一種帶遺失提示的工具箱的設(shè)計

洪 鎏 王祖龍 路 嶠

（國網(wǎng)蘭州供電公司）

0 引言

電力運維人員在施工作業(yè)時所使用的工器具，如鉗形表、螺絲刀、剝線鉗等，偶爾會遺落在施工現(xiàn)場。工器具的遺失不僅影響電力運維人員的工作效率，還會因為這些工器具的導(dǎo)電性而造成線路短路，引發(fā)非常嚴(yán)重的安全事故。例如2022年4月，某小區(qū)配電室的低壓配電柜在例行維護(hù)保養(yǎng)過程中，運維人員不慎將小螺絲刀遺落在低壓斷路器母線排附近，從而引起低壓母線相間短路，事故現(xiàn)場如圖1所示。該事故造成此小區(qū)電力中斷超過8h。

圖1

為減少電力運維工器具遺落的情況發(fā)生，作者設(shè)計一種新型的帶有工具遺失報警的工具箱。該工具箱功能為在需要取出工器具時，正常打開箱蓋，取出工器具使用；在施工作業(yè)完成后，工器具放入箱子，合上箱蓋；如果有工器具未放入箱子并且合上箱蓋，工具箱會發(fā)出聲光報警信號，提示施工人員檢查箱內(nèi)的工器具是否完備。

1 設(shè)計分析

在進(jìn)行設(shè)計之前，作者查詢具備相關(guān)類似功能的技術(shù)和產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)目前已經(jīng)有廠家推出基于RFID射頻電子標(biāo)簽技術(shù)制作的帶有防遺失功能的工具柜等產(chǎn)品。作者經(jīng)過調(diào)研和分析發(fā)現(xiàn)，這種帶有RFID電子標(biāo)簽工具柜類產(chǎn)品并不適合一線工作人員，特別不適合電力類運維施工人員在戶外使用，原因如下：

1）該類帶有RFID標(biāo)簽的技術(shù)和產(chǎn)品，要求每樣工器具都必須植入RFID電子標(biāo)簽，那么要求現(xiàn)有的工器具，比如螺絲刀、剝線鉗等，都需要進(jìn)行更換，這將顯著增加成本負(fù)擔(dān)。

2）一些工具如小型精密螺絲刀等，因為體積的原因較難植入電子標(biāo)簽。

3）RFID標(biāo)簽和與之配套的讀碼器，對存放和使用的環(huán)境要求較為苛刻，且易磕碰損傷，不適合在嚴(yán)酷的野外環(huán)境中使用，比如高溫高濕環(huán)境使用時，或使用鉗子扳手等工具進(jìn)行錘、砸使用。

4）另外目前市面上的RFID電子標(biāo)簽一般有效讀取距離小于15m，也就是說工具只能在有效讀取距離內(nèi)使用，超過這個距離，工具柜將檢測不到工具的存在而誤報警；并且采用該技術(shù)的工具柜，需要預(yù)先對每一個類型的工具的RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行登記，以方便標(biāo)簽閱讀器能正確識別工具類型。

綜上所述，采用該類型技術(shù)的工具柜更適合安裝在固定的空間，作為智慧倉儲使用，如圖2所示。

圖2

2 技術(shù)原理

針對目前現(xiàn)有技術(shù)的帶有防遺失功能的工具柜的優(yōu)缺點分析，結(jié)合電力施工人員常用的工器具和配套的工具箱的特點，作者認(rèn)為采用磁控開關(guān)技術(shù)制作的帶有防遺失功能的工具箱具有較強(qiáng)的產(chǎn)品優(yōu)勢。

磁控開關(guān)是一種比較成熟的產(chǎn)品。其原理是某一具有磁性的物體靠近或緊貼著磁控開關(guān)時，該開關(guān)內(nèi)部的常開常閉觸點會發(fā)生切換。而電力施工所用的工器具大多是需要帶有磁性的，比如螺絲刀。其他的工器具，比如鉗子、扳手、萬用表、烙鐵等。如果工具自身不具有磁性，則在其外表面適當(dāng)?shù)奈恢灭べN一塊非常小的磁性物質(zhì)，并不會影響其正常使用。

基于以上考慮，作者首先選擇合適尺寸的工具箱，使用EVA材料（乙烯-醋酸乙烯共聚物，密閉泡孔結(jié)構(gòu)高分子材料，常用作箱體內(nèi)的減震層）按照工具箱的內(nèi)部尺寸制作工具箱內(nèi)襯；按照需要放入箱子的工器具尺寸在EVA內(nèi)襯上開設(shè)置物槽，用于放置不同的工器具。選用一種小尺寸的通用型磁控開關(guān)用于檢測工器具是否存在，在EVA內(nèi)襯的每個工器具的置物槽底部安裝一個磁控開關(guān)。

根據(jù)磁控開關(guān)的工作原理，需對工器具進(jìn)行磁性處理。例如將帶有鐵質(zhì)的工具，如螺絲刀、剝線鉗等進(jìn)行磁化處理，將萬用表等工具底部貼一塊磁性膠帶等，使工器具帶有一定的磁性。

當(dāng)工器具放入對應(yīng)的置物槽內(nèi)后，該置物槽內(nèi)的磁控開關(guān)均能切換分合狀態(tài)。將上述的若干個檢測工器具是否放入的磁控開關(guān)做并聯(lián)，然后串聯(lián)在工具箱的合頁處設(shè)置的用于檢測工具箱是否合蓋的磁控開關(guān)上。其原理如圖3所示。

圖3

該檢測電路的工作原理是：在工具放入對應(yīng)位置后，工具上的磁性使相應(yīng)的開關(guān)切換到斷開狀態(tài)；在該工具取出時，因為磁性體消失，開關(guān)切換到閉合狀態(tài)。工具箱合蓋后，合頁處的合蓋檢測開關(guān)切換到閉合狀態(tài)；打開蓋子后，合蓋檢測磁控開關(guān)切換到打開狀態(tài)。所以，當(dāng)全部工器具都在對應(yīng)位置放好且工具箱閉合時，工器具檢測用磁控開關(guān)全部斷開，雖然合蓋檢測開關(guān)閉合，但聲光報警線路不會接通；當(dāng)某個工器具未放入而工具箱閉合時，未放入工器具位置的磁控開關(guān)閉合，合蓋檢測開關(guān)閉合，聲光報警線路接通，工具箱將發(fā)出聲光報警信號，以提示施工人員檢查；當(dāng)工具箱打開時，合蓋檢測開關(guān)打開，無論是否有工具取出，聲光報警線路都不會接通，不會有報警信號。工具箱如圖4所示。

圖4

因此，這種帶有防遺失的工具箱的關(guān)鍵步驟可概述為：

1）按照工具箱的內(nèi)部尺寸定制工具箱內(nèi)襯，按照需要放入箱子的工器具尺寸在EVA內(nèi)襯上開設(shè)置物槽，用于放置不同的工器具定制帶有與工具形狀匹配的內(nèi)襯；

2）在EVA內(nèi)襯的每個工器具的置物槽底部安裝一個磁控開關(guān)，當(dāng)工器具放入對應(yīng)的置物槽內(nèi)后，該置物槽內(nèi)的磁控開關(guān)均能切換分合狀態(tài)；

3）設(shè)置檢測電路：若干個檢測工器具是否放入的磁控開關(guān)做并聯(lián)，然后串聯(lián)在工具箱的合頁處設(shè)置的用于檢測工具箱是否合蓋的磁控開關(guān)上。

本文提出的一種帶提示功能、防遺失的工具箱具有易加工、低成本、適用性強(qiáng)等優(yōu)點。目前EVA材質(zhì)廣泛應(yīng)用在工具防滑握把、減震等領(lǐng)域，加工工藝簡單，成本非常低廉；磁控開關(guān)技術(shù)也非常成熟，小型化、低功耗的產(chǎn)品也有較多的型號可供選擇。所以，本方案的工具箱設(shè)計制作并無太多的生產(chǎn)加工難度。并且該方案并不局限于電力施工的工具箱使用，也可推廣到其他需要便攜、低成本的工具箱使用。同時，可在該工具箱的防遺失電路上進(jìn)行擴(kuò)展，如增加遠(yuǎn)程信號通知、GPS定位等模組，改造為低成本的小型無人值守移動倉儲，或可由后臺實時跟蹤施工人員位置，方便掌握施工人員行程，或在發(fā)生事故時為后勤援助人員提供定位。

通過樣機(jī)試制、試用和改進(jìn)完善，該工具箱已經(jīng)可以投入日常的使用，自2021年12月，首批10套工具箱，投入蘭州供電公司某變電站運維班組后，經(jīng)過四個多月的實際使用，再未發(fā)生工器具遺失事情。箱內(nèi)容納工器具的置物槽可定制化強(qiáng)，可根據(jù)實際需要靈活的改變，以滿足不同專班人員的需要。

3 結(jié)束語

經(jīng)過實踐證明，該方案并未顯著增加工具箱的重量和成本，且不改變原工具箱的耐用、便攜性等，能有效地防止工具遺落及由此引發(fā)的安全隱患，受到基層一線部門的歡迎。