配電站智能鎖管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉霞，張玫

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京100029）

1 引言

隨著人民生活水平的提高，用電需求增加，供電系統(tǒng)發(fā)展迅速，當(dāng)前配電站及開關(guān)柜都有各自的鎖具和鑰匙，這些鑰匙的數(shù)量龐大并且種類繁多，在使用過程中，鑰匙管理復(fù)雜，借還效率低，鑰匙丟失與盜配問題嚴(yán)重，臨時(shí)開啟難授權(quán)，設(shè)備不關(guān)閉無法辨別開鎖人追溯責(zé)任，每年都需要更換鎖具和鑰匙，隱形成本高。

由于低壓配電箱日漸呈現(xiàn)數(shù)量多、分布廣的特點(diǎn)，而且配電箱大都是無源的，如果專門為其安裝門禁系統(tǒng)，采用單獨(dú)布線上傳數(shù)據(jù)方式，不僅成本高昂，而且施工有難度。而如果將無線設(shè)備運(yùn)用于門禁，后期維護(hù)費(fèi)用較高。采用NB-IOT 技術(shù)的配電站智能鎖管理系統(tǒng)，通過一把授權(quán)鑰匙或授權(quán)移動(dòng)APP 就可以打開所有配電房及開關(guān)柜鎖具，簡化鑰匙管理程序，解決配電房及開關(guān)柜鑰匙管理難題。電子鑰匙和使用人員進(jìn)行可追溯管理，隨時(shí)綁定人員身份，控制開閉鎖權(quán)限，提高安全性的同時(shí)更加強(qiáng)了外包人員的可管理性，在各行業(yè)巡視、檢修、施工等工作過程和場所中使工作可跟蹤、安全有保障，起到非常良好的記錄和管理作用。

2 現(xiàn)狀及需求

老款的配電箱門鎖普遍采用傳統(tǒng)的普通掛鎖，由于低壓配電箱數(shù)量較多且分布廣，一把鑰匙配一把鎖，鑰匙數(shù)量較多，容易丟失，難于管理，所以目前基本上采用通用鑰匙的方式開啟配電箱門鎖，一把鑰匙可以打開一個(gè)區(qū)域的所有鎖，這樣難于管理，出現(xiàn)問題無法追責(zé)。另外普通掛鎖容易損壞，沒有鑰匙的人員如果需要電時(shí)，可以人為破壞，自行送電，這樣也存在人身安全隱患。普通掛鎖長期在室外，易銹蝕受損，導(dǎo)致開鎖困難，工作人員開鎖之后，需要手工記錄巡視檢查和運(yùn)行維護(hù)工作，工作量大且煩瑣。所以急需一個(gè)智能鎖管理系統(tǒng)，使鑰匙易于管理，具有多種開鎖方式，具備不同開鎖權(quán)限，并能監(jiān)控與統(tǒng)計(jì)開鎖記錄等情況，保護(hù)配電設(shè)備及人員安全，減少人員工作量。

3 系統(tǒng)方案

智能鎖管理系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)進(jìn)行通訊，由管理員監(jiān)控平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、智能鎖具管理平臺(tái)、智能鎖具、智能鑰匙、運(yùn)維手機(jī)APP、各類應(yīng)用軟件等幾部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

可以在配電現(xiàn)場安裝各種職能鎖具，有源或者無源的，工作人員可以攜帶智能鑰匙或者運(yùn)維手機(jī)到現(xiàn)場，智能管理平臺(tái)可以通過適配器與智能鑰匙進(jìn)行通訊，執(zhí)行開鎖命令，或者通過物聯(lián)通訊網(wǎng)使用運(yùn)維手機(jī)APP 實(shí)現(xiàn)開鎖和記錄等功能。系統(tǒng)采用NB-IOT 的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和智能無源技術(shù)，適用于電力配電網(wǎng)現(xiàn)場管理，并可對(duì)鑰匙和使用人員追溯管理，綁定人員身份，控制開閉鎖權(quán)限。一把電子鑰匙可管理10 000 把鎖，門鎖、機(jī)柜鎖可統(tǒng)一管理。可提供移動(dòng)作業(yè)支持，查詢配網(wǎng)站址，并自動(dòng)生成到崗記錄，工作更方便。

4 系統(tǒng)組成

4.1 系統(tǒng)管理平臺(tái)

系統(tǒng)管理平臺(tái)由嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、彩色液晶觸摸屏、高像素指紋識(shí)別器、RFID 讀卡器、通訊模塊、智能鑰匙存放倉、傳送/充電適配器等部件組成。計(jì)算機(jī)可以安裝管理軟件，對(duì)鑰匙、人員、鎖等信息進(jìn)行管理，還可以通過軟件設(shè)置人員、鑰匙、鎖的匹配和權(quán)限。管理軟件同時(shí)監(jiān)控開鎖信息、保存開鎖記錄。系統(tǒng)管理平臺(tái)還可以通過通訊模塊，采用物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、有線控制技術(shù)等方式與工作人員的可攜帶可移動(dòng)設(shè)備或者現(xiàn)場的智能鎖進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。通訊/充電適配器是智能鑰匙與鎖控主控機(jī)和管理員工作站信息溝通的橋梁，是鎖控系統(tǒng)的通訊終端之一。通過串行接口（RS232）與PC 機(jī)相連可構(gòu)成PC 式主控機(jī)，通過專用通信網(wǎng)絡(luò)與PC 機(jī)相連可單獨(dú)作為系統(tǒng)的通訊終端使用。

4.2 可移動(dòng)設(shè)備

可移動(dòng)設(shè)備是指工作人員可以攜帶的用于開鎖的設(shè)備，可以是智能鑰匙、電子身份卡、運(yùn)維手機(jī)等，這些設(shè)備可以接收或者下載管理平臺(tái)的授權(quán)信息，在現(xiàn)場開啟設(shè)備鎖。設(shè)備易于攜帶，方便使用和管理。運(yùn)維手機(jī)APP 是一種安裝在檢修人員手機(jī)上的鎖具控制軟件。通過該軟件遠(yuǎn)程登錄智能鎖具管理平臺(tái)后，可以獲取相應(yīng)鎖具的開鎖授權(quán)信息，并可驅(qū)動(dòng)智能電子鎖執(zhí)行解鎖或者閉鎖動(dòng)作，同時(shí)可將鎖具內(nèi)部傳感器的狀態(tài)信息上傳至智能鎖具管理平臺(tái)。智能鑰匙是鎖控系統(tǒng)的主要開鎖工具，可開啟所有系統(tǒng)配置的用于閉鎖設(shè)備箱柜門和通道門等的鎖具。有線通訊和充電部件采用接觸式雙線技術(shù)設(shè)計(jì)，使用時(shí)可在傳送/充電適配器上隨意插拔；有三種接收授權(quán)數(shù)據(jù)或回傳操作數(shù)據(jù)方式可通過卡授權(quán)、密碼授權(quán)、短信臨時(shí)授權(quán)等方式快速獲得授權(quán)。

4.3 現(xiàn)場設(shè)備

現(xiàn)場設(shè)備指安裝在配線箱或者環(huán)網(wǎng)柜的電子鎖或者機(jī)械鎖，有源的或者無源的。這些鎖具可以由工作人員攜帶的設(shè)備打開。智能鎖具有智能電子鎖具和智能機(jī)械鎖具。智能電子鎖具為機(jī)電一體的高可靠性智能電子鎖具，智能機(jī)械鎖具為“一匙通”鎖具。支持多種開鎖授權(quán)方式，鎖具電氣部分采用全密封結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)，具有防水、防塵、防凝露、防腐蝕等特點(diǎn)。

5 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)后臺(tái)提供監(jiān)控、管理與統(tǒng)計(jì)功能，可以實(shí)現(xiàn)智能化信息監(jiān)控、人員及門鎖位置信息查詢、設(shè)備異常報(bào)警、開鎖信息記錄與查詢、用戶維護(hù)等功能；可以實(shí)現(xiàn)各類門鎖的開鎖權(quán)限管理、多種開鎖方式以及多種授權(quán)方式。

5.1 數(shù)據(jù)管理部分

在系統(tǒng)中，可以進(jìn)入人員管理、門鎖管理、鑰匙管理等，也可以對(duì)這些信息進(jìn)行修改、增加、刪除、賬戶密碼修改維護(hù)等，滿足了人員變動(dòng)的需要。

5.2 權(quán)限管理

在系統(tǒng)中，可對(duì)不同的人員設(shè)置不同的權(quán)限，用于分配人員與鑰匙、電子鎖之間的關(guān)系，保障每個(gè)人都可打開自己權(quán)限內(nèi)的設(shè)備，如臨時(shí)維修人員只能開啟所能維修的設(shè)備。

5.3 統(tǒng)計(jì)功能

在系統(tǒng)中，可以統(tǒng)計(jì)開鎖記錄、開鎖時(shí)間、開鎖人員等信息，用于記錄和后續(xù)查詢，并以此判斷人員是否完成工作、設(shè)備是否使用頻率過高、需要加強(qiáng)維護(hù)等。

5.4 開鎖功能

系統(tǒng)可以提供多種開鎖方式，管理平臺(tái)可以遠(yuǎn)程控制開鎖，用于一些沒有權(quán)限或者設(shè)備故障，又需要開鎖的情況。可以通過手機(jī)APP 實(shí)現(xiàn)就地開鎖，工作人員可以攜帶手機(jī)現(xiàn)場開鎖。或者工作人員攜帶智能鑰匙現(xiàn)場開鎖。管理平臺(tái)可以通過物聯(lián)網(wǎng)與智能電子鎖具進(jìn)行信息互傳，智能電子鎖接收控制信息，執(zhí)行解鎖或者閉鎖動(dòng)作，同時(shí)將狀態(tài)上傳給管理員監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開鎖。手機(jī)APP 通過登錄管理平臺(tái)，用藍(lán)牙與智能電子鎖進(jìn)行信息互傳，智能電子鎖接收手機(jī)APP 下傳的控制信息，執(zhí)行解鎖或者閉鎖動(dòng)作，同時(shí)將狀態(tài)上傳給手機(jī)APP，手機(jī)APP 再將狀態(tài)信息回傳給管理員監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)APP 就地開鎖。智能鑰匙通過通訊電路向智能電子鎖發(fā)送鑒權(quán)驗(yàn)證信息，通過后，利用智能電子鎖的解鎖機(jī)構(gòu)對(duì)智能電子鎖執(zhí)行解鎖或者閉鎖操作，同時(shí)將狀態(tài)記錄在電子鑰匙中；智能鑰匙放置在通訊/充電適配器上后，自動(dòng)向智能鎖具管理平臺(tái)回傳記錄的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了智能鑰匙就地開鎖。

6 結(jié)論

隨著市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)電力配電箱的使用要求也越來越高。但是目前所使用的配電箱門鎖還存在諸多問題，智能門鎖管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通訊、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，改進(jìn)了鑰匙的管理方式，方便了運(yùn)維管理記錄，完善了多種便捷高效的開鎖方式，使配電箱門鎖等設(shè)備系統(tǒng)更加安全，有效地提高了工作人員的日常工作效率，具有安全、穩(wěn)定、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。