機電設備維保用智能工具箱設計研究

許相凱 張守春 張超

摘 要：本文針對工業現場機電維保人員隨身攜帶的工具、儀器等雜物較多，容易出現工具不齊備耽誤作業時間、工具遺留現場引起運營安全等問題，提出了一種機電設備維保用智能工具箱方案，具備驗證開鎖、遠程監控、工器具查點、電源及WIFI熱點供應、GPS定位、遠程音視頻協作、漏電探測、應急照明功能，實現機電維保的信息化、數字化、智能化，提高了現代化維保作戰水平。

關鍵詞：機電設備;維保;智能工具箱

在工業現場場合，通常使用工具箱隨身攜帶工具、儀器等雜物。然而現有工具箱僅僅用于收納工器具，無法獲取工器具的使用情況，當存在工器具未裝進工具箱時，無法提醒用戶，給現場設備的安全運行帶來極大風險。傳統的工具箱只能收納工具， 但是工具在箱內存放凌亂， 對于普通工具影響不大，但是對一些高精度的量具、刀具則會容易造成損壞[1]。隨著信息化、數字化、智能化維保需求的發展，現有工具箱無法滿足常規的遠程協作、現場取證、安全檢測等功能。

鑒于上述問題，本文采用RFID射頻技術、GPS導航定位技術、WIFI無線通信技術、視頻監控技術等，開發了機電設備維保用智能工具箱。

1設備組成

工具箱由箱體結構、防震泡棉模型、功能電路構成。工作溫度-20℃～60℃、防護等級IP65，待機時長2個月。

1.1箱體結構

箱體外形尺寸為60cm×35 cm×24cm（長×寬×高），配備頂部手提把手、側面手提把手、可伸縮拉桿、普通滾輪和軌道滾輪。采用如下翻蓋結構，上蓋部分放置功能電路，下蓋部分放置防震泡棉模型及工器具。

1.2防震泡棉模型

工器具按照使用頻度依次放置在上、中、下三層。

1.3功能電路

功能電路包括主控制器、顯示屏、蜂鳴器、USB供電輸出口、DC24V可調電源輸出口、磁吸鎖、電源輸入及輸出接口、電池及管理電路、RS232轉WIFI模塊及天線、RFID閱讀器及天線、GPS接收器及天線、WIFI路由器及天線等。

2設備功能

工具箱功能如下。

2.1驗證開鎖

通過鑰匙標簽打開電磁鎖、允許開箱，防止非法人員取用工器具。

2.2遠程監控

配備微信公眾號和Web客戶端兩種遠程監控方式，設備管理員可查閱所有工具箱的狀態信息，領用人可查閱所領用工具箱的狀態信息。當工具箱出現電量不足、流量不足、工器具遺漏等異常情況時，可實時推送告警信息。

2.3工器具查點和遺漏提醒

關閉后工具箱自動查點設備，發現遺漏后通過蜂鳴器、微信公眾號和Web客戶端推送告警信息。

2.4 DC5V電源和WIFI熱點供應

提供DC5V供電輸出和WIFI熱點，便于長時間戶外作業，可同時對3部USB接口手機進行充電。

2.5 DC24V及可調電源供應

提供獨立的DC24V和（2～22V）可調電源供電輸出，便于非標設備的供電。

2.6箱體定位

能夠自動獲取GPS位置和時間信息，校正主控器時空基準。

2.7遠程音視頻協作

配備可移動攝像機，支持紅外夜視，支持語音對講，支持遠程手機調閱視頻和云臺控制，實現本地、遠程協同維保。

2.8實時錄像取證

配備本地存儲設備，能夠實時錄存視頻信息，便于現場狀態和作業情況的記錄。

2.9現場數據記錄

配備串口轉WIFI模塊，當需要監控或記錄電氣設備串口數據時，可通過筆記本電腦和手持終端連接工具箱專用WIFI，無線收發數據。

2.10漏電探測

配備漏電探測棒，用于高壓作業前檢測設備是否帶電，確保作業人員安全。

2.11應急照明

配備應急照明燈，便于在夜間或光線較弱的空間作業。

3使用步驟

3.1領用點檢

設備管理員發放工具箱和鑰匙標簽→領用人使用鑰匙標簽開鎖、打開工具箱→打開內置電源開關→通過觸控屏確認剩余電量→關閉工具箱、工具箱鎖定→3s后系統清點工具，若工具齊全則蜂鳴器發出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺則通過蜂鳴器發出連續“滴滴”提示音→再次使用鑰匙標簽開鎖、打開工具箱→通過內置觸控屏輸入工號并點擊“領用”。

3.2工具使用

領用人使用鑰匙標簽開鎖、打開工具箱→可手動打開DC24V可調電源、DC5V電源、WIFI熱點供應→多次取放和使用工具（期間若關閉工具箱，需要使用鑰匙標簽再次開鎖、打開工具箱）→關閉工具箱，工具箱鎖定→3s后系統清點工具，若工具齊全則蜂鳴器發出一次“滴滴”提示音，若工具欠缺則通過蜂鳴器發出連續“滴滴”提示音→系統自動關閉DC24V可調電源、DC5V電源、WIFI熱點供應。

3.3歸還點檢

由設備管理員通過微信公眾號和Web客戶端確認工具齊全→領用人使用鑰匙標簽開鎖、打開工具箱→點擊“歸還”→斷開內置電源開關→關閉工具箱。

4結論

本文采用RFID射頻技術、GPS導航定位技術、WIFI無線通信技術、視頻監控技術等，開發了機電設備維保用智能工具箱，能否有效規避工業現場工器具遺漏風險，實現機電維保的信息化、數字化、智能化，提高了現代化維保作戰水平。

參考文獻：

[1]畢楊，宋飛，王軒.一種航空維修工具智能管理系統的設計與實現[J].計算機技術與發展，2020，30（07）：199-203.

作者簡介：

許相凱，碩士，工程師，從事軌道交通機電產品系統開發及軟件設計。