配電站智能鎖管理系統設計與應用

劉霞，張玫

（北京電子科技職業學院，北京100029）

1 引言

隨著人民生活水平的提高，用電需求增加，供電系統發展迅速，當前配電站及開關柜都有各自的鎖具和鑰匙，這些鑰匙的數量龐大并且種類繁多，在使用過程中，鑰匙管理復雜，借還效率低，鑰匙丟失與盜配問題嚴重，臨時開啟難授權，設備不關閉無法辨別開鎖人追溯責任，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數量多、分布廣的特點，而且配電箱大都是無源的，如果專門為其安裝門禁系統，采用單獨布線上傳數據方式，不僅成本高昂，而且施工有難度。而如果將無線設備運用于門禁，后期維護費用較高。采用NB-IOT 技術的配電站智能鎖管理系統，通過一把授權鑰匙或授權移動APP 就可以打開所有配電房及開關柜鎖具，簡化鑰匙管理程序，解決配電房及開關柜鑰匙管理難題。電子鑰匙和使用人員進行可追溯管理，隨時綁定人員身份，控制開閉鎖權限，提高安全性的同時更加強了外包人員的可管理性，在各行業巡視、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 現狀及需求

老款的配電箱門鎖普遍采用傳統的普通掛鎖，由于低壓配電箱數量較多且分布廣，一把鑰匙配一把鎖，鑰匙數量較多，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區域的所有鎖，這樣難于管理，出現問題無法追責。另外普通掛鎖容易損壞，沒有鑰匙的人員如果需要電時，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行維護工作，工作量大且煩瑣。所以急需一個智能鎖管理系統，使鑰匙易于管理，具有多種開鎖方式，具備不同開鎖權限，并能監控與統計開鎖記錄等情況，保護配電設備及人員安全，減少人員工作量。

3 系統方案

智能鎖管理系統采用計算機控制技術、無線網絡技術、物聯網通訊技術進行通訊，由管理員監控平臺、數據庫服務器、智能鎖具管理平臺、智能鎖具、智能鑰匙、運維手機APP、各類應用軟件等幾部分組成。系統結構如圖1 所示。

圖1 系統結構圖

可以在配電現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維手機到現場，智能管理平臺可以通過適配器與智能鑰匙進行通訊，執行開鎖命令，或者通過物聯通訊網使用運維手機APP 實現開鎖和記錄等功能。系統采用NB-IOT 的物聯網通信技術和智能無源技術，適用于電力配電網現場管理，并可對鑰匙和使用人員追溯管理，綁定人員身份，控制開閉鎖權限。一把電子鑰匙可管理10 000 把鎖，門鎖、機柜鎖可統一管理。可提供移動作業支持，查詢配網站址，并自動生成到崗記錄，工作更方便。

4 系統組成

4.1 系統管理平臺

系統管理平臺由嵌入式工業計算機、工控機、彩色液晶觸摸屏、高像素指紋識別器、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。計算機可以安裝管理軟件，對鑰匙、人員、鎖等信息進行管理，還可以通過軟件設置人員、鑰匙、鎖的匹配和權限。管理軟件同時監控開鎖信息、保存開鎖記錄。系統管理平臺還可以通過通訊模塊，采用物聯網通訊技術、無線網絡技術、有線控制技術等方式與工作人員的可攜帶可移動設備或者現場的智能鎖進行通訊，實現系統功能。通訊/充電適配器是智能鑰匙與鎖控主控機和管理員工作站信息溝通的橋梁，是鎖控系統的通訊終端之一。通過串行接口（RS232）與PC 機相連可構成PC 式主控機，通過專用通信網絡與PC 機相連可單獨作為系統的通訊終端使用。

4.2 可移動設備

可移動設備是指工作人員可以攜帶的用于開鎖的設備，可以是智能鑰匙、電子身份卡、運維手機等，這些設備可以接收或者下載管理平臺的授權信息，在現場開啟設備鎖。設備易于攜帶，方便使用和管理。運維手機APP 是一種安裝在檢修人員手機上的鎖具控制軟件。通過該軟件遠程登錄智能鎖具管理平臺后，可以獲取相應鎖具的開鎖授權信息，并可驅動智能電子鎖執行解鎖或者閉鎖動作，同時可將鎖具內部傳感器的狀態信息上傳至智能鎖具管理平臺。智能鑰匙是鎖控系統的主要開鎖工具，可開啟所有系統配置的用于閉鎖設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設計，使用時可在傳送/充電適配器上隨意插拔；有三種接收授權數據或回傳操作數據方式可通過卡授權、密碼授權、短信臨時授權等方式快速獲得授權。

4.3 現場設備

現場設備指安裝在配線箱或者環網柜的電子鎖或者機械鎖，有源的或者無源的。這些鎖具可以由工作人員攜帶的設備打開。智能鎖具有智能電子鎖具和智能機械鎖具。智能電子鎖具為機電一體的高可靠性智能電子鎖具，智能機械鎖具為“一匙通”鎖具。支持多種開鎖授權方式，鎖具電氣部分采用全密封結構技術設計，具有防水、防塵、防凝露、防腐蝕等特點。

5 系統功能

系統后臺提供監控、管理與統計功能，可以實現智能化信息監控、人員及門鎖位置信息查詢、設備異常報警、開鎖信息記錄與查詢、用戶維護等功能；可以實現各類門鎖的開鎖權限管理、多種開鎖方式以及多種授權方式。

5.1 數據管理部分

在系統中，可以進入人員管理、門鎖管理、鑰匙管理等，也可以對這些信息進行修改、增加、刪除、賬戶密碼修改維護等，滿足了人員變動的需要。

5.2 權限管理

在系統中，可對不同的人員設置不同的權限，用于分配人員與鑰匙、電子鎖之間的關系，保障每個人都可打開自己權限內的設備，如臨時維修人員只能開啟所能維修的設備。

5.3 統計功能

在系統中，可以統計開鎖記錄、開鎖時間、開鎖人員等信息，用于記錄和后續查詢，并以此判斷人員是否完成工作、設備是否使用頻率過高、需要加強維護等。

5.4 開鎖功能

系統可以提供多種開鎖方式，管理平臺可以遠程控制開鎖，用于一些沒有權限或者設備故障，又需要開鎖的情況。可以通過手機APP 實現就地開鎖，工作人員可以攜帶手機現場開鎖。或者工作人員攜帶智能鑰匙現場開鎖。管理平臺可以通過物聯網與智能電子鎖具進行信息互傳，智能電子鎖接收控制信息，執行解鎖或者閉鎖動作，同時將狀態上傳給管理員監控平臺，實現遠程開鎖。手機APP 通過登錄管理平臺，用藍牙與智能電子鎖進行信息互傳，智能電子鎖接收手機APP 下傳的控制信息，執行解鎖或者閉鎖動作，同時將狀態上傳給手機APP，手機APP 再將狀態信息回傳給管理員監控平臺，實現了手機APP 就地開鎖。智能鑰匙通過通訊電路向智能電子鎖發送鑒權驗證信息，通過后，利用智能電子鎖的解鎖機構對智能電子鎖執行解鎖或者閉鎖操作，同時將狀態記錄在電子鑰匙中；智能鑰匙放置在通訊/充電適配器上后，自動向智能鎖具管理平臺回傳記錄的狀態信息，實現了智能鑰匙就地開鎖。

6 結論

隨著市場經濟發展，人們對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，智能門鎖管理系統采用先進的計算機、通訊、物聯網等技術，改進了鑰匙的管理方式，方便了運維管理記錄，完善了多種便捷高效的開鎖方式，使配電箱門鎖等設備系統更加安全，有效地提高了工作人員的日常工作效率，具有安全、穩定、可靠等諸多優點。