一種帶遺失提示的工具箱的設計

洪 鎏 王祖龍 路 嶠

（國網蘭州供電公司）

0 引言

電力運維人員在施工作業時所使用的工器具，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電性而造成線路短路，引發非常嚴重的安全事故。例如2022年4月，某小區配電室的低壓配電柜在例行維護保養過程中，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，事故現場如圖1所示。該事故造成此小區電力中斷超過8h。

圖1

為減少電力運維工器具遺落的情況發生，作者設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，工具箱會發出聲光報警信號，提示施工人員檢查箱內的工器具是否完備。

1 設計分析

在進行設計之前，作者查詢具備相關類似功能的技術和產品，發現目前已經有廠家推出基于RFID射頻電子標簽技術制作的帶有防遺失功能的工具柜等產品。作者經過調研和分析發現，這種帶有RFID電子標簽工具柜類產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標簽的技術和產品，要求每樣工器具都必須植入RFID電子標簽，那么要求現有的工器具，比如螺絲刀、剝線鉗等，都需要進行更換，這將顯著增加成本負擔。

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簽。

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

4）另外目前市面上的RFID電子標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；并且采用該技術的工具柜，需要預先對每一個類型的工具的RFID電子標簽進行登記，以方便標簽閱讀器能正確識別工具類型。

綜上所述，采用該類型技術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 技術原理

針對目前現有技術的帶有防遺失功能的工具柜的優缺點分析，結合電力施工人員常用的工器具和配套的工具箱的特點，作者認為采用磁控開關技術制作的帶有防遺失功能的工具箱具有較強的產品優勢。

磁控開關是一種比較成熟的產品。其原理是某一具有磁性的物體靠近或緊貼著磁控開關時，該開關內部的常開常閉觸點會發生切換。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，則在其外表面適當的位置黏貼一塊非常小的磁性物質，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，密閉泡孔結構高分子材料，常用作箱體內的減震層）按照工具箱的內部尺寸制作工具箱內襯；按照需要放入箱子的工器具尺寸在EVA內襯上開設置物槽，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用于檢測工器具是否存在，在EVA內襯的每個工器具的置物槽底部安裝一個磁控開關。

根據磁控開關的工作原理，需對工器具進行磁性處理。例如將帶有鐵質的工具，如螺絲刀、剝線鉗等進行磁化處理，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。

當工器具放入對應的置物槽內后，該置物槽內的磁控開關均能切換分合狀態。將上述的若干個檢測工器具是否放入的磁控開關做并聯，然后串聯在工具箱的合頁處設置的用于檢測工具箱是否合蓋的磁控開關上。其原理如圖3所示。

圖3

該檢測電路的工作原理是：在工具放入對應位置后，工具上的磁性使相應的開關切換到斷開狀態；在該工具取出時，因為磁性體消失，開關切換到閉合狀態。工具箱合蓋后，合頁處的合蓋檢測開關切換到閉合狀態；打開蓋子后，合蓋檢測磁控開關切換到打開狀態。所以，當全部工器具都在對應位置放好且工具箱閉合時，工器具檢測用磁控開關全部斷開，雖然合蓋檢測開關閉合，但聲光報警線路不會接通；當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閉合，合蓋檢測開關閉合，聲光報警線路接通，工具箱將發出聲光報警信號，以提示施工人員檢查；當工具箱打開時，合蓋檢測開關打開，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鍵步驟可概述為：

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

2）在EVA內襯的每個工器具的置物槽底部安裝一個磁控開關，當工器具放入對應的置物槽內后，該置物槽內的磁控開關均能切換分合狀態；

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

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、適用性強等優點。目前EVA材質廣泛應用在工具防滑握把、減震等領域，加工工藝簡單，成本非常低廉；磁控開關技術也非常成熟，小型化、低功耗的產品也有較多的型號可供選擇。所以，本方案的工具箱設計制作并無太多的生產加工難度。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行擴展，如增加遠程信號通知、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，或在發生事故時為后勤援助人員提供定位。

通過樣機試制、試用和改進完善，該工具箱已經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，經過四個多月的實際使用，再未發生工器具遺失事情。箱內容納工器具的置物槽可定制化強，可根據實際需要靈活的改變，以滿足不同專班人員的需要。

3 結束語

經過實踐證明，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的安全隱患，受到基層一線部門的歡迎。