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(hù)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(chǎng)的情況時(shí)有發(fā)生,對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來了很大隱患。

同時(shí),在電力檢修維護(hù)中,工器具管理員對(duì)工器具的管理,需要定期對(duì)工具箱進(jìn)行清點(diǎn),即親自打開工具箱并清點(diǎn)數(shù)目,還是采用的人工管理方法,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且常常容易出現(xiàn)錯(cuò)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(jì)了一種智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,能實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)盤點(diǎn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)工器具的現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jì)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(lán)牙模塊、聲光報(bào)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(lán)牙模塊(12)、顯示屏(14)、UHF讀卡器(2)連接:主控制器(1)通過Io輸出口與聲光報(bào)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(shí),移動(dòng)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(dāng)標(biāo)簽處在天線識(shí)別區(qū)時(shí),標(biāo)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(chǔ)器數(shù)據(jù)傳輸給讀寫器。讀寫器感應(yīng)到標(biāo)簽返回的信息后,內(nèi)部控制電路對(duì)電波進(jìn)行解調(diào),然后通過相應(yīng)數(shù)據(jù)接口傳到移動(dòng)端。

wiFi模塊、藍(lán)牙模塊用來進(jìn)行無線通信,主要是連接移動(dòng)終端APP,方便遠(yuǎn)程移動(dòng)終端控制工具箱,對(duì)讀卡器發(fā)送巡檢指令。

智能聯(lián)網(wǎng)工具箱中的每個(gè)工具均設(shè)有唯一識(shí)別信息的UHF標(biāo)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(biāo)簽發(fā)出的UHF信號(hào)并收取該UHF信號(hào),以讀取信號(hào)中的識(shí)別信息進(jìn)行內(nèi)部校對(duì)并通過藍(lán)牙模塊發(fā)送給移動(dòng)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(gè)不同位置讀取回來的UHF信號(hào)信息并進(jìn)行校對(duì),防止因?yàn)闃?biāo)簽阻擋或者信號(hào)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(hào)并傳送的給主控制器。

聲光報(bào)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(shí)時(shí)顯示工具箱的工作狀態(tài)。鋰電池同時(shí)與主控制器、wiFi模塊、藍(lán)牙模塊、UHF讀卡器、顯示屏進(jìn)行PCB或者雙線連接,對(duì)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(gè)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(dòng)端通過wiFi和藍(lán)牙對(duì)工具箱里面的工具進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hù)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(dòng)終端通過主控制器下達(dá)。首先主控制器下達(dá)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(biāo)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(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比,判斷是否存在UHF標(biāo)簽丟失或者UHF標(biāo)簽多余的情況,如果出現(xiàn)UHF標(biāo)簽丟失或者UHF標(biāo)簽多余,主控制器將通過wiFi模塊和藍(lán)牙模塊把異常信息上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器或者移動(dòng)終端,并啟動(dòng)聲光報(bào)警器報(bào)警,顯示屏進(jìn)行異常提示。由于三個(gè)UHF天線是采用輪詢的方式,當(dāng)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(jìn)行單一天線讀取操作,UHF讀卡器通過每個(gè)天線讀取回來的UHF標(biāo)簽信息進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)匯總,判定是否存在UHF標(biāo)簽丟失或者UHF標(biāo)簽多余,最后UHF天線切換裝置進(jìn)行開啟或者關(guān)閉。三個(gè)UHF天線安裝在不同角度的位置,以防止對(duì)UHF標(biāo)簽的漏讀[2]。

工作流程可以描述為:首先啟動(dòng)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(biāo)簽數(shù)據(jù)1一通過指令切換UHF天線2一讀取UHF標(biāo)簽數(shù)據(jù)2一通過指令切換UHF天線3一讀取UHF標(biāo)簽數(shù)據(jù)3一主控制器進(jìn)行UHF標(biāo)簽數(shù)據(jù)處理一判斷處于wiFi連接狀態(tài)一上傳標(biāo)簽數(shù)據(jù)結(jié)果一判斷處于藍(lán)牙連接狀態(tài)一啟動(dòng)工具箱防丟機(jī)制一上傳標(biāo)簽數(shù)據(jù)結(jié)果一聲光報(bào)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(yàn)證

以電力系統(tǒng)內(nèi)某兩個(gè)檢修班組(1班組和2班組)的實(shí)際應(yīng)用為例,在進(jìn)入到工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí),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(shí)、現(xiàn)場(chǎng)工器具管理用時(shí)(工作完結(jié)后現(xiàn)場(chǎng)盤點(diǎn))作為量化指標(biāo),對(duì)工具使用情況進(jìn)行為期15天的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)。假設(shè)每個(gè)人的工作類型相似,統(tǒng)計(jì)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(duì)工具并及時(shí)裝箱,兩個(gè)班組在做三種同樣的工作時(shí),使用智能聯(lián)網(wǎng)工具箱的2班組明顯節(jié)省了工作時(shí)間,并且沒有出現(xiàn)任何工具丟失等異常情況。

4結(jié)語(yǔ)

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(jì)了一個(gè)基于RF1D技術(shù)的智能聯(lián)網(wǎng)工具箱,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)箱內(nèi)維修工具安全、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的自動(dòng)識(shí)別和管理,具有友好的人機(jī)交互性和可擴(kuò)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(fù)擔(dān),提高了工作效率,夯實(shí)了安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。