具的唯一識別。庫房貨架上每一個工具存放位置，配套安裝RFID 高頻讀卡器，用于對工具的識別和管控，因此，系統(tǒng)會自動詳細(xì)記錄每一件安全工具從第幾個貨架的底基層借走，歸還到具體什么位置上。庫房綜合管理系統(tǒng)還提供了多種方式對工具進(jìn)行查詢和管理。

2.2 工作票審批制度

在安全工器具及旁路作業(yè)工具借用歸還方面，系統(tǒng)支持兩種使用模式。一是身份授權(quán)型，一是申報審批型。身份授權(quán)型指符合借用資格的人員，每人發(fā)放一張身份識別卡（唯一），該卡具有門禁通行和工具借用功能，借用工具時，取下符合借用條件的工具后，用身份卡刷一下相應(yīng)工具讀卡器，相當(dāng)于告知系統(tǒng)是誰借用了這個工具，從而自動完成工具出庫工作，系統(tǒng)自動詳細(xì)的記錄何人何時從庫房哪個位置領(lǐng)用了什么工具。工具歸還時，只要按規(guī)定把工具擺放到位即可，系統(tǒng)自動完成歸還入庫工作。這種模式下，對工具使用人員自主性依賴性較強(qiáng)。申報審批型嚴(yán)格控制工具借用人員權(quán)限，所有操作必須審核審批后方可執(zhí)行。

工作審批流程如圖1所示，其中RFID 存儲卡作為媒介，在工作單審批流程中發(fā)揮了重要作用。借用工具人員在操作臺上查詢工具庫房并生成借用審批單（工作單或工作票），并通過桌面操作臺讀寫器把審批單保存到卡上。攜帶卡交給審批負(fù)責(zé)人，操作票可以被終止，若審核通過后，該卡成為授權(quán)卡，具備門禁通行，工具借用等能力。一方面，使用人員自行借用工具，另外，授權(quán)卡可以反饋給操作控制臺，由系統(tǒng)推薦工具清單，此時，工具探頭讀卡器綠色的燈會快速閃爍，

提示借用人員取用。借用工具完成后，系統(tǒng)后臺會根據(jù)實際領(lǐng)用情況生產(chǎn)執(zhí)行詳情，打印并由借用人員簽字留存。

3 結(jié)論

本文設(shè)計的帶電作業(yè)工具庫房智能監(jiān)控系統(tǒng)具有集約、智能和節(jié)能的特點，綜合采用數(shù)字傳感、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、RFID等先進(jìn)技術(shù)，可以對庫房內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行實時測控，實現(xiàn)了工具器從到貨檢驗、入庫、出庫和庫存盤點等數(shù)據(jù)的采集與管理。利用門禁與識別系統(tǒng)加強(qiáng)對工具庫房的權(quán)限及出入管理，提高了效率及可靠性，降低了由于管理不到位而造成的經(jīng)濟(jì)損失，直接創(chuàng)造相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。在設(shè)計理念、庫房形式和結(jié)構(gòu)上對傳統(tǒng)庫房進(jìn)行了較大的創(chuàng)新和改變，在滿足國標(biāo)的前提下，具備減少土建投資、室內(nèi)裝修、設(shè)備投入和能源消耗的優(yōu)勢。智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有較高的安全、經(jīng)濟(jì)效益，具備廣闊的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁華貴.智能化帶電作業(yè)工具庫房管理系統(tǒng)探析[J].中國電力教育，2012（30）：116，121.

[2]王向輝，馮衛(wèi)軍，張少敏.基于RFID 的供電企業(yè)安全工器具管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].山西電子技術(shù)，2012（01）：37-38.

[3]左新斌，鄒宗峰，鞠振，徐勤山，張曉川，李士動.帶電作業(yè)工器具智能庫房研究[J].電力信息化，2016（03）：45-47.