基于物联网的变电站二次设备检修安全管控系统及方法与流程

本发明涉及一种基于物联网的变电站二次设备检修安全管控系统及方法，属于物联网领域。

背景技术

检修过程是事故多发环节，不容忽视的一方面原因是检修过程没有技术手段进行管控。虽然现阶段变电站内都配备了微机防误系统对一次设备的操作进行管控，但现场还是有很多存在操作风险的二次设备没有纳入管控范围，或者说管控范围没有精确到具体的操作点，导致检修过程易发生误操作造成电网事故或人身伤亡、设备损坏等事故。

因此，推动电力系统检修过程的防误技术措施在整个行业是大势所趋，也是势在必行的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网的变电站二次设备检修安全管控系统及方法，实现一把智能钥匙取代机械钥匙，在手机app端授权后方可通开；对检修范围全面锁定，并挂上安全警示牌，确保检修期间只能操作检修间隔设备，防止误操作带电间隔带来的安全风险；所有开锁操作均留下记录，所有出入行为全面受控，彻底杜绝因钥匙不可控而引起的各种管理隐患。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于物联网的变电站二次设备检修安全管控系统，该系统包括智能钥匙、手持终端、安全锁具、紧急钥匙、微型断路器闭锁附件和远端服务器；

安全锁具和微型断路器闭锁附件通过信号发射模块发射信号与智能钥匙连接，智能钥匙通过通讯模块与手持终端连接；手持终端通过互联网与远端服务器连接；

所述智能钥匙包括有数据发射模组、智能钥匙处理器和与所述智能钥匙处理器相连的第一存储单元、第一接口单元、供电单元、led指示灯、按键单元及时钟单元，通过所述数据发射模组与所述远端服务器连接；

所述手持终端对所述智能钥匙进行远程授权；

所述安全锁具为机械锁；

所述微型断路器闭锁附件包括闭锁本体，闭锁本体内安装锁销，闭锁本体上还设置锁孔，锁孔与微型断路器上设有的锁止孔匹配，锁销设置为能够伸出闭锁本体插装到锁止孔内的结构；

所述安全锁具和微型断路器闭锁附件都包括有智能锁芯；

所述智能钥匙与所述智能锁芯相互绑定匹配使用；所述紧急钥匙与安全锁具、微型断路器闭锁附件机械匹配使用；

所述智能锁芯的开锁操作信息通过所述数据发射模组实时上报所述远端服务器，并储存；

所述供电单元分别为所述智能钥匙处理器、所述第一存储单元、所述第一接口单元、所述led指示灯、所述按键单元及所述时钟单元供电；

所述数据发射模组包括一内置专用号码段号码的esim卡；

所述智能锁芯包括智能锁芯处理器，及与所述智能锁芯处理器相连接的蜂鸣器、微型电机、第二接口单元、第二存储单元；

进一步，所述智能锁芯可绑定多个所述智能钥匙，所述智能钥匙可绑定多个所述智能锁芯。

进一步，还系统还包括安全锁具手提箱；

所述安全锁具手提箱包括箱体和箱盖，所述箱体内设置有多个与安全锁具、紧急钥匙和微型断路器闭锁附件外型匹配的凹槽，采用高强度复合树脂和防水材质。

基于所述系统的管控方法，包括以下步骤：

(1)审批注册用户

手持终端注册并登陆新用户，录入操作人员头像和身份证件信息以及锁具基本信息后提交，在后台开放审批权限，再次登录进入注册用户审批项，查看到注册信息后确定；

(2)在线鉴权智能钥匙开锁

在后台对开锁操作人员进行开锁范围授权，操作人员在现场通过手持终端打开管控系统，进行在线鉴权智能钥匙开锁，自动搜索智能钥匙，选择钥匙后，在后台设定的开锁范围内开锁；

(3)临时权限申请

到达现场，发现工作任务遗漏或增加新任务时，通过进入临时权限申请，输入正确的任务名称，设定开始及结束时间，选择对应的设备后保存，再采集头像及身份证件信息，提交申请上传成功，审批通过后进行开锁；

(4)临时权限鉴权开锁

在临时权限审批确定后，进入临时权限鉴权开锁项，核对任务名正确点击进入，搜索智能钥匙进行开锁；

(5)离线鉴权申请

是针对“在线鉴权智能钥匙开锁”的补充，以保障在没有网络的条件下也能进行开锁工作，在事先有网络的情况下，对后台设定好的鉴权开锁范围申请离线操作，包括申请离线操作的时长；在审批通过后，获取最后审批通过的信息，到达现场后离线登录管控系统，进行离线鉴权蓝牙开锁和离线鉴权智能钥匙开锁，开锁范围与“在线鉴权开锁”范围一致，不能临时申请蓝牙开锁；

(6)临时权限审批

拥有审批权限的人才能进入到“临时权限审批”，临时权限审批是针对临时鉴权申请的内容进行审批，审批通过后，能在申请的范围内开锁；

(7)离线鉴权审批

拥有离线鉴权审批权限的人才能进入到“离线鉴权审批”，“离线鉴权审批”是针对离线鉴权申请的延时操作时长进行审批，审批通过后在离线登录情况下才能在鉴权范围内开锁。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能连接智能钥匙使用在线鉴权打开智能安全锁具，对检修面的关键点进行上锁，防止检修过程中误操作二次空开引发检修事故；

(2)本发明在检修作业开始后，操作已闭锁的设备需要运行专责确认后授权才能进行，检修作业结束后由运行人员确认再解除锁具锁定，确保检修过程不因误操作引发事故；

(3)本发明可实现远程授权及开锁，可适应更多应急场合；开锁信息在本地及云平台上分别存储，数据可追溯；

(4)本发明智能锁芯无源，无需配备供电单元，无通信布线，故障率低，维护量少，节能环保；智能钥匙可随意配对多个智能锁芯，方便携带及使用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例的系统示意图。

图2为本发明实施例的智能钥匙的结构框图。

图3为本发明实施例的智能锁芯的结构框图。

图1中：1-智能钥匙、101-数据发射模组、2-智能锁芯、3-手持终端、4-远端服务器，5-安全锁具，6-微型断路器闭锁附件，7-紧急钥匙。

图2中：101-数据发射模组、102-第一存储单元、103-第一接口单元、104-供电单元、105-智能钥匙处理器、106-led指示灯、107-按键单元、108-时钟单元。

图3中：201-智能锁芯处理器、202-蜂鸣器、203-微型电机、204-第二接口单元、205-第二存储单元。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于物联网的变电站二次设备检修安全管控系统，包括智能钥匙1、无源的智能锁芯2、手持终端3、远端服务器4、安全锁具5、微型断路器闭锁附件6和紧急钥匙7。

见图1及图3，所述智能钥匙1与所述智能锁芯2相互绑定匹配使用，所述智能钥匙1为所述智能锁芯2提供电源，用于驱动所述智能锁芯2内安装的微型电机203，在满足开锁权限时实现开锁操作。

如图1所示，所述智能钥匙1包括有数据发射模组101，通过所述数据发射模组101与所述远端服务器4连接；所述手持终端3通过互联网与所述远端服务器4连接，并对所述智能钥匙1及所述智能锁芯2进行远程授权及管理。

所述智能锁芯2的开锁操作信息通过所述数据发射模组101实时上报所述远端服务器4，并储存。

所述手持终端3用于对所述智能钥匙1及所述智能锁芯2的增加授权、取消授权、临时授权管理，以及开锁日志查询与管理等。

所述远端服务器4上存储有所述智能钥匙1及所述智能锁芯2对应的esim卡号码、授权密码、开锁指令、授权时间、开锁及关锁操作时间等实时数据与历史数据。

所述远端服务器4安装有数据管理软件，并通过所述数据管理软件进行数据管理，通过所述数据管理软件或所述手持终端3进行数据溯源。

如图2所示，所述智能钥匙1还包括智能钥匙处理器105，及与所述智能钥匙处理器105相连的第一存储单元102、第一接口单元103、供电单元104、led指示灯106、按键单元107及时钟单元108。

所述供电单元104分别为所述智能钥匙处理器105、所述第一存储单元102、所述第一接口单元103、所述led指示灯106、所述按键单元107及所述时钟单元108供电。

所述供电单元104包括有电池及电源管理电路，所述电源管理电路与所述第一接口单元103连接，用于对所述智能锁芯2提供供电电压。

所述电池采用两个钮扣电池。可充电电池同样适用，可做为可选的实施方式之一。

所述led指示灯106用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。

所述时钟单元108包括实时时钟芯片，所述智能锁芯2在存储记录授权时间时实时获取对应的时间信息；所述实时时钟芯片至少可选的型号包括at8390、at8208及ds1302等。

所述第一存储单元102保存有授权密码及开锁指令。

所述按键单元107用于授权、配置等用途。

所述数据发射模组101包括一内置专用号码段号码的esim卡。

做为可选的实施方式之一，所述esim卡也可以替换为采用普通手机号码的普通sim卡或者软件sim卡。

如图3所示，所述智能锁芯2包括智能锁芯处理器201，及与所述智能锁芯处理器201相连接的蜂鸣器202、微型电机203、第二接口单元204、第二存储单元205。

所述蜂鸣器202用于对授权绑定、开锁成功及失败等情况的提示。

所述第二存储单元205保存有所述智能钥匙1内置的esim卡号码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间。

所述第二接口单元204在使用时与所述第一接口单元103连接，获取开锁指令等相关信息。

所述第二接口单元204及第一接口单元103采用usb接口方式连接，分别包括有电源及数据端口。

做为可选的实施方式之一，所述第二接口单元204及第一接口单元103也可以通过采用微处理器mcu的引脚直接连接使用，通过串口通讯或者软件模拟串口通讯方式连接并传输数据。

做为可选的实施方式之一，所述第二接口单元204及第一接口单元103的数据传输也可以通过无线方式替代有线方式，可选的无线方式包括蓝牙、zigbee、rfid、nfc等。

所述智能锁芯处理器201在开锁信息比对符合时驱动所述微型电机203开锁，存储操作记录在所述第二存储单元205上。

见图2及图3，所述智能钥匙处理器105及所述智能锁芯处理器201采用基于arm内核的低功耗的stm32l系列微处理器。

所述智能锁芯2可绑定多个所述智能钥匙1，所述智能钥匙1可绑定多个所述智能锁芯2。

为更深入理解本技术方案，所述智能钥匙1为所述智能锁芯2提供电源；所述手持终端3结合所述远端服务器4实现对所述智能钥匙1及所述智能锁芯2进行包括添加和删除在内的远程管理与授权；所述智能钥匙1内置有esim卡号码，并保存有授权密码及开锁指令；所述智能锁芯2保存所述智能钥匙1内置的esim卡号码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间；所述智能锁芯2可绑定多个所述智能钥匙1，所述智能钥匙1可绑定多个所述智能锁芯2；所述手持终端3可随时远程设置更改所述智能钥匙1保存的授权密码及开锁指令，使其立即失效。

在使用时，是先将所述智能钥匙1插入所述智能锁芯2，手持终端3设置授权密码及开锁指令，并以无线通讯方式将相关信息存入所述智能钥匙1及所述智能锁芯2内，进行所述智能钥匙1与所述智能锁芯2的绑定；再通过手持终端3设置授权时间并存入所述智能锁芯2内，将操作日志通过所述智能钥匙1上传至所述远端服务器4，完成远程授权；开锁时，将所述智能钥匙1插入所述智能锁芯2，所述智能锁芯2获取电源并读取到esim卡号码、授权密码、开锁指令及对应的授权时间信息；所述智能锁芯2进行开锁信息比对，满足开锁条件启动开锁，并存储和远程上传操作记录。

为提高使用安全性，所述智能钥匙1提供失效机制，失效后需要重新进行授权方可继续使用，其失效触发事件须满足下述条件之一：其一是管理者主动通过所述手持终端3进行删除操作；其二是所述智能钥匙1与所述智能锁芯2开锁匹配不成功，插入操作超过三次，所述智能钥匙1将恢复数据到出厂状态；其三是长期未使用的智能钥匙1，超过预先设置的时间期限后，自动恢复数据到出厂状态。

本发明最大的区别是不需要通过锁芯管理器或类似功能的装置来实现智能钥匙与智能锁芯的匹配绑定、删除等授权管理工作，只通过所述智能钥匙1内置的所述数据发射模组101进行通讯连接并远程授权操作，在不减少安全性能的前提下大幅度增加使用的便利性，能适应更多应急场合。

所述智能锁芯2可绑定多个所述智能钥匙1，所述智能锁芯2上储存的是esim卡号码的列表，及每个esim卡号码对应的授权密码、开锁指令、授权时间信息。

所述无源智能锁芯还配套有密码钥匙、指纹钥匙等其他形式的钥匙，做为应急补充。

当有检修任务发起时，在防误装置上对相关的一次设备进行模拟预演操作，并生成正确的倒闸操作票，运行人员携电脑钥匙至现场进行一次设备倒闸操作，操作完毕后回传电脑钥匙，更新防误图形一次设备状态。运行人员根据工作票内容，携带安全工具箱至现场布置安措，运行人员可根据工作票的内容，取出相应的智能安全锁具及相应的附件，登陆检修安全管控系统的移动应用端(手机app)，连接智能钥匙使用在线鉴权打开智能安全锁具，对检修面的关键点进行上锁，同时挂牌警示，防止检修过程中误操作二次空开引发检修事故。

之后，运行人员可正式许可工作票，检修人员进行检修工作。在检修过程中，如涉及到检修过程中需要试验的设备时，需由检修人员向运行人员提出检修预试申请，由运行人员根据一次设备运行情况解锁部分二次设备进行操作。检修完成后，检查现场设备状态，回传设备状态，核对检修试验设备是否正常操作，以确保设备回到检修前状态。运行人员按票内容开启之前闭锁的二次设备的专用检修锁具，并回收检修锁具和闭锁附件，回传汇报操作情况，恢复设备的正常运行。

在整过作业过程，手机app授权为实时的，在安措布置完成之后系统会锁定已操作锁具，检修作业开始后操作已闭锁的设备需要运行专责确认后授权方可进行，检修作业结束后由运行人员确认再解除锁具锁定，确保检修过程不因误操作引发事故。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。