基于物聯網技術的配電站室智能門禁管控系統

國網北京昌平供電公司 張慈杭 高明亮 許崇耀 逯勝建 高 麒 閆 靖 高際惟

隨著配電網快速發展，電力設備運行水平不斷提升，配電站室均已實現無人值守的運行模式。為確保配電站室的設備安全運行，應提升配電站室安全設施的智能化水平，如配電站室門禁。目前，由于各供電公司所轄配電站室具有數量多、分布廣、運行環境差等特點，而運維人員人數和精力有限，在對配電站室進行日常巡視和管理過程中，以現階段機械鎖具門禁的現狀，鑰匙管理不規范、無監控，使得配電站室存在設備運行風險和安全管理隱患[1]。

經過長期運行經驗總結發現，針對配電站室門禁的管控方面往往存在以下問題：門禁往往采用傳統鎖具方式，導致鑰匙數量多，若存放不規范，運維人員前往配電站前會出現查找困難的情況，影響工作效率；因為是機械鎖具，鑰匙在未授權的情況下也可隨意拿取，且鑰匙存在易丟失、易復制、配套鎖具易生銹的情況，影響設備安全；配電站室數量多，導致門鎖的開關無實時記錄，無法追溯開門人員，門鎖管控的智能化水平較低；各種人員進出配電站室均需運維人員前往開門，而配電站室分布范圍廣，導致人力物力成本增加。

為解決上述問題，本文提出搭建基于物聯網技術的配電站室智能門禁管控系統，構建“互聯網+ 門鎖”管控體系[2-4]，采用低功耗窄帶物聯網（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）技術[5-6]，實現配電站室門禁的智能化管理，從而杜絕未經允許私自進站、無票進站、未按計劃時間工作等嚴重違反生產安全規定的情況發生。

1 配電站室智能門禁管控系統主要結構

配電室智能門禁管控系統采用NB-IoT 技術，由管理工作站、云服務器、電腦鑰匙、無線數據終端、門鎖、門磁和鎖控APP 組成（圖1），主要特點如下。

圖1 配電站室智能門禁管控系統主要結構

通信低功耗：NB-IOT 網絡具有廣覆蓋、低功率、支持大數量連接、應用成本低等特征，應用低功耗NB-IoT 技術能滿足門禁狀態監測及通信應用需要，有效提高監測覆蓋區域，消除覆蓋死角，降低建設、應用及維護成本；鑰匙智能通用：基于一把鑰匙授權后即可打開所有鎖具，成本低且方便管理。授權可配合檢修工單時間，只可在工單時間內使用開鎖。授權后的開鎖次數不受限制，開鎖過程無先后順序；鎖具安全性高：每把鎖具有唯一身份識別碼，識別碼只能被授權過的電腦鑰匙識別。門鎖狀態實時監測，具備防盜功能；使用維護方便：通過更換鎖芯或整把鎖即可快速更換，調試時間少，施工安全簡單。

管理工作站/云服務器。管理工作站是整個系統運行的發起部分和最終結果的存儲部分。安裝有系統管理軟件，管理人員預先在工作站設定人員權限?？纱鎯λ行畔ⅲㄈ藛T信息、設備信息、操作信息等，運維人員通過工作站給鑰匙下發鎖具操作序列，管理工作站最終通過無線方式與電腦鑰匙或無線數據終端通訊；電腦鑰匙。是系統專用的操作鑰匙，是用于讀取鎖具身份識別碼、開啟授權范圍內的門鎖、自動記錄開鎖信息的智能化手持設備，電腦鑰匙內置藍牙模塊，具備密碼登錄等功能。

門磁、無線數據終端。門磁安裝在門上，可獲取配電站室房門的開閉狀態。無線數據終端采集門磁信號并通過NB-IOT 方式遠程傳送到云服務器，可使運維人員遠程實時獲取門鎖的狀態；智能鎖具。采用智能化電子控制結構，具有統一鎖芯結構、唯一身份識別碼，可被電腦鑰匙識別和控制，授權后即可被電腦鑰匙開啟；鎖控APP。內存儲系統設備數據，運維人員可通過鎖控APP 接收門鎖告警信息、查詢門狀態、查詢解鎖記錄、定位導航、鑰匙注銷、接收指令并通過藍牙通信向電腦鑰匙發送解鎖授權等。

圖2 配電站室智能門禁管控系統的電腦鑰匙

2 配電站室智能門禁管控系統主要功能及應用成效

門禁信息管理。門禁設備的信息包括鎖具編號信息、規格型號、地理信息等資料可保存在系統數據庫中，并與智能鎖具系統關聯，為業務應用提供數據支持，運維人員可根據權限對系統保存的門禁設備信息進行管理；門禁高安全性閉鎖。門禁鎖具采用防剪切鎖具，具有強度高、難破壞的特點。門禁使用時可配合現場工單時間，若工單時間已過、授權將注銷，門禁無法被打開。

門禁狀態監測。門禁狀態由無線數據終端進行采集，通過低功耗NB-IoT 技術與后臺系統保持通信。平時使用時無線數據終端可定期向后臺主站發送門狀態信息。若配電站室房門非法打開時，無線數據終端能夠將門禁狀態變位告警信息實時發送給系統后臺，提示門禁告警信息；門禁異動開啟告警。當門禁狀態在無授權狀態下開啟時，管理工作站會顯示門禁異常開啟的告警信息，具備地理信息顯示條件時，可結合地理信息直觀的向運維人員展示當前告警門禁的位置、告警時間等信息。告警信息同時能推送給指定的鎖控APP，便于管理人員及時掌握門禁異動情況。

智能鎖控管理。門禁開啟必須使用具有授權的電腦鑰匙才能打開，授權指令可由系統后臺發送給指定的鎖控APP 或運維人員向后臺申請授權后，由云服務器遠程發送開鎖指令到鎖控APP。鎖控APP通過藍牙通信將授權信息發送到電腦鑰匙，由電腦鑰匙執行門禁開鎖操作；作業信息查詢統計。現場作業門禁解鎖記錄、歷史告警信息，以及各種傳感器采集的數據信息均保存在系統服務器中，運維人員通過管理工作站或鎖控APP 進行歷史信息的查詢統計及數據分析，以便提高配電站室運維工作效率。

目前，基于物聯網技術的配電站室智能門禁管控系統已在國網北京昌平供電公司下轄所有配電站室推廣應用，電腦鑰匙授權使用已超過萬余次，違規進配電室情況發現率同期減少超95%，使用效果良好，極大提升了配電站室安全管控水平。在未安裝智能門禁系統時，每次運維人員需去現場為入站人員進行開門，來回折返消耗大量人力物力，影響工作效率。應用配電站室智能門禁管控系統后，經測算系統每年可為供電公司節省工車油耗超150萬元，若考慮人力成本和設備安全成本，經濟效益將提升更高。

綜上，基于物聯網技術的配電站室智能門禁管控系統不僅實現了門禁的智能化管理、實時監測告警、門禁動作在線紀錄，將配電室的安全管理由“被動”轉為“遠程主動”，保證了配電站室的設備物資安全，提升了配電站室管理規范化水平和生產效率，是能源互聯網建設在配電安全生產領域的有效落實。