帶電作業工具庫房智能監控系統設計

初宏偉 譚孝輝 馮華勇

摘 要：本文針對傳統帶電作業工具庫房存在的問題，重新設計了帶電作業工具智能監控系統。系統綜合采用數字傳感、計算機網絡、RFID等先進技術，可以對庫房內各種設備的狀態及參數進行實時測控，實現了工具從到貨檢驗、入庫、出庫和庫存盤點等數據的采集與管理。在滿足國標的前提下，具備減少土建投資、室內裝修、設備投入和能源消耗的優勢。智能監控系統能夠滿足電力系統標準化的設計要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有較高的安全、經濟效益，具備廣闊的推廣應用前景。

關鍵詞：帶電作業工具庫房；智能監控；RFID

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

0 引言

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

1 系統總體拓撲結構

帶電作業庫房智能監控系統主網絡采用星型拓撲的TCP/IP 結構，安全等級要求較高時可采用環網結構。通過TCP/IP 網把輸入監測部分、輸出控制部分、工具檢測部分、門禁與識別系統、提示及報警系統、視頻監控系統以及輔助顯示系統有機整合到一起，并且每部分靈活擴充和調整。上述功能模塊均匯集到集中控制服務器，并由集中控制服務器完成整個系統控制。集中服務器安裝有關系型數據庫，操作臺控制器以及操作臺電子標簽讀寫器等。系統增加一臺WEB服務器，主要用于發布系統，是局域網用戶通過瀏覽器直接查看庫房狀態以及工具情況。為保證庫房管理系統信息安全，WEB服務器前端應增加防護墻裝置。系統采用大型關系數據庫，配有不間斷電源（UPS），并且數據庫軟件會定期自動備份，保證系統數據可靠性。項目實施中不需要的功能均預留接口，后期庫房投運后，若有需要可以方便添加功能。

1.1 硬件系統構成

本系統以高性能服務器用作現場控制主機，配以各功能模塊來實現監測和控制功能。輸入監測部分采用硬件獨立溫度、濕度和煙霧報警控制，并配有RS485通訊接口，實現與上位機的通訊。輸出部分的濕度控制系統主要是通過執行單元采集溫濕度數據并進行自動分析后，分別控制除濕機、加熱器、排風機，來實現溫濕度控制的目的，并且可與公司及相關部門實現遠程信息共享及分級管理。工具監測部分加入了自主研發的RFID一對一識別系統，可以做到每件工器具的精準定位。門禁與識別系統可以給相關人員分配一個唯一的賬號，給相關人員配置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頁瀏覽器或工作臺庫房管理軟件登錄系統，開展相關操作。視頻監控系統在工作人員不進入現場的情況下，可對庫房內的情況進行實時監控，并可360度旋轉，對庫房進行實時錄像，在夜視情況下，也可以拍攝到黑暗環境下的影像。在庫房布線時內部網線、庫房數據線和絕緣導線應分別隔離布置，所有線路都應穿在耐熱防火型PVC管材內進行布置。照明系統和控制系統電源分離，設置專用電源控制箱。若控制系統出現故障檢修時，照明不會受影響。

1.2 軟件系統構成

帶電作業工具庫房智能監控系統采用了先進的軟件集成技術和數據庫技術，工器具管理系統使用B/S結構技術進行開發[2]，對系統數據進行采集、統計、分析、網絡響應及服務，分為數據庫服務器、應用服務器和客戶端。進而有效的提高電力作業管理系統的效率，對帶電作業工作來說也有重要的意義，保障帶電作業的安全，也能夠更好的預防帶電作業安全事故的發生。軟件系統的應用是電力行業發展的重要動力，能夠進一步規范電力行業的運營與管理。系統功能軟件包括庫房管理軟件，基礎后臺軟件，WEB服務器軟件以及多個庫房子屏或立式操作臺軟件構成。基礎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展（如庫房門口），應用服務器軟件安裝在服務器上，WEB 服務器，網絡內其他計算機、iPad 等可以通過網頁瀏覽查看庫房狀態，訪問權限可以配置。

2 系統關鍵技術及解決方案

2.1 RFID技術的應用

本文設計的帶電作業工具庫房智能監控系統，加入了自主研發的RFID一對一識別系統。RFID是當前項目管理過程中常用的技術，無線射頻識別技術，中能夠對數據進行標簽識別，在電力庫房的管理過程中，該系統的應用，能夠提高電力庫房管理的準確度。RFID射頻掃描實現工器具自動清點技術和“典型作業項目”功能[3]，可以做到每件工器具的精準定位，出庫入庫做到零失誤。庫房在實施過程中，會根據工具類型給每一種工具選擇一款合適的RFID 電子標簽，并建立一一對應關系，構建底層工具信息數據庫，實現工具的唯一識別。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，系統會自動詳細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。庫房綜合管理系統還提供了多種方式對工具進行查詢和管理。

2.2 工作票審批制度

在安全工器具及旁路作業工具借用歸還方面，系統支持兩種使用模式。一是身份授權型，一是申報審批型。身份授權型指符合借用資格的人員，每人發放一張身份識別卡（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工具讀卡器，相當于告知系統是誰借用了這個工具，從而自動完成工具出庫工作，系統自動詳細的記錄何人何時從庫房哪個位置領用了什么工具。工具歸還時，只要按規定把工具擺放到位即可，系統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。申報審批型嚴格控制工具借用人員權限，所有操作必須審核審批后方可執行。

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。攜帶卡交給審批負責人，操作票可以被終止，若審核通過后，該卡成為授權卡，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，授權卡可以反饋給操作控制臺，由系統推薦工具清單，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，系統后臺會根據實際領用情況生產執行詳情，打印并由借用人員簽字留存。

3 結論

本文設計的帶電作業工具庫房智能監控系統具有集約、智能和節能的特點，綜合采用數字傳感、計算機網絡、RFID等先進技術，可以對庫房內各種設備的狀態及參數進行實時測控，實現了工具器從到貨檢驗、入庫、出庫和庫存盤點等數據的采集與管理。利用門禁與識別系統加強對工具庫房的權限及出入管理，提高了效率及可靠性，降低了由于管理不到位而造成的經濟損失，直接創造相應的經濟效益。在設計理念、庫房形式和結構上對傳統庫房進行了較大的創新和改變，在滿足國標的前提下，具備減少土建投資、室內裝修、設備投入和能源消耗的優勢。智能監控系統能夠滿足電力系統標準化的設計要求，性能可靠、功能完善、界面友好，有較高的安全、經濟效益，具備廣闊的推廣應用前景。

參考文獻：

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

[2]王向輝，馮衛軍，張少敏.基于RFID 的供電企業安全工器具管理系統的設計[J].山西電子技術，2012（01）：37-38.

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