一种配电网箱或柜智能钥匙的制作方法

本实用新型涉及配电网设备领域，适用于在复杂自然环境下配电网设备箱或柜智能钥匙。

背景技术：

配电网箱或柜是整个配电网基础设施的重要组成部分。随着社会的进步、经济的发展，用户对供电质量、供电可靠性的要求也越来越高。配网的快速扩张、改造不断进行、新用户不断接入，电力箱柜设备数量也随之迅速增长。国家电网公司逐步推行智能配网，要求用电设备具有更高的安全性、支持与用户互动及智能化管理。配网设备数量多、分布广、大多在户外运行、无法集中管理；设备上的锁具采用普通门锁，安全性差。配网的安全生产和运行管理问题也日益突出，主要表现在以下几个方面：锁具仍采用普通挂锁及柜门锁，防技术开启能力差、互开率高，容易造成窃电、电力设备被盗、人员伤亡等事故；锁体为普通金属材料，在户外运行锁具易因锈蚀而难以开启，导致锁具更换现象时常发生，所需费用逐年增多；钥匙过多，在平时工作中携带和查找不方便；采用通开钥匙，互开率高、安全性差，不便于管理；钥匙易配置、易流失，可能发生电力设备破坏等不可控的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是在于克服上述现有技术的缺点，发明一种配电网箱或柜智能钥匙，解决配电网箱或柜锁具管理混乱，钥匙易丢失等问题。

为解决上述技术问题，该配电网箱或柜智能钥匙的结构特点是用于信息存储传输的SPI快速存储模块；

用于读取智能锁密码信息的信息读取模块；

用于连接各模块间信息传输与控制的主控模块；

用于信息远程通信传输的网络通信模块；

用于智能锁以及智能钥匙供电的电源模块；

用于设备信息及指示灯显示的显示模块；

用于智能锁开关的开关控制模块；

用于信息传递与电源供应的辅助接口模块。

进一步的，所述SPI快速存储模块N25F64，利用串行通信接口，在芯片内执行应用程序，实现快速保存设备信息、使用记录、开锁记录和关锁记录，使工作记录可进行查看，规范工作流程，保留工作记录。

进一步的，所述信息读取模块采用MPI通讯方式，存储于智能锁密码存储区的数据，通过主控芯片上的M2100读写模块调用系统读取，实现智能锁密码读取，MPI通讯方式具有高性能，大规模性和可移植性，对钥匙使用记录能快速完整的进行记录。

进一步的，所述主控模块采用STC12C5A16S2处理器，支持多种类型通讯接口，实现各原件与模块与处理器连接，数字式控制信号输入模块通过I2C总线连接。实现整个系统的数据读取、操作控制、信息传输的各项功能。

进一步的，所述网络通信模块采用MC37iR3无线模块，是双频GSM/GPRS模块，适用于GSM网络，用于智能钥匙信息的远程传输，信息远程传输可保证智能钥匙内的信息不会因使用次数过多而被覆盖。

进一步的，所述电源模块采用标准电压为5V，额定容量6800mAh的聚合物锂电池，并设计有过压保护电路，保证输出电压稳定，为智能钥匙各模块供电，同时为智能锁电磁阀提供驱动供电。

进一步的，所述显示模块包括显示屏与信号显示灯，信号显示灯分别为电源接通显示、智能锁接入显示、故障指示；显示屏主要显示当前设备状况以及智能锁当前状态，使用人员可直观的观察实用时的情况，提高了工作效率。

进一步的，所述开关控制模块采用带灯轻触开关，利用短暂接触触发电子开关电路，实现智能钥匙开启指令的发送。

进一步的，所述辅助接口模块包括电源保护电路、信号传输电路，电源传输电路以及信息通信电路。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过锁具和智能钥匙配合，不仅闭锁可靠，开锁方便，而且便于管理分散性的配网设备，解决了当前锁具管理混乱，易丢失等问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1配电网箱或柜智能钥匙结构示意图；

图2配电网箱或柜智能钥匙主控芯片STC12C5A16S2引脚图；

图3配电网箱或柜智能钥匙STC12C5A16S2与N25F64连接电路图；

图4配电网箱或柜智能钥匙LED指示电路图；

图5配电网箱或柜智能钥匙开启及系统流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分例，实施而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照附图，该配电网箱或柜智能钥匙包括SPI快速存储模块、信息读取模块、主控模块、网络通信模块、电源模块、显示模块、开关控制模块和辅助接口模块。

SPI快速存储模块N25F64，在芯片内执行应用程序，通过串行通信接口与主控芯片连接，实现保存设备信息、使用记录、开锁记录和关锁记录，使工作记录可进行查看，规范工作流程，保留工作记录。

本实用新型利用STC12C5A16S2的P2.5和P2.6端口通过SPI连接，实现单片机与N25F64之间的数据交换。图中的器件输入A0、A1、A2端口接地，串行数据线和串行时钟线这两根线经电阻R14、R15上拉至高电平，可以减少N25F64的静态功耗，保证存储器数据信息不会被非法修改、删除。存储电路如图3所示。

信息读取模块采用MPI通讯方式，存储于智能锁密码存储区的数据，通过主控芯片上的M2100读写模块调用系统读取，实现智能锁密码读取，MPI通讯方式具有高性能，大规模性和可移植性，对钥匙使用记录能快速完整的进行记录。

为了实现传输的可靠性和高速性，选择了10Mbit/s的SPI接口（使用时采用4Mbit/s）。该接口与锁具密码信息芯片SN74HC595N通过连接接口相接。芯片的上电复位，直接利用微控制器的复位脚实现，节约了I/O口和实现了高效复位(复位芯片复位)。

主控模块采用STC12C5A16S2处理器，支持多种类型通讯接口，实现各原件与模块与处理器连接，数字式控制信号输入模块通过I2C总线连接。实现整个系统的数据读取、操作控制、信息传输各项功能。

本实用新型中STC12C5A16S2的I/O分配如下：P0.0端口用于初始化插针电路；P0.1端口用于外接智能锁接口电路；P0.2端口用于信号输出外接继电器电路；P0.3端口用作K外接开关电路； P0.5端口接报警电路；P0.6端口用于连接LED显示电路；P0.7端口连接门状态检测电路；P1.0～P1.3的4个I/O端口用于控制驱动电路；P1.4～P1.7的4个I/O端口用作延时设定电路；P2.5端口接EEPROM串行时钟线（SCL）；P2.6端口接EEPROM的串行数据线（SDA）；P3.0端口用于数据接收（RXD）；P3.1端口用于数据发送（TXD）；P3.2（INT1）端口用于信息读取模块；P3.3(INT1)端口用于连接无线接收电路； P3.6端口用于位置检测（开锁）电路；P3.7端口用于位置检测（上锁）电路，多余的I/O端口浮空即可。

网络通信模块采用MC37iR3无线模块，是双频GSM/GPRS模块，适用于GSM网络，用于智能钥匙信息的远程传输，信息远程传输可保证智能钥匙内的信息不会因使用次数过多而被覆盖。

电源模块采用标准电压为5V，额定容量6800mAh的聚合物锂电池，并设计有过压保护电路，保证输出电压稳定，为智能钥匙各模块供电，同时为智能锁电磁阀提供驱动供电。

显示模块包括显示屏与信号显示灯，信号显示灯分别为电源接通显示、智能锁接入显示、故障指示；显示屏主要显示当前设备状况以及智能锁当前状态。

信号显示灯由背光和指示电路两部分：

STC12C5A16S2的IO最大电流驱动为8mA，采用了一个NPN三极管来同时控制D1-D4，使用的LED的封装采用0602。指示灯直接连接到控制器管脚。在初始化后被配置为内部上拉，以确保平时为熄灯状态。

开关控制模块采用带灯轻触开关，利用短暂接触触发电子开关电路，实现智能钥匙开启指令的发送。

辅助接口模块包括电源保护电路、信号传输电路，电源传输电路以及信息通信电路。

电源保护电路采用三端线性稳压集成电路LM7805（稳压块贴片）来实现硬件电路的稳定。该芯片内部集成了一个固定的内部振荡器，所设计的稳压电源电路，发热量少，功耗低。

智能锁包括PCB板主控模块用于锁具检测、保护及控制；

用于电源、信息传输的接口模块，接口模块包括信息接口与电源接口，信息接口实现智能钥匙与PCB主控板、锁具密码信息识别芯片连接，电源接口实现对电磁阀、PCB板主控模块供电。

用于密码存储及设备识别的智能锁密码信息芯片。

PCB板主控模块包括保护电路、检测电路以及控制开关。保护电路主要实现PCB板主控模块上各类元件的过电压保护，防止静电及瞬时过电压对电器元件的破坏；检测电路主要实现PCB板主控模块工作状态检测、故障报警、通过行程感应器检测锁具开关状态；控制开关控制电磁阀的开启关闭进而实现锁具开启、关闭控制，锁具密码信息识别芯片采用型号为SN74HC595N的直插8位寄存器，用于存储锁具的特征信息，配合智能钥匙，读取特征信息后实现锁具的开启、关闭指令发送；如果特征信息与钥匙不匹配，则发送的开启指令无法开启锁具。

本实施例中，如图5所示，通过智能钥匙开关锁的方法，具体如下：

将智能钥匙电源打开，钥匙自检完成后，显示“工作正常”，否则无法开启或显示“电池电量不足”。

打开智能钥匙封堵开关，将智能钥匙插入连接端口，系统自检开始，插入正确则在智能钥匙上显示灯绿灯亮，并且显示屏提示“钥匙已插入，连接正确！”，否则钥匙上显示灯红灯亮，并提示“连接错误，请确保钥匙插入正确！”；

如果正确则智能钥匙将自动读取智能钥匙具当前状态以及锁具密码信息，并且与钥匙数据库密码指令对比，是否可开启，如正确则显示“密码正确，是否开启”，如果智能钥匙与智能钥匙不匹配，则显示“无操作权限，请退出！”。

如智能钥匙与智能钥匙匹配，通过点击智能钥匙上“开启”打开智能钥匙，同时，智能钥匙显示屏上显示“锁具已开启”，并且智能钥匙将开启的锁具信息以及开启时间存储到智能钥匙中。

当需要锁上智能钥匙时，将智能钥匙挂好后，用力按压智能钥匙锁梁即可锁上，并且智能钥匙检测锁具状态，显示“已上锁”，并保存信息到智能钥匙中。

综上，本实用新型不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本实用新型的保护范围应以本实用新型的权利要求为准。