引言

隨著智能電網(wǎng)向縱深發(fā)展,設(shè)備類型增多,繼而導(dǎo)致維護檢修所使用的手工具種類與數(shù)目變得繁多且復(fù)雜,因此工作人員將工具丟失或者丟在工作現(xiàn)場的情況時有發(fā)生,對電網(wǎng)的安全運行帶來了很大隱患。

同時,在電力檢修維護中,工器具管理員對工器具的管理,需要定期對工具箱進行清點,即親自打開工具箱并清點數(shù)目,還是采用的人工管理方法,費時費力,且常常容易出現(xiàn)錯誤。

本文根據(jù)以上不足,將智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引用到工器具管理的應(yīng)用中,設(shè)計了一種智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,能實現(xiàn)智能實時盤點,及時發(fā)現(xiàn)工器具的現(xiàn)場遺留情況,既保證了工器具的管理到位,又省心省力地確保了現(xiàn)場的工具不遺漏。

1智能聯(lián)網(wǎng)工具箱原理結(jié)構(gòu)與模塊功能

本文設(shè)計了一種智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,結(jié)構(gòu)如圖1所示,其主要由主控制器、WiFi模塊、藍牙模塊、聲光報警器、顯示屏、UHF讀卡器、UHF天線切換裝置、UHF天線、鋰電池、充電模塊組成。主控制器(1）通過串口與WiFi模塊(11）、藍牙模塊(12）、顯示屏(14）、UHF讀卡器(2）連接:主控制器(1）通過1o輸出口與聲光報警器(13）連接:鋰電池(21）和充電模塊(22）通過紅黑并線與主控制器(1）連接:UHF讀卡器(2）和UHF天線切換裝置(3）通過同軸電纜連接:UHF天線切換裝置(3）和UHF天線1(4）、UHF天線2(5）、UHF天線3(6）通過同軸電纜連接。

工具箱工作時,移動端通過主控制器向讀寫器發(fā)出相關(guān)指令,讀寫器將指令以無線電波形式發(fā)射出去,當標簽處在天線識別區(qū)時,標簽天線接收到電磁波后感應(yīng)出自身工作需要的能量,然后將內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)傳輸給讀寫器。讀寫器感應(yīng)到標簽返回的信息后,內(nèi)部控制電路對電波進行解調(diào),然后通過相應(yīng)數(shù)據(jù)接口傳到移動端。

WiFi模塊、藍牙模塊用來進行無線通信,主要是連接移動終端APP,方便遠程移動終端控制工具箱,對讀卡器發(fā)送巡檢指令。

智能聯(lián)網(wǎng)工具箱中的每個工具均設(shè)有唯一識別信息的UHF標簽,智能聯(lián)網(wǎng)工具箱內(nèi)置有UHF讀卡器,UHF讀卡器通過UHF天線激活UHF標簽發(fā)出的UHF信號并收取該UHF信號,以讀取信號中的識別信息進行內(nèi)部校對并通過藍牙模塊發(fā)送給移動終端APP。

天線切換裝置用于輪詢UHF天線1、UHF天線2和UHF天線3三個不同位置讀取回來的UHF信號信息并進行校對,防止因為標簽阻擋或者信號不佳導(dǎo)致漏讀。UHF讀卡器用來讀取UHF天線切換裝置的信號并傳送的給主控制器。

聲光報警器和顯示屏作為智能工具箱輸出結(jié)果的存放裝置,用于實時顯示工具箱的工作狀態(tài)。鋰電池同時與主控制器、WiFi模塊、藍牙模塊、UHF讀卡器、顯示屏進行PCB或者雙線連接,對其提供穩(wěn)定的直流電源。主控制器根據(jù)讀卡器讀取的三個UHF天線得到的信息,全方位判斷工具箱里面工具的狀態(tài),例如擺放正確或者遺失等。

移動端通過WiFi和藍牙對工具箱里面的工具進行實時管理,有效地解決了外帶工具箱導(dǎo)致的工具丟失、工具亂放、管理困難、維護復(fù)雜等問題。

2智能聯(lián)網(wǎng)工具箱工作過程

智能聯(lián)網(wǎng)工具箱是通過主控制器向讀卡器發(fā)送自檢和巡檢指令來完成工具管理工作的,發(fā)送指令可由移動終端通過主控制器下達。首先主控制器下達指令給UHF讀卡器,UHF讀卡器控制UHF天線切換裝置通過輪詢的方式讀取UHF天線1、UHF天線2、UHF天線3讀取的UHF標簽信息,并將信息發(fā)送給主控制器,主控制器將得到的信息與其內(nèi)部預(yù)置的信息進行數(shù)據(jù)對比,判斷是否存在UHF標簽丟失或者UHF標簽多余的情況,如果出現(xiàn)UHF標簽丟失或者UHF標簽多余,主控制器將通過WiFi模塊和藍牙模塊把異常信息上傳到遠程服務(wù)器或者移動終端,并啟動聲光報警器報警,顯示屏進行異常提示。由于三個UHF天線是采用輪詢的方式,當UHF讀卡器接收到主控制器發(fā)過來的切換天線命令,UHF讀卡器通過UHF天線切換裝置選擇UHF天線,進行單一天線讀取操作,UHF讀卡器通過每個天線讀取回來的UHF標簽信息進行內(nèi)部數(shù)據(jù)匯總,判定是否存在UHF標簽丟失或者UHF標簽多余,最后UHF天線切換裝置進行開啟或者關(guān)閉。三個UHF天線安裝在不同角度的位置,以防止對UHF標簽的漏讀[2]。

工作流程可以描述為:首先啟動系統(tǒng)一初始化硬件一(A）通過指令切換UHF天線1一讀取UHF標簽數(shù)據(jù)1一通過指令切換UHF天線2一讀取UHF標簽數(shù)據(jù)2一通過指令切換UHF天線3一讀取UHF標簽數(shù)據(jù)3一主控制器進行UHF標簽數(shù)據(jù)處理一判斷處于WiFi連接狀態(tài)一上傳標簽數(shù)據(jù)結(jié)果一判斷處于藍牙連接狀態(tài)一啟動工具箱防丟機制一上傳標簽數(shù)據(jù)結(jié)果一聲光報警器一顯示屏刷新一返回(A）,如圖2所示。

3智能聯(lián)網(wǎng)工具箱應(yīng)用效果驗證

以電力系統(tǒng)內(nèi)某兩個檢修班組(1班組和2班組）的實際應(yīng)用為例,在進入到工作現(xiàn)場時,1班組使用傳統(tǒng)的人工管理方式,2班組使用智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,以每次出工用時、現(xiàn)場工器具管理用時(工作完結(jié)后現(xiàn)場盤點）作為量化指標,對工具使用情況進行為期15天的實驗統(tǒng)計。假設(shè)每個人的工作類型相似,統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出,由于工作完成后要整理、核對工具并及時裝箱,兩個班組在做三種同樣的工作時,使用智能聯(lián)網(wǎng)工具箱的2班組明顯節(jié)省了工作時間,并且沒有出現(xiàn)任何工具丟失等異常情況。

4結(jié)語

綜上所述,本文根據(jù)傳統(tǒng)工具箱人工管理的不足,設(shè)計了一個基于RFID技術(shù)的智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,能夠?qū)崿F(xiàn)對箱內(nèi)維修工具安全、準確、實時的自動識別和管理,具有友好的人機交互性和可擴展性,有效避免了傳統(tǒng)人力管理疏忽而帶來的安全隱患,通過新技術(shù)、新模式的應(yīng)用,降低了生產(chǎn)成本,減輕了工作人員的工作負擔(dān),提高了工作效率,夯實了安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。