一种电子挂牌装置及其操作方法与流程

本发明涉及上锁挂牌技术领域，特别是一种电子挂牌装置及其操作方法。

背景技术

上锁挂牌制度又叫loto(lockout&tagout)，是对不同设备、系统的上锁挂牌安全程序，用于在安全检修、电气维修操作过程中对危险能量进行有效控制,保证人员设备安全。上锁挂牌的执行装置为具有唯一钥匙的机械锁具，钥匙和机械锁具由单一作业人员掌握，该作业人员在进入具备危险能量场所作业时，须用机械锁具对危险能量释放开关进行有效锁定并随身携带钥匙进入作业场所，有效防止在作业过程中危险能量的释放，从而确保作业过程中的人身安全。

但是采用钥匙和机械锁具作为挂牌锁，存在如下问题：

1、携带不方便,作业人员人手一把机械锁具和一把钥匙，必须随身携带；

2、通配性低，对于不同的作业现场，须用不同的挂牌锁，当作业人员须进入多种作业现场时，要携带多种锁具；

3、容易忘记下牌，作业人员完成作业后，容易忘记下牌解锁，导致下一个作业人员无法作业；

4、锁具的提示信息易磨损，机械锁具的警示信息以标签的形式附着在锁具表面，容易被损毁，后来者无法获知正在作业的人员身份。

因此，在维修作业量日渐增大的工业领域，采用传统机械锁作为挂牌工具明显暴露出资源用率低、效率低和安全性差的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种电子挂牌装置，能够解决背景技术中存在的问题，效率更高，安全性更好；同时还提供了一种电子挂牌装置的操作方法，提升了管理效率、使用效率、资源利用率，并且提高了现场操作的安全性以及管理的精准性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种电子挂牌装置包括电子挂牌锁、电子挂牌钥匙和管理后台，所述电子挂牌锁与电子挂牌钥匙可接触式连接，所述电子挂牌钥匙与管理后台之间通过internet连接，其中管理后台加装防火墙。电子挂牌锁作为挂牌的执行装置，用于锁定危险能量设备开关，电子挂牌锁没有电源，在执行挂牌操作时，从电子挂牌钥匙以有线接触的方式取电，运行自身的电子系统。电子挂牌钥匙是电子挂牌锁的控制装置，经过管理后台授权后，可对电子挂牌锁执行上锁挂牌操作以及解锁下牌操作，操作之后形成操作记录上传至管理后台。管理后台对作业人员、电子挂牌钥匙和电子挂牌锁进行授权管理和实时监控。

前述的电子挂牌装置，所述电子挂牌锁包括安全处理器a、执行电机、锁具离合装置、锁具外壳、第一通信接口，其中所述执行电机信号连接于安全处理器a，所述执行电机还与锁具离合装置机械连接，所述安全处理器a、执行电机、锁具离合装置均置于锁具外壳内，所述锁具外壳的一侧还开设有第一通信接口,所述安全处理器a信号连接于第一通信接口。所述无源的电子挂牌锁的主要功能载体是锁芯，其特点是无源设计、接触式通信、内置安全硬件。电子挂牌锁由电子挂牌钥匙供电，即插即供，免布线。在开锁和关锁的操作权限验证通过后，锁具离合装置接收信号执行合动作，转动电子挂牌钥匙拖动锁芯旋转完成开锁和关锁动作，在一定时间后，锁具离合装置执行离动作，锁芯进入空转状态。

前述的电子挂牌装置，所述电子挂牌钥匙包括安全处理器b、通信模块b、定位模块、第二通信接口、对外供电单元、电源模块、声光震动模块和钥匙外壳，其中所述通信模块b、定位模块、对外供电单元、电源模块、声光震动模块均信号连接于安全处理器b，所述对外供电单元、声光震动模块均电性连接于电源模块，所述安全处理器b、通信模块b、定位模块、对外供电单元和电源模块均置于钥匙外壳内，所述钥匙外壳的一侧还开设有第二通信接口，所述钥匙外壳的同侧还嵌设有声光震动模块。其中第一通信接口与第二通信接口可接触式连接，对外供电单元分别与安全处理器a、执行电机可接触式连接。电子挂牌钥匙表面嵌设有声光震动模块，具备夜间作业照明功能。

前述的电子挂牌装置，所述管理后台包括后台服务器、服务器加密机、通信模块c和管理系统，所述服务器加密机、通信模块c、管理系统均信号连接于后台服务器，所述通信模块c与通信模块b信号连接。

前述的电子挂牌装置，所述通信模块b、通信模块c均为gprs通信模块，所述定位模块为gnss定位模块。其中管理后台包括后台服务器、服务器加密机、通信模块c和管理系统，后台服务器可以向通信模块c发送信息，并且接收通信模块c传输的信息。例如，管理后台与电子挂牌钥匙进行通信时，通过通信模块c将分合闸的操作信息、标示牌操作信息等写入到电子挂牌钥匙。当然，电子挂牌钥匙也可以向管理后台发送操作是否执行完毕、标示牌操作信息是否成功写入电子挂牌锁等反馈信息。电子挂牌钥匙具有数据存储、数据获取、定位、通信、声光震动等功能，电子挂牌钥匙中的通信模块b用于与管理后台进行通信。电子挂牌锁为一种无源的锁具，由电子挂牌钥匙供电，即插即供，免布线。其中的安全处理器a能够存储有电子挂牌钥匙的信息，比如指纹信息和pin码信息等，通过以上信息判断是否需要执行开锁或者挂牌的操作。在开锁和关锁的操作权限验证通过后，锁具离合装置接收信号执行合动作，转动电子挂牌钥匙拖动锁芯旋转完成开锁和关锁动作，在一定时间后，锁具离合装置执行离动作，锁芯进入空转状态。执行电机、锁具离合装置使得电子挂牌锁具有开锁以及闭锁的功能，执行电机用于驱动锁具离合装置的动作。

一种电子挂牌装置的操作方法，采用前述的电子挂牌装置，包括以下步骤：

s1，系统注册并做关联性标定；由管理后台对电子挂牌锁、电子挂牌钥匙和作业人员进行系统注册，电子挂牌锁匹配现场设备能量开关的开闭装置，并在系统中与设备做关联性标定，电子挂牌钥匙与作业人员唯一关联标定，并通过管理后台中的管理软件将作业人员的信息注入电子挂牌钥匙；

s2，授权并发送操作权限；管理员在管理后台通过管理软件对电子挂牌钥匙进行授权，授权信息包括作业人员和电子挂牌锁，将电子挂牌锁的操作权限授权给作业人员，管理后台通过gprs通信模块将电子挂牌锁的合法操作令牌，即经管理后台签名的授权信息，发送到与作业人员相关联的电子挂牌钥匙中；

s3，执行挂牌和下牌操作；管理后台对作业人员进行授权后，作业人员可以对授权的电子挂牌锁执行上锁挂牌和解锁下牌操作。

进一步的，前述的电子挂牌装置的操作方法，所述步骤s3具体流程如下：

s31，作业人员将电子挂牌钥匙插入电子挂牌锁，电子挂牌钥匙对电子挂牌锁供电并建立通信；

s32，电子挂牌钥匙将合法操作令牌和作业人员个人信息下发至电子挂牌锁；

s33，电子挂牌锁验证合法操作令牌的合法性，如果合法，则执行下一步骤s；否则，丢弃本次信息，并将设备错误信息上传给管理后台；

s34，当电子挂牌锁执行上锁挂牌操作后，电子挂牌锁将处于关闭状态，其他作业人员仅能执行挂牌；

s35，当电子挂牌锁的所有挂牌都下牌后，最后一个执行下牌的作业人员才能执行解锁操作，将锁打开；

s36，所有的上锁挂牌与解锁下牌均形成有效的操作记录，上传至管理后台，管理人员可以实时查看操作记录，进行及时的管控。

进一步的，前述的电子挂牌装置的操作方法，所述流程s34还包括：当电子挂牌钥匙执行上锁挂牌后，在设定的最大时间内忘记下牌，电子挂牌钥匙对作业人员进行下牌提示。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、系统化授权管理，对作业人员进行远程授权，无须取还钥匙，省时省力；

2、挂牌锁具与设备能量开关进行绑定，作业人员不用随身携带各类挂牌锁具，只需携带电子钥匙即可，方便快捷；

3、电子挂牌锁采用单一锁具多重挂牌机制，替代传统的多把锁同时挂牌的方式，资源利用率高；

4、所有操作均具有完成的操作记录，能做到对风险的及时管控，更加安全；

5、本发明对于电子挂牌装置的操作方法，相对于传统的单一机械锁具和钥匙，提升了管理效率、使用效率、资源利用率，并且提高了现场操作的安全性以及管理的精准性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中电子挂牌锁的结构示意图；

图3是本发明中电子挂牌钥匙的结构示意图；

图4是本发明中管理后台的结构示意图；

图5是本发明的工作流程图；

图6是本发明的一部分工作流程图。

附图标记的含义：1-电子挂牌锁，2-电子挂牌钥匙，3-管理后台，101-安全处理器a，102-执行电机，103-锁具离合装置，104-锁具外壳，106-第一通信接口，201-安全处理器b，202-通信模块b，203-定位模块，204-第二通信接口，205-对外供电单元，206-电源模块，207-声光震动模块，208-钥匙外壳，301-后台服务器，302-服务器加密机，303-通信模块c,304-管理系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1-图4所示，一种电子挂牌装置包括电子挂牌锁1、电子挂牌钥匙2和管理后台3，所述电子挂牌锁1与电子挂牌钥匙2可接触式连接，所述电子挂牌钥匙2与管理后台3之间通过internet连接，其中管理后台3加装防火墙。电子挂牌锁1作为挂牌的执行装置，用于锁定危险能量设备开关，电子挂牌锁1没有电源，在执行挂牌操作时，从电子挂牌钥匙2以有线接触的方式取电，运行自身的电子系统。电子挂牌钥匙2是电子挂牌锁1的控制装置，经过管理后台3授权后，可对电子挂牌锁1执行上锁挂牌操作以及解锁下牌操作，操作之后形成操作记录上传至管理后台3。管理后台3对作业人员、电子挂牌钥匙2和电子挂牌锁1进行授权管理和实时监控。

进一步的，所述电子挂牌锁1包括安全处理器a101、执行电机102、锁具离合装置103、锁具外壳104、第一通信接口106，其中所述执行电机102、信号连接于安全处理器a101，所述执行电机102还与锁具离合装置103机械连接，所述安全处理器a101、执行电机102、锁具离合装置103均置于锁具外壳104内，所述锁具外壳104的一侧还开设有第一通信接口106,所述安全处理器a101信号连接于第一通信接口106。所述无源的电子挂牌锁1的主要功能载体是锁芯，其特点是无源设计、接触式通信、内置安全硬件、空转式和卡扣式接口。电子挂牌锁1由电子挂牌钥匙2供电，即插即供，免布线。在开锁和关锁的操作权限验证通过后，锁具离合装置103接收信号执行合动作，转动电子挂牌钥匙2拖动锁芯旋转完成开锁和关锁动作，在一定时间后，锁具离合装置103执行离动作，锁芯进入空转状态。具体的，安全处理器a101的具体型号可以为sy09；第一通信接口106的具体型号可以为三轴pingo针。

进一步的，所述电子挂牌钥匙2包括安全处理器b201、通信模块b202、定位模块203、第二通信接口204、对外供电单元205、电源模块206、声光震动模块207和钥匙外壳208，其中所述通信模块b202、定位模块203、对外供电单元205、电源模块206、声光震动模块207均信号连接于安全处理器b201，所述对外供电单元205、声光震动模块207均电性连接于电源模块206，所述安全处理器b201、通信模块b202、定位模块203、对外供电单元205和电源模块206均置于钥匙外壳208内，所述钥匙外壳208的一侧还开设有第二通信接口204，所述钥匙外壳208的同侧还嵌设有声光震动模块207。其中第一通信接口106与第二通信接口204可接触式连接，对外供电单元205分别与安全处理器a101、执行电机102可接触式连接。电子挂牌钥匙2表面嵌设有声光震动模块207，具备夜间作业照明功能。其中对外供电单元205采用的充电接口为c-typeusb接口，第二通信接口204为一种有线通信接口。具体的，安全处理器b201的具体型号也可以为sy09；通信模块b202的具体型号可以为sim868；定位模块203的具体型号可以为sim868；第二通信接口204的具体型号可以为三轴pingo针；对外供电单元205采用的充电接口为c-typeusb接口；电源模块206的具体型号可以为聚合物锂电池692942；声光震动模块207的具体型号可以为1511n73。

进一步的，所述管理后台3包括后台服务器301、服务器加密机302、通信模块c303和管理系统304，所述服务器加密机302、通信模块c303、管理系统304均信号连接于后台服务器301，所述通信模块c303与通信模块b202信号连接。具体的，所述通信模块b202、通信模块c303均为gprs通信模块，所述定位模块203为gnss定位模块。其中管理后台3包括后台服务器301、服务器加密机302、通信模块c303和管理系统304，后台服务器301可以向通信模块c303发送信息，并且接收通信模块c303传输的信息。具体的，通信模块c303的具体型号eee也可以为sim868。例如，管理后台3与电子挂牌钥匙2进行通信时，通过通信模块c303将分合闸的操作信息、标示牌操作信息等写入到电子挂牌钥匙2。当然，电子挂牌钥匙2也可以向管理后台3发送操作是否执行完毕、标示牌操作信息是否成功写入电子挂牌锁1等反馈信息。电子挂牌钥匙2具有数据存储、数据获取、定位、通信、声光震动等功能，电子挂牌钥匙2中的通信模块b202用于与管理后台3进行通信。电子挂牌锁1为一种无源的锁具，由电子挂牌钥匙2供电，即插即供，免布线。其中的安全处理器a101能够存储有电子挂牌钥匙2的信息，比如指纹信息和pin码信息等，通过以上信息判断是否需要执行开锁或者挂牌的操作。在开锁和关锁的操作权限验证通过后，锁具离合装置103接收信号执行合动作，转动电子挂牌钥匙2拖动锁芯旋转完成开锁和关锁动作，在一定时间后，锁具离合装置103执行离动作，锁芯进入空转状态。执行电机102、锁具离合装置103使得电子挂牌锁1具有开锁以及闭锁的功能，执行电机102用于驱动锁具离合装置103的动作。

实施例2：如图5所示，一种电子挂牌装置的操作方法，采用上述的电子挂牌装置，包括以下步骤：

s1，系统注册并做关联性标定；由管理后台3对电子挂牌锁1、电子挂牌钥匙2和作业人员进行系统注册，电子挂牌锁1匹配现场设备能量开关的开闭装置，并在系统中与设备做关联性标定，电子挂牌钥匙2与作业人员唯一关联标定，并通过管理后台3中的管理软件将作业人员的信息注入电子挂牌钥匙2；

s2，授权并发送操作权限；管理员在管理后台3通过管理软件对电子挂牌钥匙2进行授权，授权信息包括作业人员和电子挂牌锁1，将电子挂牌锁1的操作权限授权给作业人员，管理后台3通过gprs通信模块将电子挂牌锁1的合法操作令牌，即经管理后台3签名的授权信息，发送到与作业人员相关联的电子挂牌钥匙2中；

s3，执行挂牌和下牌操作；管理后台3对作业人员进行授权后，作业人员可以对授权的电子挂牌锁1执行上锁挂牌和解锁下牌操作。

实施例3：如图5-图6所示，一种电子挂牌装置的操作方法，采用上述的电子挂牌装置，包括以下步骤：

s1，系统注册并做关联性标定；由管理后台3对电子挂牌锁1、电子挂牌钥匙2和作业人员进行系统注册，电子挂牌锁1匹配现场设备能量开关的开闭装置，并在系统中与设备做关联性标定，电子挂牌钥匙2与作业人员唯一关联标定，并通过管理后台3中的管理软件将作业人员的信息注入电子挂牌钥匙2；

s2，授权并发送操作权限；管理员在管理后台3通过管理软件对电子挂牌钥匙2进行授权，授权信息包括作业人员和电子挂牌锁1，将电子挂牌锁1的操作权限授权给作业人员，管理后台3通过gprs通信模块将电子挂牌锁1的合法操作令牌，即经管理后台3签名的授权信息，发送到与作业人员相关联的电子挂牌钥匙2中；

s3，执行挂牌和下牌操作；管理后台3对作业人员进行授权后，作业人员可以对授权的电子挂牌锁1执行上锁挂牌和解锁下牌操作；

进一步的，所述步骤s3具体流程如下：

s31，作业人员将电子挂牌钥匙2插入电子挂牌锁1，电子挂牌钥匙2对电子挂牌锁1供电并建立通信；

s32，电子挂牌钥匙2将合法操作令牌和作业人员个人信息下发至电子挂牌锁1；

s33，电子挂牌锁1验证合法操作令牌的合法性，如果合法，则执行下一步骤s34；否则，丢弃本次信息，并将设备错误信息上传给管理后台3；

s34，当电子挂牌锁1执行上锁挂牌操作后，电子挂牌锁1将处于关闭状态，其他作业人员仅能执行挂牌；当电子挂牌钥匙2执行上锁挂牌后，在设定的最大时间内忘记下牌，电子挂牌钥匙2对作业人员进行下牌提示；

s35，当电子挂牌锁1的所有挂牌都下牌后，最后一个执行下牌的作业人员才能执行解锁操作，将锁打开；

s36，所有的上锁挂牌与解锁下牌均形成有效的操作记录，上传至管理后台3，管理人员可以实时查看操作记录，进行及时的管控。