機(jī)電設(shè)備維保用智能工具箱設(shè)計(jì)研究

許相凱 張守春 張超

摘 要：本文針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電維保人員隨身攜帶的工具、儀器等雜物較多，容易出現(xiàn)工具不齊備耽誤作業(yè)時(shí)間、工具遺留現(xiàn)場(chǎng)引起運(yùn)營(yíng)安全等問(wèn)題，提出了一種機(jī)電設(shè)備維保用智能工具箱方案，具備驗(yàn)證開(kāi)鎖、遠(yuǎn)程監(jiān)控、工器具查點(diǎn)、電源及WIFI熱點(diǎn)供應(yīng)、GPS定位、遠(yuǎn)程音視頻協(xié)作、漏電探測(cè)、應(yīng)急照明功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)電維保的信息化、數(shù)字化、智能化，提高了現(xiàn)代化維保作戰(zhàn)水平。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備;維保;智能工具箱

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)合，通常使用工具箱隨身攜帶工具、儀器等雜物。然而現(xiàn)有工具箱僅僅用于收納工器具，無(wú)法獲取工器具的使用情況，當(dāng)存在工器具未裝進(jìn)工具箱時(shí)，無(wú)法提醒用戶，給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)極大風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的工具箱只能收納工具， 但是工具在箱內(nèi)存放凌亂， 對(duì)于普通工具影響不大，但是對(duì)一些高精度的量具、刀具則會(huì)容易造成損壞[1]。隨著信息化、數(shù)字化、智能化維保需求的發(fā)展，現(xiàn)有工具箱無(wú)法滿足常規(guī)的遠(yuǎn)程協(xié)作、現(xiàn)場(chǎng)取證、安全檢測(cè)等功能。

鑒于上述問(wèn)題，本文采用RFID射頻技術(shù)、GPS導(dǎo)航定位技術(shù)、WIFI無(wú)線通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等，開(kāi)發(fā)了機(jī)電設(shè)備維保用智能工具箱。

1設(shè)備組成

工具箱由箱體結(jié)構(gòu)、防震泡棉模型、功能電路構(gòu)成。工作溫度-20℃～60℃、防護(hù)等級(jí)IP65，待機(jī)時(shí)長(zhǎng)2個(gè)月。

1.1箱體結(jié)構(gòu)

箱體外形尺寸為60cm×35 cm×24cm（長(zhǎng)×寬×高），配備頂部手提把手、側(cè)面手提把手、可伸縮拉桿、普通滾輪和軌道滾輪。采用如下翻蓋結(jié)構(gòu)，上蓋部分放置功能電路，下蓋部分放置防震泡棉模型及工器具。

1.2防震泡棉模型

工器具按照使用頻度依次放置在上、中、下三層。

1.3功能電路

功能電路包括主控制器、顯示屏、蜂鳴器、USB供電輸出口、DC24V可調(diào)電源輸出口、磁吸鎖、電源輸入及輸出接口、電池及管理電路、RS232轉(zhuǎn)WIFI模塊及天線、RFID閱讀器及天線、GPS接收器及天線、WIFI路由器及天線等。

2設(shè)備功能

工具箱功能如下。

2.1驗(yàn)證開(kāi)鎖

通過(guò)鑰匙標(biāo)簽打開(kāi)電磁鎖、允許開(kāi)箱，防止非法人員取用工器具。

2.2遠(yuǎn)程監(jiān)控

配備微信公眾號(hào)和Web客戶端兩種遠(yuǎn)程監(jiān)控方式，設(shè)備管理員可查閱所有工具箱的狀態(tài)信息，領(lǐng)用人可查閱所領(lǐng)用工具箱的狀態(tài)信息。當(dāng)工具箱出現(xiàn)電量不足、流量不足、工器具遺漏等異常情況時(shí)，可實(shí)時(shí)推送告警信息。

2.3工器具查點(diǎn)和遺漏提醒

關(guān)閉后工具箱自動(dòng)查點(diǎn)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)遺漏后通過(guò)蜂鳴器、微信公眾號(hào)和Web客戶端推送告警信息。

2.4 DC5V電源和WIFI熱點(diǎn)供應(yīng)

提供DC5V供電輸出和WIFI熱點(diǎn)，便于長(zhǎng)時(shí)間戶外作業(yè)，可同時(shí)對(duì)3部USB接口手機(jī)進(jìn)行充電。

2.5 DC24V及可調(diào)電源供應(yīng)

提供獨(dú)立的DC24V和（2～22V）可調(diào)電源供電輸出，便于非標(biāo)設(shè)備的供電。

2.6箱體定位

能夠自動(dòng)獲取GPS位置和時(shí)間信息，校正主控器時(shí)空基準(zhǔn)。

2.7遠(yuǎn)程音視頻協(xié)作

配備可移動(dòng)攝像機(jī)，支持紅外夜視，支持語(yǔ)音對(duì)講，支持遠(yuǎn)程手機(jī)調(diào)閱視頻和云臺(tái)控制，實(shí)現(xiàn)本地、遠(yuǎn)程協(xié)同維保。

2.8實(shí)時(shí)錄像取證

配備本地存儲(chǔ)設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)錄存視頻信息，便于現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)和作業(yè)情況的記錄。

2.9現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄

配備串口轉(zhuǎn)WIFI模塊，當(dāng)需要監(jiān)控或記錄電氣設(shè)備串口數(shù)據(jù)時(shí)，可通過(guò)筆記本電腦和手持終端連接工具箱專用WIFI，無(wú)線收發(fā)數(shù)據(jù)。

2.10漏電探測(cè)

配備漏電探測(cè)棒，用于高壓作業(yè)前檢測(cè)設(shè)備是否帶電，確保作業(yè)人員安全。

2.11應(yīng)急照明

配備應(yīng)急照明燈，便于在夜間或光線較弱的空間作業(yè)。

3使用步驟

3.1領(lǐng)用點(diǎn)檢

設(shè)備管理員發(fā)放工具箱和鑰匙標(biāo)簽→領(lǐng)用人使用鑰匙標(biāo)簽開(kāi)鎖、打開(kāi)工具箱→打開(kāi)內(nèi)置電源開(kāi)關(guān)→通過(guò)觸控屏確認(rèn)剩余電量→關(guān)閉工具箱、工具箱鎖定→3s后系統(tǒng)清點(diǎn)工具，若工具齊全則蜂鳴器發(fā)出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺則通過(guò)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)“滴滴”提示音→再次使用鑰匙標(biāo)簽開(kāi)鎖、打開(kāi)工具箱→通過(guò)內(nèi)置觸控屏輸入工號(hào)并點(diǎn)擊“領(lǐng)用”。

3.2工具使用

領(lǐng)用人使用鑰匙標(biāo)簽開(kāi)鎖、打開(kāi)工具箱→可手動(dòng)打開(kāi)DC24V可調(diào)電源、DC5V電源、WIFI熱點(diǎn)供應(yīng)→多次取放和使用工具（期間若關(guān)閉工具箱，需要使用鑰匙標(biāo)簽再次開(kāi)鎖、打開(kāi)工具箱）→關(guān)閉工具箱，工具箱鎖定→3s后系統(tǒng)清點(diǎn)工具，若工具齊全則蜂鳴器發(fā)出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺則通過(guò)蜂鳴器發(fā)出連續(xù)“滴滴”提示音→系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉DC24V可調(diào)電源、DC5V電源、WIFI熱點(diǎn)供應(yīng)。

3.3歸還點(diǎn)檢

由設(shè)備管理員通過(guò)微信公眾號(hào)和Web客戶端確認(rèn)工具齊全→領(lǐng)用人使用鑰匙標(biāo)簽開(kāi)鎖、打開(kāi)工具箱→點(diǎn)擊“歸還”→斷開(kāi)內(nèi)置電源開(kāi)關(guān)→關(guān)閉工具箱。

4結(jié)論

本文采用RFID射頻技術(shù)、GPS導(dǎo)航定位技術(shù)、WIFI無(wú)線通信技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)等，開(kāi)發(fā)了機(jī)電設(shè)備維保用智能工具箱，能否有效規(guī)避工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工器具遺漏風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電維保的信息化、數(shù)字化、智能化，提高了現(xiàn)代化維保作戰(zhàn)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢楊，宋飛，王軒.一種航空維修工具智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2020，30（07）：199-203.

作者簡(jiǎn)介：

許相凱，碩士，工程師，從事軌道交通機(jī)電產(chǎn)品系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及軟件設(shè)計(jì)。